CN101208574B - 散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的散热器备有传热容器(3)，该传热容器(3)的内部具有供冷却流体(11)流过的流路(2)，用流过上述流路(2)的上述冷却流体(11)来冷却与该传热容器(3)接触的发热体(6)。上述流路(2)备有第1截面部和第2截面部，第1截面部沿着垂直于上述冷却流体(11)流动方向的方向，越远离上述传热容器(3)与上述发热体(6)接触的一侧则越窄；第2截面部在上述垂直的方向保持大致一定；上述第1截面部和第2截面部在冷却流体(11)的流动方向交替地连续。通过采用这样的结构，引起三维流动，可用简单的构造提高热传递特性。

Description

散热器
技术领域
本发明涉及备有对由电子零件等构成的发热体进行冷却的散热构造的散热器，特别涉及备有利用强制对流进行冷却的散热构造的散热器。
背景技术
在已往的散热器中，用尖状翅片来搅拌冷却流体的流动，从而与设有连续翅片的散热部件相比，可提高传热性能(散热)(例如见专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-63898号公报(第6页，图8)
发明内容
在已往的散热器中，通过在二维流动中设置尖状翅片，利用紊流效果提高传热效果。但是，近年来，对于激增的电子设备的发热量，存在着不能将其充分散热的问题。
本发明是为了解决上述现有技术的问题而做出的，其目的是提供一种散热器，该散热器能形成冷却流体的三维流动，能用更简单的构造提高热传递性能。
本发明的散热器，备有传热容器，该传热容器在内部具有供冷却流体流过的流路，用流过上述流路的上述冷却流体来冷却与该传热容器接触的发热体，上述流路备有第1截面部和第2截面部；在第1截面部，沿着垂直于上述冷却流体流动方向的方向，越远离上述传热容器与上述发热体接触的一侧则上述流路的宽度越窄；在第2截面部，上述流路的宽度在与上述冷却流体流动方向垂直的方向保持一定；上述第1截面部和第2截面部在上述冷却流体的流动方向交替地连续。
另外，本发明的散热器的流路的第1截面部的形状，是基于设在传热容器内部的突起形成的。
另外，本发明的散热器的突起的形状是圆锥形状、多棱锥形状、球形状、半球形状之中的至少任一种形状。
另外，本发明的散热器在传热容器的内面，设有沿冷却流体的流动方向延伸的翅片。
另外，本发明的散热器在设在上述传热容器内的基板上，排列着若干个突起。
另外，本发明的散热器，在传热容器的内部设有基板，该基板把流路分隔成两个流路，在该基板的两面分别排列着突起，在上述传热容器中、与上述被分隔的一方流路相接的一侧和与另一方流路相接的一侧分别与不同的发热体接触。
另外，本发明的散热器，备有传热容器，该传热容器具有供冷却流体流过的流路，用流过上述流路的上述冷却流体来冷却与该传热容器接触的发热体，上述传热容器具有使上述冷却流体直接与上述发热体接触的开口部，上述流路备有第1截面部和第2截面部；在第1截面部，沿着垂直于上述冷却流体流动方向的方向，越远离上述传热容器与上述发热体接触的一侧则上述流路的宽度越窄；在第2截面部，上述流路的宽度在与上述冷却流体流动方向垂直的方向保持一定；上述第1截面部分和第2截面部分在上述冷却流体的流动方向交替地连续。
另外，本发明的散热器，在发热体与冷却流体相接的面上，设有沿着上述冷却流体的流动方向延伸的翅片。
本发明的散热器的流路备有第1截面部和第2截面部；第1截面部沿着垂直于上述冷却流体流动方向的方向，越远离上述传热容器与上述发热体接触的一侧则越窄；第2截面部在上述垂直的方向保持大致一定；上述第1截面部分和第2截面部分在上述冷却流体的流动方向交替地连续。因此，产生上述冷却流体的三维流动，可用更简单的构造来提高热传递特性。
