JP2008122058A - Radiator and cooling system - Google Patents

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人司 大西
Jiro Nakajima
二郎 中島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and thin radiator with favorable heat radiating characteristics mountable in a small and thin apparatus such as a notebook PC, and also to provide a cooling system with superior cooling performance. <P>SOLUTION: The radiator has an inlet line and an outlet line for liquid to be cooled, and a plurality of passage units connected in between and in parallel with the inlet line and the outlet line with mutual intervals and forming a liquid passage returning from the inlet line to the outlet line, and the cooling system uses the radiator. By suitably determining the number of passage units and a passage cross-sectional area, a flow velocity of each passage unit is decreased, and the liquid to be cooled is effectively cooled. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、通過する液体を冷却するラジエータ及び冷却システムに関する。   The present invention relates to a radiator and a cooling system for cooling a passing liquid.

例えば発熱するCPU(熱源)の冷却システムは、CPUに当接して熱を奪う冷却液ジャケットと、ラジエータと、この冷却液ジャケットとラジエータの間で冷却液を循環させる液体ポンプとを基本構成要素としており、各要素について、ノートPCのような小型な機器に搭載可能なように、小型化と高信頼性が図られている。
特開平6-97338号公報 特開2003-8273号公報 特開2003-324174号公報
For example, a cooling system for a CPU (heat source) that generates heat has, as basic components, a cooling liquid jacket that contacts the CPU and takes heat away, a radiator, and a liquid pump that circulates the cooling liquid between the cooling liquid jacket and the radiator. Each element is downsized and highly reliable so that it can be mounted on a small device such as a notebook PC.
JP-A-6-97338 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-8273 JP 2003-324174 A

しかし、従来知られているラジエータは、ノートPCのような小型薄型の機器に搭載することが困難であり、あるいは十分な放熱性を期待することができなかった。   However, it is difficult to mount a conventionally known radiator on a small and thin device such as a notebook PC, or sufficient heat dissipation cannot be expected.

本発明は、狭い空間に収納可能な小型薄型で、放熱性がよいラジエータを得ることを目的とする。また本発明は、冷却性能に優れた冷却システムを得ることを目的とする。   An object of the present invention is to obtain a radiator that is small and thin and can be stored in a narrow space and has good heat dissipation. Another object of the present invention is to obtain a cooling system with excellent cooling performance.

本発明のラジエータは、被冷却液の入口ラインと出口ライン;この入口ラインと出口ラインの間に並列にかつ相互に間隔をあけて接続された、該入口ラインから出口ラインに戻る液流路を形成する複数の流路ユニット;を有することを特徴としている。   The radiator according to the present invention has an inlet line and an outlet line for the liquid to be cooled; a liquid flow path returning from the inlet line to the outlet line, connected in parallel between the inlet line and the outlet line. A plurality of flow path units to be formed.

各流路ユニットは、具体的には例えば、少なくとも1回U字状に曲折された液流路を形成する一対の流路板を積層結合して形成し、この一対の流路板に、入口ラインと出口ラインに連なり該入口ラインと出口ラインの一部を構成する入口孔と出口孔を穿設することができる。   Specifically, each flow path unit is formed by, for example, stacking and joining a pair of flow path plates forming a liquid flow path bent at least once in a U shape, An inlet hole and an outlet hole which are connected to the line and the outlet line and constitute a part of the inlet line and the outlet line can be formed.

各流路ユニットを構成する一対の流路板は、重ね合わせ面に関して対称な面対称形状とし、平面U字状をなす流路凹部と、この流路凹部の一端部と他端部に形成された上記入口孔と出口孔とを設けることが好ましい。   A pair of flow path plates constituting each flow path unit is formed in a plane symmetric shape symmetrical with respect to the overlapping surface, and is formed in a planar U-shaped flow path recess and at one end and the other end of the flow path recess. It is preferable to provide the inlet hole and the outlet hole.

また各流路ユニットを構成する一対の流路板には、入口孔と出口孔部分において外方に突出するスペーサ部を設け、重ね合わされた流路ユニットのスペーサ部を互いに当接させて、流路ユニットの残部に空気通過空間を構成することができる。   In addition, a pair of flow path plates constituting each flow path unit is provided with a spacer portion protruding outward at the inlet hole and outlet hole portions, and the spacer portions of the overlapped flow path units are brought into contact with each other to flow. An air passage space can be formed in the remainder of the path unit.

積層された複数の流路ユニットの入口孔と出口孔は相互に連通させ、該入口孔と出口孔にそれぞれ、入口ラインと出口ラインを接続するのが実際的である。   It is practical that the inlet holes and the outlet holes of the plurality of stacked flow path units communicate with each other, and the inlet line and the outlet line are connected to the inlet hole and the outlet hole, respectively.

また、各流路ユニットを構成する一対の流路板には、上記入口孔と出口孔部分のスペーサ部とは別に、重ね合わせたときに互いに当接し各流路ユニットの間に空間を確保するスペーサ突起を一体に形成することができる。   Further, the pair of flow path plates constituting each flow path unit contact each other when overlapped, apart from the spacer portion of the inlet hole portion and the outlet hole portion, and secure a space between the flow path units. The spacer protrusion can be formed integrally.

以上のラジエータは、このラジエータの流路ユニットに向けて送風するファンと、熱源に当接して該熱源の熱を奪う冷却液ジャケットと、この冷却液ジャケットとラジエータの間で冷却液を循環させる液体ポンプとを備えた冷却システムに用いることができる。本発明の冷却システムにおいて、ラジエータは、ファンの送風口に対して、入口ラインが出口ラインより遠くなる姿勢で配置されていることを特徴としている。また、ファンは、遠心方向に送風する遠心ファンであって、流路ユニットに向けて送風したとき、該流路ユニットの入口ライン及び出口ラインを設けた一端側より入口ラインから出口ラインに折り返す他端側で風量が大きくなる姿勢で配置されていることを特徴としている。   The above radiator includes a fan that blows air toward the flow path unit of the radiator, a coolant jacket that contacts the heat source and takes heat of the heat source, and a liquid that circulates the coolant between the coolant jacket and the radiator. It can be used for a cooling system equipped with a pump. In the cooling system according to the present invention, the radiator is characterized in that the inlet line is disposed farther from the outlet line than the outlet line of the fan. The fan is a centrifugal fan that blows in the centrifugal direction, and when the air is blown toward the flow path unit, the fan is folded from the inlet line to the outlet line from one end side where the inlet line and the outlet line of the flow path unit are provided. It is characterized by being arranged in a posture where the air volume becomes large at the end side.

