JP2011003708A - Heat exchanger using corrugated heat radiation unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、CPU、集積回路、半導体素子等の各種電子部品、電子機器、そのほか各種電気機器などの放熱のために使用される熱交換器に関するものであり、特に放熱効率に優れ、少ない部品点数で製作が簡単な熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used for heat dissipation of various electronic components such as CPUs, integrated circuits and semiconductor elements, electronic devices, and other various electric devices, and is particularly excellent in heat dissipation efficiency and has a small number of components. It relates to a heat exchanger that is easy to manufacture.
よく知られているように、CPUや集積回路、半導体素子などの電子部品、電子機器や各種電気機器においては、放熱のために熱交換器を設けることが多い。この種の熱交換器の従来の代表的な例を図21に示す。 As is well known, a heat exchanger is often provided for heat dissipation in electronic components such as CPUs, integrated circuits, and semiconductor elements, electronic devices, and various electric devices. A typical example of this type of heat exchanger is shown in FIG.
図21において、CPUや集積回路、半導体素子等の発熱源が熱的に接続されるベースプレート1は、アルミニウムや銅、あるいはそれらの合金等の熱伝導率が高い金属からなるものであり、そのベースプレート1上には、同様に熱伝導率が高い金属からなる長板状の複数の放熱フィン2が平行に立設されて、全体として熱交換器3が構成されている。なおこのような熱交換器の製作方法としては、押出しによりベースプレート1と放熱フィン2とを一体に形成する方法がコスト面から有利となるため、従来から広く適用されており、またベースプレートと放熱フィンとを別々に製造し、それらを接合することによって製造する方法も適用されている。
In FIG. 21, a
上述のような図21に示す従来の一般的な熱交換器を実際に使用するにあたっては、冷却用流体として例えば空気を、図21中の矢印Pで示すように一方の端部からベースプレート1の上面に沿いかつその長手方向(板状放熱フィン2の板面に沿う方向)に沿う方向に吹付け、隣り合う放熱フィン2同士の間に空気を流し、これにより発熱部品からベースプレート1を介して板状放熱フィン2に伝達された熱を大気中に放熱させる。
When the conventional general heat exchanger shown in FIG. 21 as described above is actually used, for example, air is used as a cooling fluid, and the
ところでこのような従来の一般的な熱交換器においては、板状放熱フィンの長さ(冷却用空気の風上側から風下側へ向かう方向の長さ)が長かったり、また隣り合う板状放熱フィンの相互間の間隔が小さければ、放熱フィンにおける風上側の部分の表面には冷たい空気が接するものの、放熱フィンの風下側の部分に接する空気は、既に温度上昇してしまっている状態となり、そのため全体として充分な放熱効果が得られないばかりでなく、特にベースプレートにおける放熱フィンの風下側の部分付近に近接して熱的に接続された発熱部品の放熱が充分に行われない、という問題がある。 By the way, in such a conventional general heat exchanger, the length of the plate-shaped radiating fin (the length in the direction from the windward side to the leeward side of the cooling air) is long, or adjacent plate-shaped radiating fins If the distance between the two is small, cold air is in contact with the surface of the leeward portion of the radiating fin, but the air that is in contact with the leeward portion of the radiating fin has already risen in temperature. In addition to not being able to obtain a sufficient heat dissipation effect as a whole, there is a problem that heat dissipation of heat-generating components that are thermally connected in the vicinity of the leeward side of the radiating fin in the base plate is not sufficiently performed. .
ここで、放熱フィンの相互間の間隔を大きくし、また冷却効率の向上を期待して多量の冷却用空気を高速で流すことも考えられるが、この場合には、隣り合う放熱フィンの間の中央部分を高速で空気が通り抜けるようになるだけであって、熱交換は充分に行なわれない。 Here, it is conceivable to increase the spacing between the radiating fins and to flow a large amount of cooling air at a high speed in order to improve the cooling efficiency. Only air can pass through the central part at high speed, and heat exchange is not performed sufficiently.
このように従来の一般的な図21に示す熱交換器では、充分な放熱効果が得られず、特に縦深に配置した複数の発熱部品を冷却する場合、とりわけ風下側の発熱部品を効果的に冷却することができなかったのである。 As described above, the conventional heat exchanger shown in FIG. 21 does not provide a sufficient heat dissipation effect. In particular, when cooling a plurality of heat generating components arranged vertically, the heat generating component on the leeward side is particularly effective. It was not possible to cool down.
このような問題を解決するために、既に特許文献1に示すような熱交換器が提案されている。この特許文献1に示される熱交換器は、基本的には、多数配設された板状放熱フィンの間を流れる冷却用空気の流速を下げて、温度境界層(すなわち冷却空気流がフィンの間を通過する際に、放熱フィンの表面に接して流れて熱が伝わることにより温度上昇する空気流の部分と、放熱フィンの熱の影響を受けない放熱フィンの表面から離れた空気流の部分とに形成される境界)が重なり合うようにすることによって、熱交換器の板状放熱フィンの表面の温度を、平均的に風下側(熱交換器出口側)の温度に近くなるようにすることができる、という考え方に基いてなされたものである。
In order to solve such a problem, a heat exchanger as shown in
このような特許文献1の発明の熱交換器の構造のいくつかの例を図15〜図20に示す。これらのうち、代表的な図19の例について説明すれば、この例では、少なくとも一つの発熱部品が熱的に接続されるベースプレート1と、前記ベースプレート1上に、その長手方向に沿って所定の角度で並列状に配置されてベースプレート1と熱的に接続された複数の板状放熱フィン2(図19の例では縦方向に配列された5枚の板状放熱フィン2)からなる少なくとも一つのフィン部4(図19の例では、三つのフィン部4が横方向に配列されてこれらが全体としてフィン群を構成している)と、前記少なくとも一つのフィン部4のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部5と、前記少なくとも一つのフィン部4のそれぞれにおいて各板状放熱フィン2の間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、前記冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部6および仕切り板部7と、冷却用空気を排出する排出口8とを設けて、全体として熱交換器3が構成されている。
Some examples of the structure of the heat exchanger of the invention of
上述のような特許文献1の提案の発明によれば、同一包絡体積で冷却能力が高く、風上風下方向で概ね温度差を生じることなく(すなわち風下でもフィンに冷たい空気が接する)放熱効率に優れた熱交換器を得ることができる。特に放熱フィンが配置されるベースプレートが長い熱交換器の場合、放熱効率が顕著に優れている熱交換器が得られる。
According to the invention proposed in
特許文献1で提案されている熱交換器、例えば図19に示されている熱交換器は、図21に示される従来の熱交換器と比較して、極めて多くの板状放熱フィン2を密に配置する必要があり、そのため放熱フィン2をベースプレート1と一体的に製造することは困難である。したがって板状放熱フィン2とベースプレート1とは、別々に製造する必要があるが、その場合作製する放熱フィンの個数が多くなり、部品製造コストが著しく高くなるという問題がある。また、板状放熱フィン2をベースプレート1に熱的に緊密に接合するために、ロウ付けやハンダ付けなどの方法を用いた場合でも、ベースプレート1上に多数の放熱フィン2を並べる作業が必要であるため、フィンの個数が多ければ並べる作業に手間がかかり、作業コストが高くなるという問題もある。
The heat exchanger proposed in
この発明は以上の事情を背景としてなされたものであって、特許文献1で提案されている熱交換器と同等の優れた熱交換効率を有していて、冷却用流体の風下側でも充分な放熱効果を発揮し得る熱交換器を、特許文献1で提案されている熱交換器よりも格段に少ない部品点数でかつ簡単に製造し得る熱交換器を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made against the background described above, and has excellent heat exchange efficiency equivalent to the heat exchanger proposed in
本発明者らが前記課題を解決する手段について検討を重ねた結果、前記特許文献1における多数並列に配設された板状放熱フィンの代りに、それらをコルゲート放熱ユニットで代替することによって、前述の課題を解決し得ることを見出し、この発明をなすに至った。
As a result of repeated investigations on the means for solving the above problems by the present inventors, instead of the plate-like heat dissipating fins arranged in parallel in
ここで、コルゲート状の放熱ユニットとは、細長い帯状の板を、その板面に対し直交しかつ板の長さ方向に平行な面で切った断面の形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け交互に反転屈曲させて山と谷が交互に繰返されるコルゲート状(波状)として、その板面が向き合う空隙を冷却用流体通路としたものを意味する。そしてこのような放熱ユニットを、ベースプレートに対してその冷却用通路がベースプレートに対してほぼ平行となるよう、すなわち冷却用通路の一方の開口端から他方の開口端に向う方向がベースプレートの表面に対してほぼ平行となるように、ベースプレート上に立設することによって、放熱部材として機能させることとしている。 Here, the corrugated heat radiating unit is one end side in the longitudinal direction of the plate as a cross-sectional shape obtained by cutting an elongated strip-like plate by a plane perpendicular to the plate surface and parallel to the length direction of the plate. Means a corrugated shape (wave shape) in which peaks and troughs are alternately reversed and bent toward the other end side, and a space where the plate surfaces face each other is used as a cooling fluid passage. Such a heat radiating unit is arranged so that the cooling passage is substantially parallel to the base plate with respect to the base plate, that is, the direction from one opening end of the cooling passage toward the other opening end is relative to the surface of the base plate. In order to function as a heat radiating member, it is erected on the base plate so as to be substantially parallel to each other.