另外，本发明的散热器，基于设在传热容器内部的突起来形成流路的第1截面部的形状，所以，可用更简单的构造来产生上述冷却流体的三维流动，提高热传递特性。
另外，本发明的散热器，由于在传热容器的内面设有沿冷却流体流动方向延伸的翅片，所以，能更高效率地进行热传递。
另外，本发明的散热器，由于在设在传热容器内的基板上排列着若干个突起，所以，可以通过把基板插入传热容器来简单地把突起排列在传热容器内。
另外，本发明的散热器，在传热容器内部设置基板，该基板把流路分隔为两个流路，在该基板的两面分别排列突起，上述传热容器与上述被分隔的一方流路相接侧和与另一方流路相接侧分别与不同的发热体接触。所以，可同时高效地冷却若干个发热体。
另外，本发明的散热器备有传热容器，该传热容器具有供冷却流体流过的流路，用流过上述流路的上述冷却流体来冷却与该传热容器接触的发热体，上述传热容器具有使上述冷却流体与上述发热体直接接触的开口部，上述流路备有第1截面部和第2截面部；第1截面部沿着垂直于上述冷却流体流动方向的方向，越远离上述传热容器与上述发热体接触的一侧则越窄；第2截面部在上述垂直的方向保持大致一定；上述第1截面部分和第2截面部分在上述冷却流体的流动方向交替地连续。因此，使发热体与冷却流体直接接触地冷却，能更加高效率地冷却。
另外，本发明的散热器，由于在发热体与冷却流体相接的面上设置了沿上述冷却流体流动方向延伸的翅片，所以，能更高效率地冷却。
附图说明
图1是示意地表示实施方式1的散热器的分解立体图。
图2是示意地表示实施方式1的散热器的剖面图。
图3是示意地表示实施方式1的变形例的散热器的分解立体图。
图4是示意地表示实施方式1的另一变形例的散热器的分解立体图。
图5是示意地表示实施方式1的其它变形例的散热器的突起的立体图。
图6是示意地表示实施方式1的另一变形例的散热器的剖面图。
图7是示意地表示实施方式1的另一变形例的散热器的剖面图。
图8是示意地表示实施方式1的另一变形例的散热器的分解立体图。
图9是示意地表示实施方式2的散热器的分解立体图。
图10是示意地表示实施方式2的变形例的散热器的剖面图。
图11是示意地表示实施方式3的散热器的立体图。
图12是示意地表示实施方式3的变形例的散热器的流路剖面图。
具体实施方式
实施方式1
图1是说明本发明实施方式1的散热器的分解立体图。图2是图1所示散热器的剖面图，(a)表示横截面，(b)表示纵截面。图3是说明实施方式1的变形例的分解立体图。图4是说明实施方式1的另一变形例的立体图。包括其它实施方式在内，各图中相同的标记表示相同或相当的部分。
在图1和图2中，散热器的冷却对象即电子零件等发热体6，热结合地设置在传热容器3的基座8上。基座8与四边的侧壁9一体地成形。在传热容器3上，设有冷却流体送入口1和冷却流体送出口4，在内部形成了流路2。冷却流体送入口1和冷却流体送出口4与流通管15连接着。在传热容器3的基座8的对面侧固定着盖10，在该盖10上，以预定的排列设置着露出到传热容器3内面侧的圆锥形(大致锥体形状)的突起7。突起7的作用是促进在传热容器3内部流动的冷却流体11的紊流。由冷却流体送入口1、冷却流体送出口4和传热容器3形成了散热器的连续流通路5。
流路2的、与作为制冷剂的冷却流体11的流动方向垂直的方向的截面，由第1截面部和第2截面部构成。在第1截面部中，因突起7的存在，朝着盖10的方向越远离安装着发热体6的基座8侧，截面部越狭窄。在第2截面部中，由于不存在突起7，即使朝着盖10的方向远离安装着发热体6的基座8侧，流路2的宽度也保持为一定。该第1截面部和第2截面部在冷却流体11的流动方向交替连续地形成。结果，流路2由在传热容器3的高度方向(厚度方向)流路2的宽度从安装着发热体6的基座8侧开始渐渐减小的大致梯形流路、和在传热容器3的高度方向流路宽度大致一定的流路2构成，上述大致梯形流路和流路宽度大致一定的流路在冷却流体11的流动方向依次连接。传热容器3作为散热器本体。