本発明のラジエータは、被冷却液の入口ラインと出口ラインとの間に並列にかつ相互に間隔をあけて複数の流路ユニットを接続したものであって、各流路ユニットは、該入口ラインから出口ラインに戻る液流路を備えているので、入口ラインからの被冷却液を各流路ユニットに分流させ、流速を落として通過させることができるので、冷却効率を高めることができる。一対の流路板により各流路ユニットを構成する具体的な態様によれば、小型薄型で冷却効率の高いラジエータを得ることができる。   The radiator according to the present invention has a plurality of flow path units connected in parallel and spaced apart from each other between an inlet line and an outlet line of a liquid to be cooled. Since the liquid flow path returning to the outlet line from the inlet line is provided, the liquid to be cooled from the inlet line can be diverted to each flow path unit and allowed to pass at a reduced flow speed, so that the cooling efficiency can be improved. According to a specific mode in which each flow path unit is configured by a pair of flow path plates, a small and thin radiator with high cooling efficiency can be obtained.

本発明の冷却システムは、上述したように入口ラインからの被冷却液を各流路ユニットに分流させ、流速を落として通過させることができるラジエータを用いているので、小型薄型で優れた冷却性能を得ることができる。この冷却システムにおいて、ラジエータの入口ラインは出口ラインよりファンの送風口から離れているので、入口ラインからの被冷却液を出口ラインに至るまでの流路内で効率良く冷やすことができ、冷却効率を高めることができる。また、ファンは遠心方向の一部に送風口を有する遠心ファンであって、流路ユニットの入口ライン及び出口ラインを設けた一端側よりも入口ラインから出口ラインに折り返す他端側へより多く送風するので、入口ラインからの被冷却液を出口ラインに至るまでの流路内でより効率良く冷やすことができ、冷却効率を高めることができる。   As described above, the cooling system of the present invention uses a radiator capable of diverting the liquid to be cooled from the inlet line to each flow path unit and passing the liquid at a reduced flow rate. Can be obtained. In this cooling system, the radiator inlet line is farther from the fan outlet than the outlet line, so the liquid to be cooled from the inlet line can be efficiently cooled in the flow path to the outlet line, and the cooling efficiency Can be increased. Further, the fan is a centrifugal fan having a blower opening in a part of the centrifugal direction, and blows more air to the other end side where the inlet line and the outlet line of the flow path unit are folded back than the one end side provided with the inlet line and the outlet line. Therefore, the liquid to be cooled from the inlet line can be cooled more efficiently in the flow path leading to the outlet line, and the cooling efficiency can be increased.

図9は、CPU1を熱源として例示する、本発明による冷却システム(水冷システム)の概念図である。CPU1は、受熱ブロックとしてのCPUジャケット(冷却液ジャケット)10に接触している。液体ポンプ12からCPUジャケット10に供給される冷却液は、CPUジャケット10内の流路を流れてCPU1から熱を奪う。CPUジャケット10で昇温した冷却液は、ラジエータ20内の冷却液流路21を流れる間に冷却ファン22からの冷却風を受けて冷却され、再び液体ポンプ12に戻り、以下この循環を繰り返す。   FIG. 9 is a conceptual diagram of a cooling system (water cooling system) according to the present invention, illustrating the CPU 1 as a heat source. The CPU 1 is in contact with a CPU jacket (coolant jacket) 10 as a heat receiving block. The coolant supplied from the liquid pump 12 to the CPU jacket 10 flows through the flow path in the CPU jacket 10 and removes heat from the CPU 1. The coolant heated by the CPU jacket 10 is cooled by receiving cooling air from the cooling fan 22 while flowing through the coolant flow path 21 in the radiator 20, returns to the liquid pump 12 again, and repeats this circulation.

図1は、本発明によるラジエータ20の基本概念を示す図である。被冷却液の入口ライン23と出口ライン24は互いに平行をなしている。複数の流路ユニット30は、この入口ライン(入口流路)23と出口ライン(出口流路)24の間に互いに間隔をおいて並列に接続されている。すなわち、各流路ユニット30は、入口ライン23に接続された(連通する)入口孔31と、出口ライン24に接続された(連通する)出口孔32と、この入口孔31と出口孔32の間に形成された冷却液流路21とを備えており、積層状態の複数の流路ユニット30は、少なくとも冷却液流路21部分において互いに離間している。入口ライン23と出口ライン24は、図9の冷却システムの例では、CPUジャケット10と液体ポンプ12にそれぞれ接続される。   FIG. 1 is a diagram showing a basic concept of a radiator 20 according to the present invention. The inlet line 23 and the outlet line 24 for the liquid to be cooled are parallel to each other. The plurality of flow path units 30 are connected in parallel between the inlet line (inlet flow path) 23 and the outlet line (outlet flow path) 24 at intervals. That is, each flow path unit 30 includes an inlet hole 31 connected (communication) to the inlet line 23, an outlet hole 32 connected (communication) to the outlet line 24, and the inlet hole 31 and the outlet hole 32. The plurality of flow path units 30 in a stacked state are separated from each other at least in the coolant flow path 21 portion. The inlet line 23 and the outlet line 24 are respectively connected to the CPU jacket 10 and the liquid pump 12 in the example of the cooling system of FIG.

以上のラジエータ20は、入口ライン23と出口ライン24に流す流量をAとし、流路ユニット30の数をnとすると、各流路ユニット30に流れる流量を、A/nとすることができる。このため、各流路ユニット30に流れる流量を小さくしても、全ての流路ユニット30の合計流路断面積は大きくなるため、十分な冷却効果を得ることができる。   The above radiator 20 can set the flow rate flowing through each flow path unit 30 to A / n, where A is the flow rate flowing through the inlet line 23 and the outlet line 24 and n is the number of flow path units 30. For this reason, even if the flow rate flowing through each flow path unit 30 is reduced, the total flow path cross-sectional area of all flow path units 30 is increased, so that a sufficient cooling effect can be obtained.