上述のようなコルゲート状の放熱ユニットの具体的構成については、後に改めて詳細に説明するが、代表的には、図3に示すように、細長い帯状の板を、前記断面形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向けU字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させてS字形状を連続させた形状とさせたものがある。 The specific configuration of the corrugated heat radiating unit as described above will be described later in detail, but typically, as shown in FIG. There is one in which the S-shape is made continuous by being inverted and bent so that the U-shape is alternately directed in the opposite direction from one side to the other side in the vertical direction.
また図4に示すように、細長い帯状の板を、前記断面形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向けコ字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させて己字状を連続させた形状とさせたものもある。 Also, as shown in FIG. 4, the elongated strip-shaped plate is turned into a cross-sectional shape, and inverted and bent so that the U-shape is alternately directed in the opposite direction from one end side to the other end side in the length direction of the plate. Some have a continuous shape.
さらに、図5に示すように、細長い帯状の板を、前記断面形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向けV字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させてW字形状に連続させた形状とされたものがある。 Further, as shown in FIG. 5, an elongated strip-like plate is reversed and bent so that the cross-sectional shape is V-shaped alternately from one end side to the other end side in the length direction of the plate. There is a continuous W-shape.
さらに、そのほか上述のようなU字形状、コ字形状、V字形状の2種以上を組合せたもの、例えば6に示すようなものもある。 Furthermore, there are other combinations of two or more U-shape, U-shape, and V-shape as described above, for example, as shown in FIG.
このようなコルゲート状放熱ユニットにおいては、その素材となっている帯状の板の反転屈曲させた相互の向き合う板面間の空間を冷却用流体通路とすることによって、放熱部材として機能させることができるのである。 In such a corrugated heat radiating unit, the space between the mutually facing plate surfaces of the strip-shaped plate that is the material of the corrugated plate can be made to function as a heat radiating member by forming a cooling fluid passage. It is.
具体的には、この発明は次の通りである。 Specifically, the present invention is as follows.
すなわち請求項1の発明のコルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器は、発熱部品が熱的に接続されるベースプレート上に、冷却用流体への伝熱を行なうための放熱ユニットが設けられてなる熱交換器において、冷却用流体が流入する入口部と、冷却用流体が流出する出口部とを有し、かつ前記放熱ユニットは、細長い帯状の板を、その板面に対し直交しかつ板の長さ方向に平行な面で切った断面の形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け交互に反転屈曲させて山と谷が交互に繰返されるコルゲート状として、その板面が向き合う空隙を冷却用流体通路としたものが用いられ、その放熱ユニットが、その冷却用通路がベースユニットに対してほぼ平行となるようにベースプレート上に立設された構成とされ、さらに前記ベースプレート上には、前記入口部から流入した冷却用流体の流れをベースプレートの板面と平行な面内で誘導するための流体誘導手段が設けられており、しかもその流体誘導手段は、冷却用流体を前記入口部から前記放熱ユニットにおける板面間の各冷却用流体通路の一方の開口端に導き、その冷却用流体が前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路を通過してその他方の開口端から前記出口部に導かれるように、冷却用流体の流れを誘導する構成とされていることを特徴とするものである。
That is, the heat exchanger provided with the corrugated heat dissipating unit of the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のコルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器において、前記放熱ユニットの前記断面形状が、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、U字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させてS字形状を連続させた形状とされていることを特徴とするものである。
The invention according to
さらに、請求項3の発明は、請求項1に記載のコルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器において、前記放熱ユニットの前記断面形状が、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、コ字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させて己字状を連続させた形状とされていることを特徴とするものである。
Further, the invention of
そしてまた、請求項4の発明は、請求項1に記載のコルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器において、前記放熱ユニットの前記断面形状が、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、V字形状を交互に反対方向に向くように反転屈曲させてW字形状に連続させた形状とされていることを特徴とするものである。
The invention of
さらに、請求項5の発明は、請求項1〜請求項4のいずれかの請求項に記載の熱交換器において、前記流体誘導手段が、前記冷却用流体を前記入口部から前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ面にほぼ沿って流入させ、さらに放熱ユニットの各冷却用流体通路を実質的に均一に通過させて、前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の他方の開口端が並ぶ側の面にほぼ沿って前記出口部に向け流れるように、冷却用流体の流れを誘導する構成としたことを特徴とするものである。
Furthermore, the invention of
また、請求項6の発明は、請求項1〜請求項5のいずれかの請求項に記載の熱交換器において、前記流体誘導手段が、前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ側の空間において、前記入口部および放熱ユニットの各冷却用流体通路を除くほかは、前記ベースプレートの板面と平行な面内での冷却用流体の流出および冷却用流体以外の流体の流入を防止するための第1の隔壁と、放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の他方の開口端が並ぶ側の空間において、放熱ユニットの各冷却用流体通路及び前記出口部を除くほかは、ベースプレートの板面と平行な面内での冷却用流体の流出および冷却用流体以外の流体の流入を防止するための第2の隔壁、とからなることを特徴とするものである。