散热器的散热构造是，送入低温冷却流体11的冷却流体送入口1、热结合着发热体6并在内部形成流路2的传热容器3、以及把从发热体6吸收了热而成为高温的冷却流体11送出的冷却流体送出口4，形成了连续流通路5。该散热器借助流通管与图未示的泵或风扇连接，使冷却流体11在散热器内流通，把发热体6产生的热散出到周围。另外，也可以借助图未示的流通管与散热设备连接，形成循环的流通环路。另外，也可以在流通环路途中设置贮存器和过滤器。这时，冷却流体11在流通环路内循环，冷却流体11把发热体6产生的热输送给散热设备，把热从散热设备散发到周围。另外，为了使冷却流体11在流路内更均匀地流过，也可以在传热容器3内设置分配用集管和合流用集管。
在该实施方式1中，与发热体6热结合的基座8与侧壁9一体成形，通过使盖10与之结合而构成了传热容器3。但是并不限定这样的构造，也可以分别地制作基座8、侧壁9和盖10，然后再将它们结合起来。另外，也可以将侧壁9与盖10一体成形，再与基座8结合。另外，也可以将基座8、侧壁9的一部分以及盖10一体成形，再与其余的侧壁9结合。
下面，说明本发明实施方式1的散热器的动作。在图1和图2中，从冷却流体送入口1送入传热容器3的冷却流体11，在通过由基座8、侧壁9和盖10形成的流路2时，一边避开设在盖10上的突起7，一边朝着冷却流体送出口4移动。该突起7是前端变细的形状，所以，在突起7横截部分的通过截面(图2中的A-A截面)中，越靠近基座8侧、通过截面积越大、流通特性越好，所以，盖10侧的冷却流体11朝着基座8侧移动，基座8侧的流量增大。另一方面，在横截的两排突起7群之间的、没有突起7的通过截面(图2中的B-B截面)中，由于没有障碍物，所以通过截面内的流通特性是均匀的，通过截面内的速度分布是均匀的。
因此，当冷却流体11的通过截面从相当于A-A截面的部分朝着相当于B-B截面的部分推移时，冷却流体11从流量大的基座8侧朝着盖10侧移动。由于同时引发了该冷却流体11的纵方向(散热器的厚度方向)移动、和冷却流体11一边避开突起7一边移动而产生的横方向(散热器宽度方向)的移动，所以，形成了冷却流体11的三维移动，这样，搅拌了冷却流体11。
即，对于冷却流体11，如图2(b)所示横截面中箭头所示，朝着纸面里侧方向移动的冷却流体11碰撞突起7的根部，沿着突起7的斜面朝基座8的方向移动。然后，冷却流体11碰撞基座8的内面，朝着突起7与突起7之间的中央移动，再朝着盖10的方向移动，这样，引起了涡流。当图示的突起7呈预定排列即交错状排列时，该涡流产生了在主流的流动方向交替地变换旋回方向的流动。另外，当突起7呈图未示的预定排列即棋盘状排列时，该涡流产生了在相同方向连续的涡流。这样，形成了冷却流体11的三维流动，借助该涡流和冷却流体11对基座8内面(与流路2相接侧的面)的碰撞而产生的搅拌效果，使基座8内面上的热传递特性提高。
与发热体6直接接触的基座8因受热而温度上升，在流路2内的冷却流体11与基座8之间产生了温度差，所以，热从基座8传递给冷却流体11，冷却流体11升温成为高温，然后，从冷却流体送出口4送出。因此，冷却流体11依次流过冷却流体送入口1、传热容器3内的流路2、和冷却流体送出口4，在通过流路5期间升温成为高温，高温的冷却流体11连续地从冷却流体送出口4送出。
如上所述，根据本发明实施方式1的散热器，锥体形状的突起7使冷却流体11产生三维流动，从而除了因散热器内的冷却流体11的流通产生的强制对流热传递及冷却流体11的显热变化外，还借助引起三维流动的流路2内的涡流及碰撞所产生的搅拌效果，可以高效地从发热体6向散热器外散热。