図2ないし図8は、ラジエータ20のより具体的な実施形態を示している。図2ないし図6の例では、流路ユニット30は5段積層されており、各流路ユニット30は、最下段の流路ユニット30を除き同一構造である。   2 to 8 show a more specific embodiment of the radiator 20. In the example of FIGS. 2 to 6, the flow path units 30 are stacked in five stages, and each flow path unit 30 has the same structure except for the lowermost flow path unit 30.

各流路ユニット30は、重ね合わせて結合される一対の流路板34Uと34Lによって構成されている。流路板34Uと34Lは、例えば伝熱性に優れた金属材料のプレス成形品から構成するもので、重ね合わせ面(積層面)に関して対称な形状(同一の単体形状)をしている。図7、図8は、流路板34U(34L)の単体形状を示している。流路板34U(34L)は細長形状をなしており、平坦な接合面35に、平面U字状の流路凹部36を有している。U字状流路凹部36の両端部(U字状折返部の反対側の端部)には、入口孔31と出口孔32が穿設されている。   Each flow path unit 30 is configured by a pair of flow path plates 34U and 34L that are joined together in an overlapping manner. The flow path plates 34U and 34L are made of, for example, a press-formed product of a metal material having excellent heat conductivity, and have a symmetrical shape (same single shape) with respect to the overlapping surface (laminated surface). 7 and 8 show the single shape of the flow path plate 34U (34L). The flow path plate 34U (34L) has an elongated shape, and has a flat U-shaped flow path recess 36 on a flat joint surface 35. An inlet hole 31 and an outlet hole 32 are formed at both ends of the U-shaped channel recess 36 (the end opposite to the U-shaped folded portion).

この入口孔31と出口孔32は、U字状流路凹部36部分より外方に突出させて流路板34U(34L)に形成したスペーサ部37とスペーサ38部に形成されている。また、流路板34U(34L)には、スペーサ部37(38)の反対側に位置させて、該スペーサ部37(38)と同一高さの別のスペーサ突起39が穿設されている。   The inlet hole 31 and the outlet hole 32 are formed in a spacer portion 37 and a spacer 38 portion formed on the flow path plate 34U (34L) by projecting outward from the U-shaped flow path recess 36 portion. Further, another spacer protrusion 39 having the same height as the spacer portion 37 (38) is formed in the flow path plate 34U (34L) so as to be positioned on the opposite side of the spacer portion 37 (38).

以上の流路板34Uと34Lは、流路凹部36が外側に向くように向きを反対にして重ね合わされ、接合面35どうしを例えばロウ付けによって接合される。すると、上下の互いに反対方向に突出するU字状流路凹部36により冷却液流路21が形成される。この冷却液流路21は、図5に明らかなように、偏平な形状をなしている。また、上下の流路ユニット30のスペーサ部37(38)どうしが当接して上下の流路ユニット30の入口孔31どうし、出口孔32どうしがそれぞれ連通し、入口ライン23の一部及び出口ライン24の一部が構成される。最下段の流路ユニット30の下方の流路板34Lのスペーサ部37(38)には、入口孔31(出口孔32)が穿設されていない(図6)。図7では入口孔31と出口孔32を鎖線で描いており、両孔31、32を穿設しないことで、最下方の流路板34Lを得ることができる。上下の流路ユニット30のスペーサ突起39は、上下の流路ユニット30のスペーサ部37(38)どうしが当接するとき、同時に当接して上下の流路ユニット30のU字状流路凹部36(冷却液流路21)の間に冷却空気通過空間Sを構成する。   The flow path plates 34U and 34L are overlapped with each other so that the flow path recess 36 faces outward, and the joint surfaces 35 are joined by brazing, for example. Then, the coolant flow path 21 is formed by the upper and lower U-shaped flow path recesses 36 protruding in opposite directions. As apparent from FIG. 5, the coolant flow path 21 has a flat shape. Also, the spacer portions 37 (38) of the upper and lower flow path units 30 are in contact with each other so that the inlet holes 31 and the outlet holes 32 of the upper and lower flow path units 30 communicate with each other. A part of 24 is configured. An inlet hole 31 (outlet hole 32) is not formed in the spacer portion 37 (38) of the flow path plate 34L below the lowermost flow path unit 30 (FIG. 6). In FIG. 7, the inlet hole 31 and the outlet hole 32 are drawn with chain lines, and the lowermost flow path plate 34 </ b> L can be obtained by not drilling the holes 31 and 32. When the spacer portions 37 (38) of the upper and lower flow path units 30 are in contact with each other, the spacer projections 39 of the upper and lower flow path units 30 are in contact with each other at the same time to form the U-shaped flow path recesses 36 ( A cooling air passage space S is formed between the coolant channels 21).

以上のように重ね合わされた5段の流路ユニット30は、流路ブロック40により接続結合される。流路ブロック40は、入口ライン23と出口ライン24を有するアッパボディ41と、このアッパボディ41との間に5段の流路ユニット30を挟着保持するロワボディ42とを有している。アッパボディ41には、最上段の流路ユニット30のスペーサ部37(38)を受け入れる一対の環状凹部43が形成されており、この環状凹部43に、スペーサ部37(38)と同時にOリング44が挿入されて液密が保持される(図6)。アッパボディ41とロアボディ42の締付距離はスペーサ脚41Sが規制する。   The five-stage flow path units 30 superposed as described above are connected and coupled by the flow path block 40. The flow path block 40 includes an upper body 41 having an inlet line 23 and an outlet line 24, and a lower body 42 that holds the five-stage flow path unit 30 between the upper body 41. The upper body 41 is formed with a pair of annular recesses 43 that receive the spacer portions 37 (38) of the uppermost flow path unit 30. The annular recesses 43 and the O-ring 44 simultaneously with the spacer portions 37 (38). Is inserted to maintain liquid tightness (FIG. 6). The spacer leg 41S regulates the tightening distance between the upper body 41 and the lower body 42.