The invention according to
さらにまた、請求項7の発明は、請求項6に記載の熱交換器において、前記第1の隔壁が、前記放熱ユニットから離れて各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ面とほぼ垂直となるように設けた第1の側壁板と、放熱ユニットの各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ側の空間において前記出口部側の放熱ユニット端部と前記第1の側壁板とを連接させる第1の邪魔板とによって構成され、また前記第2の隔壁が、放熱ユニットから離れて各冷却用流体通路の他方の開口端が並ぶ側の面にほぼ平行となるように設けた第2の側壁板と、前記他方の開口端が並ぶ側の空間において前記入口部側の放熱ユニット端部と前記第2の側壁板とを連接させる第2の邪魔板とによって構成されていることを特徴とするものである。
Still further, the invention according to
また、請求項8の発明は、請求項6に記載の熱交換器において、前記第1の隔壁が、前記放熱ユニットの各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ側の空間に設けた第3の側壁板によって構成され、前記一方の開口端の側の空間では、放熱ユニットと前記第3の側壁板との間隔が前記入口部側から前記出口部側に向かって漸次狭くなって出口部側における放熱ユニット端部で両者が実質的に接するように構成されるとともに、前記第2の隔壁が、放熱ユニットの各冷却用流体通路の他方の開口端が並ぶ側の空間に設けた第4の側壁板によって構成され、かつ放熱ユニットの前記他方の開口端の側の空間では、放熱ユニットと前記第4の側壁板との間隔が前記出口部側から前記入口部側に向かって漸次狭くなって入口部側における放熱ユニット端部で両者が実質的に接するように構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
さらにまた、請求項9の発明は、請求項1〜請求項5のいずれかの請求項に記載の熱交換器において、前記放熱ユニットとして2個のものが設けられ、かつ前記流体誘導手段が、前記2個の放熱ユニットの相互の間隔が前記入口部側から前記出口部側に向かって漸次狭くなるように配置されかつこれらの2個の放熱ユニットが前記出口部側における放熱ユニット端部で互いに接するように配置されることによって構成されていることを特徴とするものである。
Furthermore, the invention of claim 9 is the heat exchanger according to any one of
また、請求項10の発明は、請求項6〜請求項9のいずれかの請求項に記載の熱交換器において、これらの請求項に記載された放熱ユニット、隔壁、側壁板、邪魔板の組み合わせからなる配置が、前記ベースプレートの板面と平行な面内において横方向もしくは縦方向に複数回繰り返されていることを特徴とするものである。
The invention of
そしてまた、請求項11の発明は、請求項2に記載の熱交換器において、前記放熱ユニットが、交互にS字形状に反転連続する全体の両面側から圧縮変形させて、板面間の冷却用流体通路を狭めた構成とされていることを特徴とするものである。
The invention according to
コルゲート状放熱ユニットを用いるようにしたこの発明によれば、冷却用流体の流れを制御することによって優れた放熱効果を示し得る熱交換器を、少ない部品点数で構成することができ、そのため部品製造コストを低減できるとともに、放熱ユニットとベースプレートとの熱的接続のための接合作業を簡略化して、作業コストも低減することができる。
また前述のように部品点数が少ないため、放熱ユニットがベースプレートから脱落する可能性が低く、高い信頼性を得ることができる。
According to the present invention in which a corrugated heat radiating unit is used, a heat exchanger that can exhibit an excellent heat radiating effect by controlling the flow of the cooling fluid can be configured with a small number of parts, and therefore, component manufacturing The cost can be reduced, and the joining work for thermal connection between the heat radiating unit and the base plate can be simplified, and the working cost can be reduced.
In addition, since the number of parts is small as described above, there is a low possibility that the heat radiating unit falls off the base plate, and high reliability can be obtained.
さらにコルゲート状放熱ユニット自体は、帯状の細長い板を素材とし、プレスやコルゲータを使用して容易に加工して製造することでができるが、これらの加工方法による場合には、高い寸法精度を得ることができる。 Further, the corrugated heat radiating unit itself can be manufactured by using a strip-like elongated plate as a raw material and easily processed using a press or a corrugator. However, when these processing methods are used, high dimensional accuracy is obtained. be able to.
またコルゲート状放熱ユニットの素材の板として、ロウ材が心材にクラッドされて一体となっているいわゆるブレージングシートを用いる場合には、より一層部品点数を低減させることができる。 Further, when a so-called brazing sheet in which a brazing material is clad with a core material is used as the material plate of the corrugated heat dissipation unit, the number of parts can be further reduced.
またコルゲート状放熱ユニットの素材の板として、犠牲防食材と心材との組み合わせからなるクラッド材を用いることにより、コルゲート状放熱ユニットの耐食性を向上させることができる。 Moreover, the corrosion resistance of the corrugated heat dissipation unit can be improved by using a clad material made of a combination of a sacrificial anticorrosive material and a core material as the material plate of the corrugated heat dissipation unit.
さらに、請求項2で規定するように、細長い帯状の板を、その断面形状としてU字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させてS字形状を連続させたコルゲート状放熱ユニットを用いる場合には、請求項11で規定するように、また図7に示すように、その両側から(すなわち矢印AおよびBの方向から)押圧して圧縮変形させることにより、コルゲートの各間隙(すなわち冷却用流体の通路)を狭めることができ、そのため伝熱効率を高めて熱交換効率をより一層高めることができる。なおこの場合、実際上は、板をコルゲート状に加工した後、そのコルゲートを四角い筒状のケーシングに入れ、プレス等でAおよびB方向から押圧すれば良いが、このようにすることにより、狭い冷却用流体通路を極めて容易に実現することができ、そのため熱交換効率を一層高めることができる。
Furthermore, as defined in
以下にこの発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は、請求項1、請求項2、請求項5、請求項6の発明に対応する第1の実施例の熱交換器を示すものである。なお図1においては熱交換器の一部(後述する第1の側壁板19の一部)を切欠いた状態で示している。
1 and 2 show a heat exchanger according to a first embodiment corresponding to the inventions of