在已往的、在传热容器内流路中不设置翅片的无翅片散热器中，冷却流体从冷却流体送入口直线地(一维地)朝冷却流体送出口移动，所以，在基座内面附近形成比较厚的温度边界层，热特性差。另外，在已往的、在传热容器内流路中设置了若干板状翅片的带直翅片的散热器中，基座与冷却流体相接的传热面积增大，热传递特性提高，但是，即使这样，在传热面附近也形成比较厚的温度边界层，其提高效果比较小。这里所说的翅片，是指具有把发热体6的热散发给冷却流体11的功能的物体。
另外，在已往的、在传热容器内流路中设置了若干尖状物的带尖翅片(ピソフイソ)的散热器中，基座与冷却流体相接的传热面积增大，并且，借助为了避开尖翅片而产生的二维流动，在一定程度上提高了热传递特性，但是制作却变得困难，成本提高。另外，尖翅片通常是用模铸法制作的，但是经过模铸后，散热器材料的热传导率降低，从而基座部的热扩散特性及尖翅片部的翅片效率降低，散热器热特性恶化。另外，制作尖翅片时，必须设置一定程度(1.5～2°左右)的起模斜度，由于有该起模斜度，基座侧的通过截面积减小，流路内的冷却流体容易通过盖侧，传热特性恶化。另外，通常认为：该起模斜度越大，散热器的传热特性越差。
而在本发明实施方式1的散热器中，设在盖10内面上的突起7是引起三维方向、尤其是包含散热器厚度方向的三维方向紊流的促进体，所以，不需要用高热传导材料制作，另外，在本发明的实施方式1中，突起7的起模斜度、即圆锥角越大，冷却流体11越容易通过基座8侧，更加促进纵方向的移动(碰撞及涡流)，所以热传递特性好。即，本发明实施方式1中，不是依靠基座8与冷却流体11相接的传热面积增大来提高热传递效果，而是用低成本且加工性好的材料来提高搅拌效果。另外，将突起7的起模斜度加大到通常不使用的区域，使突起7的加工性提高，加大基座8侧的通过截面积，使冷却流体11靠近基座8侧，可提高热传递效果。另外，在盖10的内面可以设置更微细的突起7，所以，热传递特性比已往构造的散热器提高。
由于是借助流体搅拌力的增大，使散热器的热传递特性提高，所以，突起7的材质不必是高热传导材料，突起7的材料选择自由度大，例如，用模铸法制作时，可以加大起模斜度以使作业性好，故制作容易，可实现低成本化。
另外，图中示意地示出发热体6，发热体6例如可以是加热器、电子设备、电子零件等的发热源，或者是从这些发热源进行热输送的设备的散热部、热交换器(也包含与本发明同样的散热器)等，发热体6的构造及尺寸没有特别限定，只要是能将热传递到散热器上即可。另外，发热体6是用锡焊或钎焊、压接等方式直接安装在基座8上，或者也可以通过热润滑脂等的接触热阻降低构造体来热结合地连接在基座8上。
传热容器3的作用是收容冷却流体11和作为冷却流体11移动的通路，但是，除了该作用外，还有将发热体6与冷却流体11热接触、使从发热体6传递的热扩散而均热化的作用。另外，传热容器3还用于固定发热体6及其附属零件。另外，传热容器3还具有在冷却流体送入口1的下游将冷却流体11分配到流路2、实现均流化的作用，以及在冷却流体送出口4的上游使冷却流体11合流的作用。
为了促进冷却流体11的分配及合流，也可以如图3所示本发明实施方式1的变形例那样，在传热容器3内部的冷却流体送入口1的下游侧，设置分配冷却流体11的分配用集管12，在传热容器3内部的冷却流体送出口4的上游侧，设置使冷却流体11合流的合流用集管13。另外，也可以只设置该分配用集管12和合流用集管13中的任一方。