以上のラジエータ20は従って、入口ライン23から供給される被冷却液が各流路ユニット30に分配される。すなわち、各流路ユニット30の入口孔31から冷却液流路21に供給され出口孔32から出口ライン24に戻される。上下の流路ユニット30の間には、冷却空気通過空間Sが形成されており、該空間を通過する空気は、流路板34U(34L)と熱交換して冷却液流路21内の被冷却液を冷却することができる。流路ユニット30内では、流路断面積の適切に設定することにより十分な冷却作用が行われるように流速を落とすことが可能であり、また流路ユニット30の積層段数を選ぶことにより、冷却能力の設定を自由に行うことができる。   Accordingly, in the radiator 20 described above, the liquid to be cooled supplied from the inlet line 23 is distributed to each flow path unit 30. That is, it is supplied from the inlet hole 31 of each flow path unit 30 to the coolant flow path 21 and returned from the outlet hole 32 to the outlet line 24. A cooling air passage space S is formed between the upper and lower flow path units 30, and the air passing through the space exchanges heat with the flow path plate 34 </ b> U (34 </ b> L) and covers the cooling air flow path 21. The cooling liquid can be cooled. In the flow path unit 30, it is possible to reduce the flow velocity so that sufficient cooling action is performed by appropriately setting the cross-sectional area of the flow path, and cooling can be performed by selecting the number of stacked layers of the flow path unit 30. The ability can be set freely.

本実施形態では、流路ユニット30(流路板34U(34L))に一つのU字状流路を形成したが、S字状、あるいは複数回の折返状の流路を形成することもできる。また、スペーサ突起39は、流路板34U(34L)の長さ方向に関し、スペーサ部37(38)の反対側に設けているため、流路ユニット30の間隔をバランスよく保つことができるという利点があるが、別の部分にスペーサ突起を設けてもよいし、流路ユニット30の間隔を保つことができれば、スペーサ突起39は無くてもよい。   In the present embodiment, one U-shaped channel is formed in the channel unit 30 (channel plate 34U (34L)). However, an S-shaped channel or a plurality of folded channels can be formed. . Further, since the spacer protrusion 39 is provided on the opposite side of the spacer portion 37 (38) with respect to the length direction of the flow path plate 34U (34L), the distance between the flow path units 30 can be maintained in a balanced manner. However, spacer protrusions may be provided in another part, and the spacer protrusions 39 may be omitted as long as the interval between the flow path units 30 can be maintained.

次に、図9〜図11を参照し、本発明による冷却システムについて説明する。   Next, a cooling system according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本冷却システムLは、上述のラジエータ20と、ラジエータ20の冷却液流路21に向けて送風する冷却ファン22と、熱源であるCPU1に当接して熱を奪うCPUジャケット(冷却液ジャケット)10と、このCPUジャケット10とラジエータ20の間で冷却液を循環させる液体ポンプ12とにより構成される水冷システムである。被冷却液の入口ライン23と出口ライン24は、冷却ファン22に近い側を出口ライン24、遠い側を入口ライン23としてある。   The cooling system L includes the above-described radiator 20, a cooling fan 22 that blows air toward the coolant flow path 21 of the radiator 20, and a CPU jacket (coolant jacket) 10 that abuts against the CPU 1 that is a heat source and takes heat away. The water cooling system includes a liquid pump 12 that circulates a coolant between the CPU jacket 10 and the radiator 20. The inlet line 23 and outlet line 24 for the liquid to be cooled are referred to as the outlet line 24 on the side closer to the cooling fan 22 and the inlet line 23 on the far side.

冷却ファン22は、遠心方向の一部に送風口22aを有する多翼式の遠心ファンであって、送風口22aをラジエータ20に向け、ラジエータ20の入口ライン23及び出口ライン24が設けられた一端側20aよりも入口ライン23から出口ライン24に折り返す他端側20bにより多く送風する向きで配置されている。図10は冷却ファン22を示す外観図であり、図11は冷却ファン22の風量分布を示している。この風量分布は、冷却ファン22の表面を上向きにした状態で送風口22a近傍に位置を異ならせて風速センサS1〜S7を複数設置し(図10参照)、各位置における風速を測定したものである。この測定時、冷却ファン22の回転方向は反時計周りであり、風速センサS1〜S7の位置は送風口22aの図示下側(図10の下側)をゼロとして表してある。冷却ファン22は、その表面を上向きにしたとき、風が図10の左下から右上に向かって数十度の大きな角度を持って流れることとなるため、図11に明らかなように、送風口22aの図示上側(図10の上側)で風速が大きく、送風口22aの図示下側(図10の下側)で風速が小さくなる。このような送風口22a内の位置に応じて風量が異なる冷却ファンでは、その表裏面を逆にした場合、これに伴って風量分布も反転する。すなわち、冷却ファン22の裏面を上向きにした状態では、風が図10の左上から右下に向かって大きな角度を持って流れることとなるため、送風口22aの図示下側で風速が大きく、送風口22aの図示上側で風速が小さくなる。本冷却システムLでは、後述する別の理由も考慮に入れて、ラジエータ20の一端側20a(入口ライン23及び出口ライン24側)に対向する送風口22aの図示下側で風速が小さく、ラジエータ20の他端側20b(折り返し側)に対向する送風口22aの図示上側で風速が大きくなるように、冷却ファン22の表面を上向きにして配置してある。   The cooling fan 22 is a multi-blade centrifugal fan having a blower port 22a in a part of the centrifugal direction, and the blower port 22a is directed to the radiator 20, and one end of the radiator 20 provided with an inlet line 23 and an outlet line 24. It arrange | positions in the direction which ventilates more by the other end side 20b turned back from the inlet line 23 to the outlet line 24 rather than the side 20a. FIG. 10 is an external view showing the cooling fan 22, and FIG. 11 shows the air volume distribution of the cooling fan 22. This air volume distribution is obtained by measuring the wind speed at each position by setting a plurality of wind speed sensors S1 to S7 with the surface of the cooling fan 22 facing upward and changing the position in the vicinity of the air blowing port 22a (see FIG. 10). is there. At the time of this measurement, the rotation direction of the cooling fan 22 is counterclockwise, and the positions of the wind speed sensors S1 to S7 are expressed with the lower side (lower side in FIG. 10) of the air outlet 22a as zero. When the surface of the cooling fan 22 faces upward, the wind flows at a large angle of several tens of degrees from the lower left to the upper right of FIG. 10, and as is apparent from FIG. The wind speed is large on the upper side (upper side in FIG. 10) of FIG. 10, and the wind speed is lower on the lower side (lower side in FIG. 10) of the air blowing port 22a. In such a cooling fan having a different air volume depending on the position in the air blowing port 22a, when the front and back surfaces are reversed, the air volume distribution is also reversed accordingly. That is, in the state where the back surface of the cooling fan 22 faces upward, the wind flows at a large angle from the upper left to the lower right in FIG. The wind speed is reduced on the upper side of the opening 22a. In the present cooling system L, taking into account other reasons described later, the wind speed is small on the lower side of the blower port 22a facing the one end side 20a (the inlet line 23 and the outlet line 24 side) of the radiator 20, and the radiator 20 The surface of the cooling fan 22 is arranged facing upward so that the wind speed increases on the upper side in the figure of the air blowing port 22a facing the other end side 20b (turned side).