なお図1、図2に示す実施例の熱交換器においては、コルゲート状放熱ユニット10として、図3にその断面形状を示したもの、すなわち請求項2に対応する放熱ユニットを用いている。すなわち放熱ユニット10は、基本的には、細長い帯状の金属板11を、その板面に対し直交しかつ板の長さ方向に平行な面で切った断面の形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け交互に反転屈曲させて山と谷が交互に繰返されるコルゲート状(波状)とし、その板面が向き合う空隙を冷却用流体通路13としたものであるが、この例では、特に前記断面形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、U字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させて、S字形状を連続させた形状としたものを用いている。
In the heat exchanger of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the corrugated
なおコルゲート状放熱ユニット10を構成する帯状の金属板11としては、アルミニウムや、銅、それらの合金などの熱伝導性の良好な金属からなる単板(ベア材)を用いても、またそのような金属板を心材としてその片面もしくは両面にロウ材をクラッドした、いわゆるブレージングシートを用いても良く、さらには、前述のような金属板の片面に犠牲陽極材をクラッドしたもの、あるいは片面ロウ材のブレージングシートの片面に犠牲陽極材をクラッドしたものを用いても良い。
The strip-shaped
図1、図2において、ベースプレート1は、図示しない半導体素子、集積回路、CPU等の発熱部品が裏面側に熱的に接続されるものであり、アルミニウム、銅、あるいはそれらの合金などの熱伝導性が良好な材料によって、例えば方形厚板状に作られており、このベースプレート1の表側には、前記コルゲート状放熱ユニット10が立設されている。すなわち、各冷却用流体通路13がベースユニット1の表面とほぼ平行となるように、すなわち図示の例ではコルゲート状放熱ユニット10を構成している帯状の金属板11の相互に平行な部分の板面がベースユニット1の表面に対しほぼ垂直となるように、ベースプレート1上に立設されている。そしてこのようなコルゲート状放熱ユニット10における反転屈曲部分(断面U字部分)が、ベースプレート1の板面に熱的に接続された状態で固定されている。さらにベースプレート1の上側の空間の手前側の部分が、冷却用流体が流入する入口部15とされ、奥の部分が冷却用流体が流出する出口部16とされている。
In FIG. 1 and FIG. 2, a
さらにベースプレート1上には、冷却用流体、例えば空気が流入する入口部15とその冷却用空気が流出する出口部16との間で、その冷却用空気の流れをベースプレート1の板面と平行な面内において誘導するための流体誘導手段として、第1の隔壁17および第2の隔壁18とが設けられている。
Further, on the
前記第1の隔壁17は、コルゲート状放熱ユニット10における各冷却用流体通路13の一方の開口端が並ぶ側(以下これを「一方の開口面10Aの側」と記す)の空間において、前記入口部15およびコルゲート状放熱ユニット10の各流体通路13を除くほかはベースプレート1の板面と平行な面内での冷却用空気の流出および冷却用流体以外の流体の流入を阻止するためのもの、言い換えれば、入口部15および各流体通路13を除き、ベースプレート1の板面と平行な面内で隣接する部分と仕切るためのものである。また第2の隔壁18は、コルゲート状放熱ユニット10における各冷却用流体通路13の他方の開口端が並ぶ側(以下これを「他方の開口面10Bの側」と記す)の空間において、コルゲート状放熱ユニット10の各流体通路13及び前記出口部16を除くほかはベースプレート1の板面と平行な面内での冷却用空気の流出および冷却用流体以外の流体の流入を阻止するためのもの、言い換えれば、出口部16と各流体通路13を除き、ベースプレート1の板面と平行な面内で隣接する部分と仕切るためのものである。ここで、コルゲート状放熱ユニット10における開口面10A、10Bとは、上述のところから理解できるように、コルゲート状放熱ユニット10の元板である帯状の金属板11の幅方向両端が並んで位置する側の各面を意味している。
The
前記第1の隔壁17は、コルゲート状放熱ユニット10から離れてその一方の開口面10Aにほぼ平行となるように設けた第1の側壁板19と、コルゲート状放熱ユニット10の一方の開口面10Aの側において出口部16の側のコルゲート状放熱ユニット端部と第1の側壁板19とを連接させる第1の邪魔板21とによって構成されている。また前記第2の隔壁18は、コルゲート状放熱ユニット10から離れてその一方の開口面10Bにほぼ平行となるように設けた第2の側壁板20と、コルゲート状放熱ユニット10の他方の開口面10Bの側において入口部15の側のコルゲート状放熱ユニット端部と第2の側壁板20とを連接させる第2の邪魔板22とによって構成されている。
The
ここで、第1の隔壁17、第2の隔壁18をそれぞれ構成する各側壁板19,20および邪魔板21,22の材質は特に限定されるものではなく、加工性あるいは接合性等を考慮して適宜の材料を用いれば良く、もちろんベースプレート1やコルゲート状放熱ユニット10と同様なアルミニウムや銅、それらの合金等の熱伝導性の良好な合金を用いても良いことはもちろんである。
Here, the materials of the
なお図1、図2に示す例においては、第1および第2の邪魔板21、22を、コルゲート状放熱ユニット10の各開口面10A、10Bに対してほぼ水平となるように設けているが、これに限るものではなく、これらの邪魔板21、22を開口面10A、10Bに対してある角度をなすように設けても良いことはもちろんである。また第1の側壁板19と第1の邪魔板21とは、別部材として作られている必要はなく、場合によっては一体物として1枚の板で作っても良く、また第2の側壁板20と第2の邪魔板22も、同様に一体物として1枚の板で作っても良い。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the first and
ここで、コルゲート状放熱ユニット10をベースプレート1に熱的に接続した状態で固定するための手段は特に限定されないが、例えばロウ付け、ハンダ付け、接着、あるいは機械的カシメ等によって結合しても良く、さらにはこれらを併用しても良い。これらのうちでも、熱的接合の点からはロウ付けを適用することが最も好ましい。ロウ付けにより接合する場合、コルゲート状放熱ユニットとは別部材としてロウ材を接合部近傍に配置してもよいが、コルゲート状放熱ユニットの素材の金属板として心材の片面もしくは両面にロウ材がクラッドされている所謂ブレージングシートを用いれば、部品点数を低減させることが可能となる。またベースプレート1上にコルゲート状放熱ユニット10を圧入や機械的カシメにより固定する場合、熱伝導グリスなどを併用しても良いことはもちろんである。
Here, means for fixing the corrugated
またコルゲート状放熱ユニット10は、素材の帯状金属板についてプレスやコルゲータを使用して加工することにより容易に製造することができ、これらの加工方法によれば、高い寸法精度を得ることができる。
Moreover, the corrugated
またコルゲート状放熱ユニット10の素材の材質を、前述のような犠牲防食材との組み合わせからなるクラッド材とすることにより、コルゲート状放熱ユニットの耐食性を向上させることができる。 Moreover, the corrosion resistance of the corrugated heat radiating unit can be improved by making the material of the corrugated heat radiating unit 10 a clad material made of a combination with the sacrificial anticorrosive material as described above.
さらに、細長い帯状の金属板11として断面Uの字形をS字形状に反転連続して折り曲げて波状に山と谷を繰り返すように折り曲げ成形して作製したコルゲート状放熱ユニットの場合には、図7に示すようにその全体の両側、すなわち矢印AおよびBの方向から押圧して圧縮変形させることにより、コルゲートの各間隙(すなわち各冷却用流体通路13)を狭めることができる。なおこの場合、実際にはコルゲート状に加工した後、それを四角い筒状のケーシングに入れ、プレス等でAおよびB方向から押圧するようにすれば良い。このようにすれば、狭い冷却用流体通路も極めて容易に実現することができる。
Further, in the case of a corrugated heat dissipation unit produced by bending the shape of the cross-section U into an S-shape as a long and narrow strip-
以上のような図1、図2に示される第1の実施例の熱交換器における使用時の状況、特に冷却用流体として空気を用いた場合の空気の流れ(空気流)とそれによる放熱状況について次に説明する。 1 and FIG. 2 as described above, the situation at the time of use in the heat exchanger of the first embodiment, particularly the air flow (air flow) when air is used as the cooling fluid and the heat dissipation situation by the air flow Will be described next.