以下では、本冷却システムL(図9)の冷却性能について評価する。   Below, the cooling performance of this cooling system L (FIG. 9) is evaluated.

図12は、冷却システムLの比較例として、空冷システムAの構成を示している。空冷システムAは、CPU1を熱源とした場合、CPUジャケット10を介してCPU1から熱を奪うヒートパイプ111と、ヒートパイプ111のCPU1に接する授熱部111aとは反対側の端部(放熱部111b)を挿通したラジエータ120と、このラジエータ120に向けて送風する冷却ファン122とで構成される。ヒートパイプ111内には熱媒体が封入されており、この熱媒体が授熱部111aでCPU1からの熱を受けると沸騰して気体となり熱ともに放熱部111bへ移動し、放熱部111bでラジエータ20により冷却されると凝縮して液体となり授熱部111aへ戻り、以下この循環を繰り返すことでCPU1を冷却する。この空冷システムAと冷却システムLにおいて、熱源となるCPU1及び冷却ファン22、122には同一のものを用いる。   FIG. 12 shows a configuration of an air cooling system A as a comparative example of the cooling system L. In the air cooling system A, when the CPU 1 is used as a heat source, the heat pipe 111 that takes heat from the CPU 1 through the CPU jacket 10 and the end of the heat pipe 111 opposite to the heat transfer unit 111a that contacts the CPU 1 (the heat radiating unit 111b). ) And a cooling fan 122 that blows air toward the radiator 120. A heat medium is enclosed in the heat pipe 111, and when this heat medium receives heat from the CPU 1 in the heat transfer section 111a, it boils and becomes a gas and moves to the heat radiating section 111b together with the radiator 20 in the heat radiating section 111b. When it is cooled, it condenses to become liquid and returns to the heat transfer section 111a, and thereafter, the CPU 1 is cooled by repeating this circulation. In the air cooling system A and the cooling system L, the same CPU 1 and cooling fans 22 and 122 as heat sources are used.

表1に、冷却システムL(実施例)と空冷システムA(比較例)の冷却性能を比較して示す。   In Table 1, the cooling performance of the cooling system L (Example) and the air cooling system A (comparative example) is compared and shown.

[表1]
[Table 1]

表1において、第1項目a1は熱源(CPU1)のパワー[W]である。第2項目a2は、冷却ファンのサイズであり、送風口の内寸寸法[mm×mm]で示してある。第3項目a3は冷却ファン(電源DC5V)の送風口から出てくるときの風速[m/s]、第4項目a4はラジエータから出てくるときの風速[m/s]、第5項目a5は室温[Ta℃]である。第6項目a6はラジエータから出てくる風の温度[T℃]、第7項目a7は熱源(CPU1)の温度[T℃]である。第8項目a8及び第9項目a9は、冷却システムLではCPUジャケット10の入口側及び出口側での被冷却液の温度であるが、空冷システムAではヒートパイプ111の授熱部111a(図12の測定ポイントa9)の温度を、CPUジャケット10の出口側での温度として記してある。第10項目a10及び第11項目a11は、冷却システムLではラジエータ20の入口側及び出口側での被冷却液の温度であるが、空冷システムAではラジエータ120内に挿通されているヒートパイプ111の放熱部直近(図12の測定ポイントa10)の温度を、ラジエータの入口側の温度として記してある。第12項目a12は、冷却システムLではCPUジャケット10の入口側と出口側の温度差[ΔT℃]、空冷システムAではCPU1とヒートパイプ111の授熱部111aの温度差[ΔT℃]である。第13項目a13は、冷却システムLではラジエータ20の出口側とCPUジャケット10の入口側との温度差[ΔT℃]、空冷システムAではラジエータ120の入口側とCPUジャケット10の出口側の温度差、すなわち、ヒートパイプ111の授熱部111aと放熱部直近の温度差[ΔT℃]である。第14項目a14は冷却システムLにおけるラジエータ20の入口側と出口側の温度差[ΔT℃]、第15項目a15はラジエータ20、120から出てくる風の温度と室温の差[ΔT℃]である。第16項目a16はCPUジャケット10での熱抵抗値[℃/W]、第17項目a17はヒートパイプ111での熱抵抗値[℃/W]、第18項目a18はラジエータ20、120での熱抵抗値[℃/W]、第19項目a19はシステム全系での熱抵抗値[℃/W]である。冷却性能はシステム全系の熱抵抗値の大きさにより評価することでき、熱抵抗値が小さいほど冷却性能が良いと言える。システム全系の熱抵抗は、(熱源の温度a7−室温a5)/熱源のパワーa1により算出できる。   In Table 1, the first item a1 is the power [W] of the heat source (CPU1). The second item a2 is the size of the cooling fan, and is indicated by the internal dimension [mm × mm] of the blower opening. The third item a3 is the wind speed [m / s] when coming out from the air outlet of the cooling fan (power source DC5V), the fourth item a4 is the wind speed [m / s] when coming out of the radiator, and the fifth item a5. Is room temperature [Ta ° C.]. The sixth item a6 is the temperature [T ° C.] of the wind coming out of the radiator, and the seventh item a7 is the temperature [T ° C.] of the heat source (CPU 1). The eighth item a8 and the ninth item a9 are the temperatures of the liquid to be cooled on the inlet side and the outlet side of the CPU jacket 10 in the cooling system L, but in the air cooling system A, the heat transfer portion 111a (see FIG. 12) of the heat pipe 111. Is measured as the temperature at the outlet side of the CPU jacket 10. The tenth item a10 and the eleventh item a11 are the temperatures of the liquid to be cooled on the inlet side and the outlet side of the radiator 20 in the cooling system L, but in the air cooling system A, the heat pipe 111 inserted into the radiator 120 is used. The temperature closest to the heat radiating section (measurement point a10 in FIG. 12) is shown as the temperature on the inlet side of the radiator. The twelfth item a12 is the temperature difference [ΔT ° C.] between the inlet side and the outlet side of the CPU jacket 10 in the cooling system L, and the temperature difference [ΔT ° C.] between the CPU 1 and the heat transfer portion 111a of the heat pipe 111 in the air cooling system A. . The thirteenth item a13 is a temperature difference [ΔT ° C.] between the outlet side of the radiator 20 and the inlet side of the CPU jacket 10 in the cooling system L, and a temperature difference between the inlet side of the radiator 120 and the outlet side of the CPU jacket 10 in the air cooling system A. That is, it is the temperature difference [ΔT ° C.] between the heat transfer portion 111a and the heat radiating portion of the heat pipe 111. The fourteenth item a14 is the temperature difference [ΔT ° C.] between the inlet side and the outlet side of the radiator 20 in the cooling system L, and the fifteenth item a15 is the difference between the temperature of the air coming out of the radiators 20 and 120 and the room temperature [ΔT ° C.]. is there. The sixteenth item a16 is the thermal resistance value [° C / W] at the CPU jacket 10, the seventeenth item a17 is the thermal resistance value [° C / W] at the heat pipe 111, and the eighteenth item a18 is the heat at the radiators 20 and 120. The resistance value [° C./W], the nineteenth item a19 is the thermal resistance value [° C./W] in the entire system. The cooling performance can be evaluated by the magnitude of the thermal resistance value of the entire system. It can be said that the smaller the thermal resistance value, the better the cooling performance. The thermal resistance of the entire system can be calculated by (heat source temperature a7−room temperature a5) / heat source power a1.

表1から明らかなように、本冷却システムLは、その熱抵抗値1.11[℃/W]が空冷システムAの熱抵抗値1.73[℃/W]より小さく、該空冷システムAよりも優れた冷却性能を有している。   As is apparent from Table 1, the cooling system L has a thermal resistance value of 1.11 [° C./W] smaller than the thermal resistance value of air cooling system A of 1.73 [° C./W]. Also has excellent cooling performance.

続いて、表2に、被冷却液の入口ライン23を冷却ファン22から遠い側に、出口ライン24を冷却ファン22に近い側に配置した冷却システムL(実施例)と、被冷却液の出口ライン24を冷却ファン22から遠い側に、入口ライン23を冷却ファン22に近い側に配置した第2の冷却システム(比較例)について、冷却性能を比較して示す。第2の冷却システムは、入口ライン23及び出口ライン24の配置が異なる以外は、図9に示す冷却システムLとすべて同一の構成としてある。表2における項目a1〜a16、a18、a19は、表1の項目a1〜a16、a18、a19と同一であるから説明を省略する。   Next, Table 2 shows a cooling system L (example) in which the inlet line 23 of the liquid to be cooled is disposed on the side far from the cooling fan 22 and the outlet line 24 is disposed on the side near the cooling fan 22, and the outlet of the liquid to be cooled. The cooling performance of the second cooling system (comparative example) in which the line 24 is arranged on the side far from the cooling fan 22 and the inlet line 23 is arranged on the side close to the cooling fan 22 is shown in comparison. The second cooling system has the same configuration as the cooling system L shown in FIG. 9 except that the arrangement of the inlet line 23 and the outlet line 24 is different. Since items a1 to a16, a18, and a19 in Table 2 are the same as items a1 to a16, a18, and a19 in Table 1, the description thereof is omitted.

[表2]
[Table 2]

表2から明らかなように、被冷却液の入口ライン23を冷却ファン22から遠い側に、出口ライン24を冷却ファン22に近い側に配置した冷却システムL(実施例)は、その熱抵抗値0.97[℃/W]が第2の冷却システム(比較例)の熱抵抗値0.99[℃/W]より小さく、被冷却液の出口ライン24を冷却ファン22から遠い側に、入口ライン23を冷却ファン22に近い側に配置する場合よりも冷却性能を高められる。   As is apparent from Table 2, the cooling system L (example) in which the inlet line 23 of the liquid to be cooled is disposed on the side far from the cooling fan 22 and the outlet line 24 is disposed on the side near the cooling fan 22 has a thermal resistance value. 0.97 [° C./W] is smaller than the thermal resistance value 0.99 [° C./W] of the second cooling system (comparative example), and the outlet line 24 of the liquid to be cooled is placed on the side far from the cooling fan 22. The cooling performance can be improved as compared with the case where the line 23 is disposed closer to the cooling fan 22.

この入口ライン23及び出口ライン24の配置態様の違いにより冷却性能に差が生じるのは、出口ライン24側に最も温度の低い冷風を当てることで冷却液を効率よく冷やせる冷却システムL(実施例)に対し、第2の冷却システム(比較例)では、一度冷やされた冷却液が出口ライン24を通るときに、入口ライン23を通る熱い冷却液により熱せられた温風に当たることで冷却効率が劣化するためと考えられる。   The difference in the cooling performance due to the difference in the arrangement mode of the inlet line 23 and the outlet line 24 is that the cooling system L that efficiently cools the cooling liquid by applying cold air having the lowest temperature to the outlet line 24 side (Example) On the other hand, in the second cooling system (comparative example), when the cooling liquid once cooled passes through the outlet line 24, the cooling efficiency hits the hot air heated by the hot cooling liquid passing through the inlet line 23. This is thought to be due to deterioration.

続いて、表3に、ラジエータ20の一端側(入口ライン23及び出口ライン24側)20aよりも他端側(折り返し側)20bに多く送風する向きで冷却ファン22を配置した冷却システムL(実施例)の冷却性能と、ラジエータ20の他端側20bよりも一端側20aに多く送風する向きで冷却ファン22を配置した第3の冷却システム(比較例)の冷却性能とを比較して示す。第3の冷却システムは、冷却ファン22の向きが異なる以外は、図9の冷却システムLとすべて同一の構成である。表3における項目a1〜a16、a18、a19は、表1の項目a1〜a16、a18、a19と同一であるから、説明を省略する。   Subsequently, in Table 3, a cooling system L in which the cooling fan 22 is arranged in a direction to blow more air to the other end side (turned side) 20b than the one end side (inlet line 23 and outlet line 24 side) 20a of the radiator 20 (implementation). The cooling performance of the example) is compared with the cooling performance of the third cooling system (comparative example) in which the cooling fan 22 is arranged in a direction in which more air is blown to the one end side 20a than the other end side 20b of the radiator 20. The third cooling system has the same configuration as the cooling system L of FIG. 9 except that the direction of the cooling fan 22 is different. The items a1 to a16, a18, and a19 in Table 3 are the same as the items a1 to a16, a18, and a19 in Table 1, and thus description thereof is omitted.