例えば図示しないファン等により送られてきた高速の空気流は、入口部15からコルゲート状放熱ユニット10の一方の開口面10Aと第1の側壁板19との間の略直方体状の空間に送り込まれる。この空間において高速の空気流は開口面10Aおよび第1の側壁板19の板面に沿って図2の奥へ流れ、最奥部において第1の邪魔板21によってその流れが阻止されて流れの方向が転回され、コルゲート状放熱ユニット10の各冷却用流体通路13に開口面10Aの側から入り、開口面10Bの側へ送り出され、開口面10Bと第2の側壁板20との間の空間で合流して、出口部16から外部へ放出される。この過程で、空気流は、前述のように入口部15から流入した後、奥の第1の邪魔板19によりその方向を転回させられて多数の流体通路13に分散して流入することにより、その速度が減じられ、低速の空気流として多数の流体通路13をほぼ均一に通過することになる。そしてその低速の空気流が各流体通路13を通過する間に、各流体通路13の両側の金属板11の表面から熱を奪い、温度上昇して開口面10B側から出口部16に送り出されることになる。このように、高速で送り込まれた空気流は、コルゲート状放熱ユニット10における多数の流体通路13内を、低速の空気流としてほぼ均一に分散して通過することにより、優れた放熱性能が得られる。
For example, a high-speed air flow sent by a fan (not shown) or the like is sent from the
ここで、既に述べた特許文献1に示されている熱交換器の各構造例のうち、この発明の第1の実施例に対応する構造例を図15および図16に示し、その図15、図16に示される従来の提案の熱交換器と図1、図2に示すこの発明の第1の実施例の熱交換器とを対比する。なお特許文献1においては、「板状フィン」、「フィン部」、「フィン群」については、次のように定義されている。すなわち、個々の板状フィン2は、図15および図16においてベースプレート1の板面に立設されたものであり、フィン部4とは、図15および図16に示すように板状フィン2が縦方向に複数個並んで一列に配置されたものの全体を言う。またフィン群とは、複数のフィン部4の全体、すなわち例えば図20に示すように二つのフィン部4がハの字形に配置されて形成されたものとしている。
Here, among the structural examples of the heat exchanger shown in
図15および図16に示すような特許文献1で述べられている熱交換器では、多数の板状フィン2を所定の角度でベースプレート1上に並列に配置することによりフィン部4を構成しており、隣り合う板状フィン2の間を冷却風が通過するようになっている。このような構造では、取扱う板状フィン2の個数が極めて多くなり、部品製造コストが増大すると同時に、ベースプレート1上に板状フィン2を配置する作業に大きなコストがかかってしまう。
In the heat exchanger described in
これに対し、この発明の熱交換器、特に図1、図2に示す実施例の熱交換器では、特許文献1でいう板状フィン、すなわち図15、図16に示されている熱交換器の板状フィン2がコルゲート状放熱ユニット10に置き換えられている。このため、取り扱う部材(特許文献1でいう板状フィンに該当する部材)の個数が特許文献1の熱交換器の場合と比べて格段に少なくなり、そのため熱交換器を少ない部品点数で構成することができるようになり、部品製造コストと接合作業のコストを大幅に低減することが可能となったのである。
On the other hand, in the heat exchanger of the present invention, particularly the heat exchanger of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the plate-like fins referred to in
図8、図9には、請求項1、請求項5、請求項7の各発明に対応する第2の実施例による熱交換器を示す。なお図8、図9については、図1、図2に示される要素と同一の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
8 and 9 show a heat exchanger according to a second embodiment corresponding to each of the inventions of
図8、図9において、ベースプレート1上には前記同様なコルゲート状放熱ユニット10が立設されており、流体誘導手段としての第1の隔壁17は第3の側壁板23により、また第2の隔壁18は第4の側壁板24によって構成されている。すなわち、コルゲート状放熱ユニットの一方の開口面10Aの側に第3の側壁板23が立設され、コルゲート状放熱ユニット10の他方の開口面10Bの側に第4の側壁板24が立設されており、かつ第3の側壁板23は、その板面とコルゲート状放熱ユニット10の一方の開口面10Aとの間隔が、入口部15から出口部16に向けて漸次狭くなって、コルゲート状放熱ユニット10の出口部16の側の端部で両者が接するように配置され、また第4の側壁板24は、その板面とコルゲート状放熱ユニット10の他方の開口面10Bとの間隔が出口部16の側から入口部15の側に向けて漸次狭くなって、入口部コルゲート状放熱ユニット10における入口部15の側の端部で両者が接するように配置されている。
8 and 9, a corrugated
このような図8、図9に示される第2の実施例は、前記第1の実施例においてコルゲート状放熱ユニット10の一方の開口面10Aに対してほぼ平行に設けた1枚の側壁板19と、その開口面10Aに対しほぼ垂直に設けた1枚の邪魔板21の代わりに、1枚の側壁板23をその開口面10Aに対して斜めに設け、かつ第1の実施例においてコルゲート状放熱ユニット10の他方の開口面10Bに対してほぼ平行に設けた1枚の側壁板20と、その開口面10Aに対してほぼ垂直に設けた1枚の邪魔板22の代りに、1枚の側壁板24を開口面10Bに対して斜めに設けることにより、第1の実施例の場合と同様の機能を果たさせたものということができる。
In the second embodiment shown in FIGS. 8 and 9, one
なお付言するならば、図8および図9では、入口部15から出口部16に向かう方向に対して、コルゲート状放熱ユニット10の開口面10A、10Bが平行となるように配置されていて、側壁板23、24がある角度をなして配置されているように描かれているが、実際には側壁板23、24が入口部15から出口部16に向かう方向に対して平行に配置されていて、コルゲート状放熱ユニット10の開口面10A、10Bがある角度をなすように配置されていても良い。あるいはまた、コルゲート状放熱ユニット10の開口面10A、10Bおよび側壁板23、24の双方が、入口部15から出口部16に向かう方向に対してある角度をなすように配置されていても良いことはもちろんである。
In addition, in addition, in FIGS. 8 and 9, the opening surfaces 10 </ b> A and 10 </ b> B of the corrugated
なおこの実施例において、第3および第4の側壁板23、24の素材としては、前述の第1の実施例における第1、第2の側壁板19、20について述べたところと同様の材料を用いることができ、またその第3、第4の側壁板23、24をベースプレート1の板面に固定する方法としても、既に述べた方法と同様の方法を適用することができる。
In this embodiment, the materials for the third and fourth
このような図8、図9に示される第2の実施例の熱交換器を実際に使用する際の冷却用空気の流れ(空気流)は、基本的には図1、図2に示した第1の実施例の場合とほぼ同様であるが、ここで改めて簡単に説明する。 The flow of cooling air (air flow) when actually using the heat exchanger of the second embodiment shown in FIGS. 8 and 9 is basically shown in FIGS. Although it is almost the same as the case of the first embodiment, it will be briefly described here again.
熱交換器の外部から入口部15に送り込まれる高速の空気流は、その入口部15から第3の側壁板23とコルゲート状放熱ユニット10の一方の開口面10Aとの間の空間に流入し、その奥に送り送り込まれる。ここで、コルゲート状放熱ユニット10の一方の開口面10Aの側では、開口面10Aと第3の側壁板23の板面との間隔が、入口部15の側から奥に向かって漸次狭くなって最奥の出口部16の側におけるフィン端部ではコルゲート状放熱ユニット10と第3の側壁板23とが接するように配置されているため、上述の高速の空気流は方向を転回して入口部15に戻る方向に流れ、その間にコルゲート状放熱ユニット10における多数の空隙(流体通路13)に分散されることにより、速度が減じられた状態(低速の空気流となった状態)でほぼ均一に各流体通路13を流れ込み、各流体通路13を通過して、コルゲート状放熱ユニット10の他方の開口面10Bの側に出る。開口面10Bの側では、開口面10Bと第4の側壁板24とが入口部15の側におけるフィン端部で接しており、開口面10Bと第4の側壁板24との間隔が入口部15の側から奥に向かって漸次広くなっているため、コルゲート状放熱ユニット10の各流体通路13を通過した空気流は出口部16へと誘導され、出口部16から熱交換器外に流出される。
A high-speed air flow sent from the outside of the heat exchanger to the
ここで、特許文献1に示されている熱交換器の各構造例のうち、この発明の第2の実施例に対応する構造例を図17に示し、その図17の熱交換器とこの発明の第2の実施例である図8、図9の熱交換器とを対比する。
Here, among the structural examples of the heat exchanger shown in
図17に示した特許文献1で述べられている熱交換器では、ベースプレート1上に、多数の板状フィン2を所定の角度で並列状に配置することによりフィン部4を構成している。このような構造では、取り扱う板状フィン2の個数が極めて多くなり、製造コストが増大するとともに、ベースプレート1上に多数の板状フィン2を配置する作業に大きなコストが必要となる。
In the heat exchanger described in
これに対し、この発明の第2の実施例の熱交換器においては、前述の第1の実施例の場合と同様に、特許文献1でいう板状フィン2がコルゲート状放熱ユニット10に置き換えられ、特許文献1でいうフィン部4がコルゲート状放熱ユニット10として一体物の一部品となっている。このため、取り扱う部材(特許文献1でいう板状フィンに該当する部材)の個数は特許文献1の場合に比べて格段に少なく、熱交換器を少ない部品点数で構成することができるようになり、部品製造コストと接合作業のコストを大幅に低減できるのである。
On the other hand, in the heat exchanger of the second embodiment of the present invention, the plate-
図10、図11には、請求項1、2および請求項6に対応するこの発明の第3の実施例の熱交換器を示す。
10 and 11 show a heat exchanger according to a third embodiment of the present invention corresponding to
図10、図11に示す第3の実施例の熱交換器においては、ベースプレート1上に、2個のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2が立設されている。そしてこれらの2個のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2は、その間隔(開口面間の間隔)が、入口部15から出口部16に向かって漸次狭くなり、出口部16の側でユニット端部が相互に接するように位置決めされている。
In the heat exchanger of the third embodiment shown in FIGS. 10 and 11, two corrugated heat radiation units 10-1 and 10-2 are erected on the
ここで使用したコルゲート状放熱ユニットの流体流路はコルゲートの開口面に対して傾いており、圧力損失が低く、冷却風が流れやすいように配設されている。 The fluid flow path of the corrugated heat radiating unit used here is inclined with respect to the opening surface of the corrugation, and is arranged so that the pressure loss is low and the cooling air flows easily.
ここで、図10、図11に示す第3の実施例の熱交換器においては、前述の第1、第2の実施例における第1の隔壁17(具体的には、第1の実施例においては第1の側壁板19および第1の邪魔板21に相当し、第2の実施例では第3の側壁板23に相当)、および第2の隔壁18(具体的には、第1の実施例においては第2側壁板20および第2の邪魔板22に相当し、第2の実施例では第4の側壁板24に相当)を特には設けていないが、これは、次に述べる空気流の流れについての説明から理解できるように、2個のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2の配置形態そのものが、流体誘導手段となっているためである。
Here, in the heat exchanger of the third embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the first partition wall 17 (specifically, in the first embodiment) in the first and second embodiments described above. Corresponds to the first
そこで、この第3の実施例の熱交換器における冷却用空気(冷却風)の流れについて説明する。 Therefore, the flow of cooling air (cooling air) in the heat exchanger of the third embodiment will be described.
熱交換器には、外部から2枚のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2の手前側の端部の間に開口されている入口部15に高速の空気流が送り込まれ、その高速の空気流は、2枚のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2におけるそれぞれ一方の開口面10Aの間の空間に流れ込む。ここで、2枚のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2は、その間隔が入口部15の側から奥に向かって漸次狭くなって、最奥の出口部16の側におけるユニット端部で両者が接するように配置されているため、上述した高速の空気流は左右に方向を転回し、2枚のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2における多数の空隙(流体通路13)へと向かう。そして前述の第1、第2の実施例の場合と同様に、多数の空隙に分散されることにより速度を減じて、低速の空気流として、ほぼ均一に多数の空隙(流体通路13)に流入してその流体通路13を通過し、その間、コルゲート状放熱ユニット10内の金属板から熱が奪われ、さらに各流体通路13を出た空気流は、コルゲート状放熱ユニット10−1、10−2のそれぞれ他方の開口面10Bから出口部16に至る。このように、図10、図11に示す第3の実施例の場合は、特に側壁板や邪魔板からなる隔壁を設けていないにもかかわらず、2枚のコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2の配置態様それ自体によって、空気流を入口部15からコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2に導くとともに、そのコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2の多数の流体通路13(各コルゲート状放熱ユニットの間の空隙)を実質的に均一に通過させ、出口部16に導くことができるのである。
A high-speed air flow is sent to the heat exchanger from the outside to the
なお図10、図11に示す例では、出口部16の側でユニット端部が相互に直接的に接するように位置決めされていることとしたが、出口部16の側においてユニット端部は、要は相互に実質的に接していれば良いのであって、例えば図示しない隔壁状の小部品を介して間接的に接していても良く、また多数のコルゲート状放熱ユニット内の空隙(冷却用流体通路13)を流れる空気流に影響を与えない程度の小さい隙間であれば、ユニット端部が相互に近接してその間に小さい隙間が存在していても構わない。
In the examples shown in FIGS. 10 and 11, the unit end portions are positioned so as to be in direct contact with each other on the
ここで特許文献1に示されている熱交換器の各構造例のうち、この発明の第3の実施例に対応する構造例を図18に示し、その図18の熱交換器と図10、図11に示すこの発明の第3の実施例の熱交換器とを対比する。
Here, among the structural examples of the heat exchanger shown in
図18に示した特許文献1で述べられている熱交換器では、ベースプレート1上に多数の板状フィン2を所定の角度で並列状に配置することにより一つのフィン部4を構成し、そのフィン部4を平面的に見てハの字状に配置することによりフィン群を構成している。
In the heat exchanger described in
このような構成では取扱う板状フィン2の個数が極めて多くなって製造コストが増大するとともに、ベースプレート1上に多数の板状フィン2を配置する作業に大きなコストを要することとなる。
In such a configuration, the number of the plate-
これに対し、この発明の第3の実施例の熱交換器では、特許文献1でいうところのそれぞれ複数の板状フィン2を含む二つのフィン部4が、それぞれコルゲート状放熱ユニット10−1、10−2として一体物の一部品となっている。このため、取り扱う部材(特許文献1でいう板状フィンに該当する部材)の個数が特許文献1の場合に比べて格段に少なく、熱交換器を少ない部品点数で構成することができるようになり、部品製造コストと接合作業のコストを大幅に低減できるのである。
On the other hand, in the heat exchanger according to the third embodiment of the present invention, the two
また一方、この発明の熱交換器は、図1、図2、図8〜図11に示した各実施例における配置構造を横方向(入口部15から出口部16に向かう方向に対し直交する方向)または縦方向(入口部15から出口部16に向かう方向)に複数回繰り返して構成することも可能であり、その例を図12〜図14に示し、さらにこれらの例に対応する特許文献1に示されている構造例を図19、図20に示す。
On the other hand, in the heat exchanger of the present invention, the arrangement structure in each embodiment shown in FIGS. 1, 2, and 8 to 11 is arranged in the lateral direction (the direction orthogonal to the direction from the
すなわち図12には、図1および図2に示した第1の実施例における配置構造を横方向に複数繰り返して構成したこの発明の第4の実施例を示し、これに対応する従来の前記提案の熱交換器の構造例を図19に示す。 That is, FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention in which the arrangement structure in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is repeated plural times in the horizontal direction, and the conventional proposal corresponding thereto is shown. An example of the structure of this heat exchanger is shown in FIG.