[表3]
[Table 3]

表3から明らかなように、冷却ファン22からの風がラジエータ20の一端側20aよりも他端側20bに多く送風される冷却システムL(実施例)では、その熱抵抗値0.97[℃/W]が第3の冷却システム(比較例)の熱抵抗値1.01[℃/W]より小さく、冷却ファン22からの風がラジエータ20の他端側20bよりも一端側20aに多く送風される場合よりも冷却性能を高められる。   As is apparent from Table 3, in the cooling system L (example) in which the wind from the cooling fan 22 is blown more to the other end side 20b than to the one end side 20a of the radiator 20, its thermal resistance value is 0.97 [° C. / W] is smaller than the thermal resistance value 1.01 [° C./W] of the third cooling system (comparative example), and the wind from the cooling fan 22 blows more to the one end side 20a than the other end side 20b of the radiator 20. Cooling performance can be improved compared with the case where it is done.

この冷却ファン22の向きの違いにより冷却性能に差が生じるのは、ラジエータ20の構造上、入口ライン23及び出口ライン24を設けた一端側20aが他端側20bより風の通り道が狭いこと、及び、冷却ファン22から送り出される風が送風口22aに直角ではなく、上記図10及び図11で説明したように回転方向に大きな角度を持つことによって生ずると考えられる。すなわち、第3の冷却システム(比較例)では、図9において冷却ファン20からの風がラジエータ20の一端側20aの図示左側から他端側20bの図示右側へ向かって送風されるから、冷却ファン20によって生じた風は流路ブロック40によって遮られ、風の圧力損が増大する。このため、実際にラジエータ20に当たる冷風量は少なくなり、冷却効果が下がる。これに対し、本冷却システムL(実施例)では、図9において冷却ファン22からの風がラジエータ20の他端側20bの図示左側から一端側20aの図示右側に向かって送風され、他端側20bでは風を遮る部分が一端側20aに比べて小さいから、第3の冷却システム(比較例)に比べて風の通りが良くなり、風の圧力損は減少する。この結果、実際にラジエータ20に当たる冷風量は第3の冷却システムに比べて多くなる。これにより、本冷却システムLでは、第3の冷却システムより優れた冷却効果が得られると考えられる。また、冷却効果は冷風の温度と対象物の温度の差に大きく依存するから、次のような理由も考えられる。本冷却システムLでは、冷風の温度が最も低く室温に近い冷風が、冷却液の温度が最も低くかつ冷風との温度差が大きい部分(出口ライン24)に当たるため、この部分に最も冷たい冷風を当てると出口の液温がより下がることから冷却効果が高くなる。これに対し、第3の冷却システムでは、ラジエータ20の一端側20aで一度暖められた風が、ラジエータ20出口付近の冷却液が最も冷えた部分(出口ライン24)に当たるため、冷却液の出口温度付近で冷却液の温度が下がらないとも推測される。   The difference in the cooling performance due to the difference in direction of the cooling fan 22 is that the one end side 20a provided with the inlet line 23 and the outlet line 24 has a narrower air passage than the other end side 20b due to the structure of the radiator 20. And it is thought that the wind sent out from the cooling fan 22 is not formed at right angles to the air blowing port 22a, but has a large angle in the rotation direction as described in FIGS. That is, in the third cooling system (comparative example), in FIG. 9, the wind from the cooling fan 20 is blown from the left side of the radiator 20 toward the right side of the other end side 20b from the left side of the one end side 20a. The wind generated by 20 is blocked by the flow path block 40, and the pressure loss of the wind increases. For this reason, the amount of cold air actually hitting the radiator 20 is reduced, and the cooling effect is reduced. On the other hand, in the present cooling system L (example), the air from the cooling fan 22 is blown from the left side of the other end side 20b of the radiator 20 toward the right side of the one end side 20a in FIG. In 20b, since the part which interrupts | blocks a wind is small compared with the one end side 20a, compared with a 3rd cooling system (comparative example), a wind passage becomes better and the pressure loss of a wind reduces. As a result, the amount of cold air actually hitting the radiator 20 is larger than that of the third cooling system. Thereby, in this cooling system L, it is thought that the cooling effect superior to the 3rd cooling system is acquired. Moreover, since the cooling effect largely depends on the difference between the temperature of the cold air and the temperature of the object, the following reasons can be considered. In the present cooling system L, the cold air having the lowest temperature and the temperature close to room temperature hits the portion (exit line 24) where the temperature of the coolant is the lowest and the temperature difference from the cold air is large. As the liquid temperature at the outlet is further lowered, the cooling effect is enhanced. On the other hand, in the third cooling system, since the wind once warmed at the one end side 20a of the radiator 20 hits the coolest part (exit line 24) near the outlet of the radiator 20, the outlet temperature of the cooling liquid It is estimated that the temperature of the coolant does not decrease in the vicinity.

本発明のラジエータの基本概念を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the basic concept of the radiator of this invention. 本発明のラジエータの一実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows one Embodiment of the radiator of this invention. 同平面図である。It is the same top view. 図3のIV-IV線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IV-IV line of FIG. 図3のV-V線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VV line of FIG. 図3の一部の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a part of FIG. 3. 図2ないし図6のラジエータに用いる流路板単体の平面図である。It is a top view of the flow-path board single-piece | unit used for the radiator of FIG. 2 thru | or FIG. 同流路板単体の断面図である。It is sectional drawing of the same flow-path board single-piece | unit. 本発明のラジエータを含む冷却システムの構成図である。It is a block diagram of the cooling system containing the radiator of this invention. 図9の冷却ファンの外観図である。FIG. 10 is an external view of the cooling fan of FIG. 9. 同冷却ファンの風量分布を示すグラフである。It is a graph which shows air volume distribution of the cooling fan. 従来の空冷システムの構成図である。It is a block diagram of the conventional air cooling system.