また図13には、図8および図9に示した第2の実施例における配置構造を横方向に複数繰り返して構成したこの発明の第5の実施例を示す。 FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention in which the arrangement structure in the second embodiment shown in FIGS. 8 and 9 is repeated a plurality of times in the horizontal direction.
さらに図14には、図10および図11に示した第3の実施例における配置構造を横方向に複数繰り返して構成したこの発明の第6の実施例を示し、これに対応する従来の前記提案の熱交換器の構造例を図20に示す。 Further, FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention in which the arrangement structure in the third embodiment shown in FIGS. 10 and 11 is repeated a plurality of times in the horizontal direction, and the conventional proposal corresponding thereto is shown. An example of the structure of the heat exchanger is shown in FIG.
ここで、以上の図1、図2、図7〜図14に示した各実施例では、コルゲート状放熱ユニットとして、図3に示した断面形状を有するものを用いているものとして示したが、図4、図5、図6のうちのいずれかの断面形状を有するものを用いても良い。 Here, in each example shown in FIGS. 1, 2, and 7 to 14, the corrugated heat dissipation unit is shown as having the cross-sectional shape shown in FIG. 3. You may use what has the cross-sectional shape in any one of FIG.4, FIG.5, FIG.6.
すなわち図4は、コルゲート状放熱ユニット10として、その断面形状が、細長い帯状の金属板11の長さ方向の一端側から他端側へ向け、コ字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させて己字状を連続させた形状とされたものを示しており、また図5は、コルゲート状放熱ユニット10として、その断面形状が、細長い帯状の金属板11の長さ方向の一端側から他端側へ向け、V字形状を交互に反対方向に向くように反転屈曲させてW字形状に連続させた形状とされたものを示しており、これらの断面形状を有する放熱ユニットを前記各実施例に適用しても良い。
That is, FIG. 4 shows the corrugated
さらに、図6には、コルゲート状放熱ユニット10として、その断面形状として、細長い帯状の金属板11を、U字形状とコ字形状とが交互に位置するように反転屈曲させたもの、すなわちU字形状とコ字形状とを組合わせたものを示しており、このような形状のコルゲート状放熱ユニットも、前記各実施例に適用することができる。そのほか、U字形状、コ字形状、V字形状のうちの2種以上を適宜組合せたものを用いても良いことはもちろんである。
Further, FIG. 6 shows a corrugated
なおこの発明の熱交換器に使用されるコルゲート状放熱ユニットの詳細な形状、寸法あるいは製造方法等は特に限られるものではなく、従来のものと同様であれば良い。 The detailed shape, dimensions, manufacturing method, and the like of the corrugated heat dissipation unit used in the heat exchanger of the present invention are not particularly limited, and may be the same as those in the related art.
この発明による実施例での具体的な寸法は、コルゲート状放熱ユニット10の冷却用流体通路幅を0.5mm、長さを2.5mmとしたが、これらの数値は、単に一例を示しただけであって、この発明の範囲を限定するものでないことはもちろんである。
The specific dimensions in the embodiment according to the present invention are such that the cooling fluid passage width of the corrugated radiating
なおこのような熱交換器を半導体素子等の電子部品や電気部品などの放熱に使用するにあたっては、例えばくし形ヒートシンクなどの従来からある熱交換器の放熱フィンの場合と同様に、コルゲート状放熱ユニットの部分に空気やLLC(ロングライフクーラント)等の冷却用流体を確実に流してやる必要があることは言うまでもない。そのためには、重力で空気を流す自然空冷の場合を除き、空気等の冷却用流体を強制的にコルゲート状放熱ユニットに流すためのファンやポンプなどの冷却用流体の駆動源が冷却用流体の流れの上流もしくは下流に配置されるのが通常である。 When using such a heat exchanger for heat dissipation of electronic components such as semiconductor elements and electrical components, for example, as in the case of heat dissipation fins of conventional heat exchangers such as comb heat sinks, corrugated heat dissipation Needless to say, a cooling fluid such as air or LLC (Long Life Coolant) needs to be surely passed through the unit. For this purpose, the cooling fluid drive source such as a fan or pump for forcing a cooling fluid such as air to the corrugated heat dissipation unit is used as a cooling fluid, except in the case of natural air cooling where air is flowed by gravity. It is usually located upstream or downstream of the flow.
そして、コルゲート状放熱ユニットを有する熱交換器の部分に確実に冷却用流体が流れるようにするために、熱交換器の外部における冷却用流体の流れる経路がダクト等によって仕切られていることが好ましい。ファンやポンプが冷却用流体の流れの上流に配置される場合には、冷却用流体が経路外に漏れ出すことのないように、またファンやポンプが冷却用流体の流れの下流に配置される場合には、冷却用流体以外の流体が経路外から混入したりすることのないように形成されていることが好ましい。それらのダクト等が配置される場所としては、熱交換器の上流側のみ、下流側のみ、上流と下流の両方、のいずれでもかまわない。 In order to ensure that the cooling fluid flows through the portion of the heat exchanger having the corrugated heat radiating unit, it is preferable that the path through which the cooling fluid flows outside the heat exchanger is partitioned by a duct or the like. . When the fan or pump is arranged upstream of the cooling fluid flow, the cooling fluid is not leaked out of the path, and the fan or pump is arranged downstream of the cooling fluid flow. In such a case, it is preferable that the fluid other than the cooling fluid is not mixed from outside the path. The place where these ducts and the like are arranged may be only on the upstream side of the heat exchanger, only on the downstream side, or on both the upstream and downstream sides.
またコルゲート状放熱ユニットを有する熱交換器の部分についても同様に、そのコルゲート状放熱ユニットを有する熱交換器を囲うようにダクト等が配置されているのが好ましい。その場合、少なくともコルゲート状放熱ユニットの上方の開放部分が覆われている必要があり、またその具体的構造として、その覆いがコルゲート状放熱ユニットの上端と接合されて一体になっている構造でもかまわない。またその覆いは、前述の熱交換器の上流側のみ、下流側のみ、上流と下流の両方、のいずれかに配置するダクト等と別部品であっても、一体であってもかまわない。 Similarly, it is preferable that a duct or the like is disposed so as to surround the heat exchanger having the corrugated heat dissipation unit in the portion of the heat exchanger having the corrugated heat dissipation unit. In that case, at least the open part above the corrugated heat dissipation unit must be covered, and as its specific structure, a structure in which the cover is joined and integrated with the upper end of the corrugated heat dissipation unit may be used. Absent. Further, the cover may be a separate part or a single part from a duct or the like disposed only on the upstream side, only on the downstream side, or on both the upstream and downstream sides of the heat exchanger.
なお一般に放熱フィンの部分(この発明の場合はコルゲート状放熱ユニットの部分)に確実に冷却用流体が流れるようにすること自体は、特にこの発明の熱交換器に限って必要な事柄ではなく、従来からある熱交換器にも当てはまるものである。 In general, it is not necessary to ensure that the cooling fluid flows in the portion of the heat radiating fin (corrugated heat radiating unit in the case of the present invention). This also applies to conventional heat exchangers.
1 ベースプレート
10 コルゲート状放熱ユニット
10−1 コルゲート状放熱ユニット
10−2 コルゲート状放熱ユニット
10A、10B コルゲート状放熱ユニットの開口面
11 金属板
13 冷却用流体通路(空隙)
15 入口部
16 出口部
17 第1の隔壁
18 第2の隔壁
19 第1の側壁板
20 第2の側壁板
21 第1の邪魔板
22 第2の邪魔板
23 第3の側壁板
24 第4の側壁板
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
冷却用流体が流入する入口部と、冷却用流体が流出する出口部とを有し、かつ前記放熱ユニットは、細長い帯状の板を、その板面に対し直交しかつ板の長さ方向に平行な面で切った断面の形状として、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け交互に反転屈曲させて山と谷が交互に繰返されるコルゲート状として、その板面が向き合う空隙を冷却用流体通路としたものが用いられ、その放熱ユニットは、その冷却用通路がベースユニットに対してほぼ平行となるようにベースプレート上に立設された構成とされ、
さらに前記ベースプレート上には、前記入口部から流入した冷却用流体の流れをベースプレートの板面と平行な面内で誘導するための流体誘導手段が設けられており、しかもその流体誘導手段は、冷却用流体を前記入口部から前記放熱ユニットにおける板面間の各冷却用流体通路の一方の開口端に導き、その冷却用流体が前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路を通過してその他方の開口端から前記出口部に導かれるように、冷却用流体の流れを誘導する構成とされていることを特徴とする、コルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器。 In a heat exchanger in which a heat dissipating unit for conducting heat transfer to a cooling fluid is provided on a base plate to which heat generating components are thermally connected,
The cooling unit has an inlet portion through which a cooling fluid flows in and an outlet portion through which the cooling fluid flows out, and the heat radiating unit has an elongated belt-like plate orthogonal to the plate surface and parallel to the plate length direction. As a cross-sectional shape cut by a flat surface, a corrugated shape in which crests and troughs are alternately reversed from one end side to the other end side in the length direction of the plate, and the gap facing the plate surface is cooled. The fluid passage is used, and the heat dissipation unit is configured to stand on the base plate so that the cooling passage is substantially parallel to the base unit.
Furthermore, fluid guiding means for guiding the flow of the cooling fluid flowing from the inlet portion in a plane parallel to the plate surface of the base plate is provided on the base plate, and the fluid guiding means is a cooling mechanism. The cooling fluid is led from the inlet portion to one opening end of each cooling fluid passage between the plate surfaces of the heat radiating unit, and the cooling fluid passes through each cooling fluid passage in the heat radiating unit and opens to the other side. A heat exchanger provided with a corrugated heat dissipation unit, wherein the flow of cooling fluid is guided so as to be led from the end to the outlet portion.
前記放熱ユニットの前記断面形状が、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、U字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させてS字形状を連続させた形状とされていることを特徴とする、コルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器。 In the heat exchanger provided with the corrugated heat dissipation unit according to claim 1,
The cross-sectional shape of the heat radiating unit is a shape in which the S-shape is continuous by being inverted and bent so that the U-shape is alternately directed in the opposite direction from one end side to the other end side in the length direction of the plate. A heat exchanger provided with a corrugated heat dissipation unit.
前記放熱ユニットの前記断面形状が、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、コ字形状が交互に反対方向に向くように反転屈曲させて己字状を連続させた形状とされていることを特徴とする、コルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器。 In the heat exchanger provided with the corrugated heat dissipation unit according to claim 1,
The cross-sectional shape of the heat dissipating unit is a shape in which a self-letter shape is continued by reversing and bending so that the U-shape is alternately directed in the opposite direction from one end side to the other end side in the length direction of the plate. A heat exchanger provided with a corrugated heat dissipation unit.
前記放熱ユニットの前記断面形状が、板の長さ方向の一端側から他端側へ向け、V字形状を交互に反対方向に向くように反転屈曲させてW字形状に連続させた形状とされていることを特徴とする、コルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器。 In the heat exchanger provided with the corrugated heat dissipation unit according to claim 1,
The cross-sectional shape of the heat radiating unit is a shape in which a V-shape is inverted and bent alternately in the opposite direction from one end side to the other end side in the length direction of the plate and is continuously formed in a W-shape. A heat exchanger provided with a corrugated heat dissipation unit.
前記流体誘導手段が、前記冷却用流体を前記入口部から前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ面にほぼ沿って流入させ、さらに放熱ユニットの各冷却用流体通路を実質的に均一に通過させて、前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の他方の開口端が並ぶ側の面にほぼ沿って前記出口部に向け流れるように、冷却用流体の流れを誘導する構成としたことを特徴とする、コルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器。 In the heat exchanger according to any one of claims 1 to 4,
The fluid guiding means causes the cooling fluid to flow from the inlet portion substantially along a surface along which one open ends of the cooling fluid passages in the heat radiating unit are arranged, and further each cooling fluid passage of the heat radiating unit is substantially provided. The flow of the cooling fluid is guided so as to flow toward the outlet portion substantially along the surface on the side where the other opening ends of the cooling fluid passages in the heat radiating unit are lined up uniformly. A heat exchanger provided with a corrugated heat dissipation unit.
前記流体誘導手段が、前記放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の一方の開口端が並ぶ側の空間において、前記入口部および放熱ユニットの各冷却用流体通路を除くほかは、前記ベースプレートの板面と平行な面内での冷却用流体の流出および冷却用流体以外の流体の流入を防止するための第1の隔壁と、放熱ユニットにおける各冷却用流体通路の他方の開口端が並ぶ側の空間において、放熱ユニットの各冷却用流体通路及び前記出口部を除くほかは、ベースプレートの板面と平行な面内での冷却用流体の流出および冷却用流体以外の流体の流入を防止するための第2の隔壁、とからなることを特徴とする、コルゲート状放熱ユニットを備えた熱交換器。 In the heat exchanger according to any one of claims 1 to 5,
In the space on the side where one open end of each cooling fluid passage in the heat radiating unit is lined up, the fluid guiding means, except for the inlet fluid passage and each cooling fluid passage in the heat radiating unit, In a space on the side where the first partition wall for preventing the outflow of the cooling fluid in the parallel plane and the inflow of the fluid other than the cooling fluid and the other opening end of each cooling fluid passage in the heat dissipation unit are arranged Except for the cooling fluid passages and the outlet portion of the heat radiating unit, a second for preventing the cooling fluid from flowing out and the fluid other than the cooling fluid from flowing in the plane parallel to the plate surface of the base plate. A heat exchanger provided with a corrugated heat radiation unit.
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