符号の説明Explanation of symbols

20 ラジエータ
22 冷却ファン
21 冷却液流路
23 入口ライン
24 出口ライン
30 流路ユニット
31 入口孔
32 出口孔
34U 34L 流路板
35 接合面
36 U字状流路凹部
37 38 スペーサ部
39 スペーサ突起
40 流路ブロック
41 アッパボディ
42 ロアボディ
S 冷却空気通過空間
20 Radiator 22 Cooling fan 21 Coolant flow path 23 Inlet line 24 Outlet line 30 Channel unit 31 Inlet hole 32 Outlet hole 34U 34L Channel plate 35 Joint surface 36 U-shaped channel recess 37 38 Spacer part 39 Spacer protrusion 40 Flow Road block 41 Upper body 42 Lower body S Cooling air passage space

Claims (8)

被冷却液の入口ラインと出口ライン;及び
この入口ラインと出口ラインの間に並列にかつ相互に間隔をあけて接続された、該入口ラインから出口ラインに戻る液流路を備えている複数の流路ユニット;
を有することを特徴とするラジエータ。
An inlet line and an outlet line for the liquid to be cooled; and a plurality of liquid flow paths connected in parallel and spaced from each other between the inlet line and the outlet line and returning from the inlet line to the outlet line Flow path unit;
A radiator characterized by comprising:
請求項1記載のラジエータにおいて、各流路ユニットは、少なくとも1回U字状に曲折された液流路を形成する一対の流路板を積層結合してなり、この一対の流路板に、入口ラインと出口ラインに連なり該入口ラインと出口ラインの一部を構成する入口孔と出口孔が穿設されているラジエータ。 In the radiator according to claim 1, each flow path unit is formed by laminating and connecting a pair of flow path plates that form a liquid flow path bent at least once in a U shape. A radiator in which an inlet hole and an outlet hole which are connected to the inlet line and the outlet line and constitute a part of the inlet line and the outlet line are formed. 請求項2記載のラジエータにおいて、各流路ユニットを構成する一対の流路板は、重ね合わせ面に関して対称な面対称形状をなしており、平面U字状をなす流路凹部と、この流路凹部の一端部と他端部に形成された上記入口孔と出口孔とを有するラジエータ。 3. The radiator according to claim 2, wherein the pair of flow path plates constituting each flow path unit has a plane symmetrical shape that is symmetric with respect to the overlapping surface, a flow path recess having a planar U shape, and the flow path The radiator which has the said entrance hole and exit hole formed in the one end part and other end part of a recessed part. 請求項2または3記載のラジエータにおいて、各流路ユニットを構成する一対の流路板は、上記入口孔と出口孔部分において外方に突出するスペーサ部を有し、重ね合わされた流路ユニットのスペーサ部が互いに当接して、流路ユニットの残部に空気通過空間を構成するラジエータ。 4. The radiator according to claim 2, wherein the pair of flow path plates constituting each flow path unit includes a spacer portion protruding outward at the inlet hole and the outlet hole portions, and the stacked flow path units are stacked. A radiator in which the spacer portions abut against each other to form an air passage space in the remaining portion of the flow path unit. 請求項2ないし4のいずれか1項記載のラジエータにおいて、積層された複数の流路ユニットの入口孔と出口孔は相互に連通し、該入口孔と出口孔にそれぞれ、入口ラインと出口ラインが接続されているラジエータ。 The radiator according to any one of claims 2 to 4, wherein an inlet hole and an outlet hole of the plurality of stacked flow path units communicate with each other, and an inlet line and an outlet line are respectively connected to the inlet hole and the outlet hole. The connected radiator. 請求項2ないし5のいずれか1項記載のラジエータにおいて、各流路ユニットを構成する一対の流路板には、重ね合わせたときに互いに当接し各流路ユニットの間に空間を確保するスペーサ突起が一体に形成されているラジエータ。 The radiator according to any one of claims 2 to 5, wherein the pair of flow path plates constituting each flow path unit are in contact with each other when being overlapped to ensure a space between the flow path units. Radiator with protrusions formed integrally. 請求項1ないし6のいずれか一項に記載のラジエータと、このラジエータの流路ユニットに向けて送風するファンと、熱源に当接して該熱源の熱を奪う冷却液ジャケットと、この冷却液ジャケットとラジエータの間で冷却液を循環させる液体ポンプとを備えた冷却システムであって、
前記ラジエータは、前記ファンに対して、前記入口ラインが前記出口ラインより遠くなるように配置されていることを特徴とする冷却システム。
The radiator according to any one of claims 1 to 6, a fan that blows air toward a flow path unit of the radiator, a coolant jacket that abuts against a heat source and takes heat of the heat source, and the coolant jacket And a cooling system comprising a liquid pump for circulating a cooling liquid between the radiator and the radiator,
The cooling system, wherein the radiator is arranged so that the inlet line is farther from the outlet line with respect to the fan.
請求項1ないし6のいずれか一項に記載のラジエータと、このラジエータの流路ユニットに向けて送風するファンと、熱源に当接して該熱源の熱を奪う冷却液ジャケットと、この冷却液ジャケットとラジエータの間で冷却液を循環させる液体ポンプとを備えた冷却システムであって、
前記ファンは、遠心方向に送風する遠心ファンであって、前記流路ユニットに向けて送風したとき、該流路ユニットの前記入口ライン及び前記出口ラインを設けた一端側より前記入口ラインから前記出口ラインに折り返す他端側で風量が大きくなるように配置されていることを特徴とする冷却システム。
The radiator according to any one of claims 1 to 6, a fan that blows air toward a flow path unit of the radiator, a coolant jacket that abuts against a heat source and takes heat of the heat source, and the coolant jacket And a cooling system comprising a liquid pump for circulating a cooling liquid between the radiator and the radiator,
The fan is a centrifugal fan that blows in a centrifugal direction, and when blown toward the flow path unit, the outlet from the inlet line from one end side where the inlet line and the outlet line of the flow path unit are provided. A cooling system characterized by being arranged so that the air volume is increased on the other end side which is folded back into the line.
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