在图3所示的实施方式1的变形例中，冷却流体送入口1和冷却流体送出口4设置在传热容器3的同一侧(纸面左下)，但也可以分别设置在传热容器3的不同位置、例如设置在纸面左下位置和纸面右上位置这两个相反的位置。另外，为了促进冷却流体的均流化，在分配用集管12或合流用集管13与流路2的连接部，也可以设置金属网、或具有缝隙或细孔的整流板等来调节流量。另外，上述整流板也可以与盖10整体成形。另外，在传热容器3的外表面上，也可以设置若干个发热体6，随之，在传热容器3内也可以设置若干并排的流路2。通过设置作为冷却介质分配器的分配用集管12、作为合流器的合流用集管13，可以更集中地冷却传热容器3的特定部位，可以均匀地冷却，冷却效率更高。
突起7具有搅拌冷却流体11的作用，有时也起到用于保持基座8与盖10之间的间隙的柱或加强部件的作用。在本实施方式1中，将突起7设在盖10的内面，但也可以如图4所示实施方式1的变形例那样，把突起7设在基板18上，再将该基板18插入传热容器3内。或者，也可以把设置着突起7的基板18固定在传热容器3内。
这样，当例如散热器非常大时，限于加工机的加压能力，有时不能进行模铸、锻造等的成形加工，但是通过把设置着突起7的基板18分割成若干个小的部件，就可以容易地制作。另外，通过更换基板18，可容易地变更散热器的热特性。另外，把具有不同突起7的若干个基板18组合起来，可容易地制作热传递特性因流路2内的位置不同而不同的散热器。作为基板18的固定方法，可以通过在传热容器3内的流路内设置作为导引件的突起来固定基板18，也可以用粘接剂或焊接剂把基板18粘接或焊接到传热容器3的内面上。
在图1～图4所示的本实施方式1中，突起7以图5(a)所示的圆锥体为例进行了说明，但是突起7也可以是图5(e)或(i)所示的圆锥体。另外，即使是例如图5(b)、(c)、(d)所示的大致多棱锥等的大致锥体形状，也能得到同样的效果。另外，即使是图5(f)所示的大致半球形状，虽然通常不包含在锥体的范畴内，但在本发明中也能得到与半锥体同样的效果。另外，也可以是图5(g)、(h)、(i)所示的大致半锥体等，只要冷却流体11从图5的左方朝着右方与这些突起7碰撞，也可以得到与大致锥体形状所得到的效果同样的效果。另外，突起7的前端可以具有图5(a)、(b)、(c)、(g)、(h)、(i)、(i)所示那样的尖锐顶角，也可以如图5(d)所示那样形成为平坦面。
另外，也可以如图5(e)(f)所示那样，把突起7的前端部做成为曲面形状，或者也可以把突起7的根部分做成为曲面形状(图未示)。另外，也可以如图5(i)、(h)所示那样，做成为中空的。另外，突起7也可以做成为竹笋那样母线部位向外侧膨出或反之凹入(图未示)。另外，突起7也可以如图5(j)所示那样，做成非轴对称的形状。
在突起7的前端部平坦并且与基座8的内面进行面接触的情况下，基座8的内面与冷却流体11相接的传热面积减少，传热特性恶化。因此，优选突起7的前端具有尖锐的顶角、或者由曲线形成，这样，与基座8的内面形成为点接触。另外，突起7与基座8内面之间的间隙越小越好，优选接触。
另外，突起7的前端与基座8的内面可以用例如钎焊或锡焊实现热结合。这时，突起7的前端也可以没有尖锐的顶角。在使突起7的前端与基座8的内面热结合时，突起7具有翅片的效果，借助热传递将热从基座8的内面传递给突起7、再传递给盖10，热从突起7的周围及盖10的内面散发到冷却流体11，可更加高效率地散热。
另外，为了积极地促进冷却流体11的三维流动，突起7的根部分、即突起7与盖10(图1)或基板18(图4)等相接的部分，最好是曲面形状。这样，冷却流体11从突起7的根部逐渐地上升，冷却流体11碰撞基座8的内面，促进基座8内面的冷却流体11的搅拌。
突起7的起模斜度、即圆锥角可以是1.5°左右，但优选5°以上。更优选的是20°以上。如果斜度为5度以上，则在用模铸法等制造后、从模具中取出时，极容易脱模。另外，如果斜度为20度以上，则加大了基座8侧的通过截面积，使冷却流体11靠近基座8侧，从而可提高热传递效果。
冷却流体送入口1具有送入低温冷却流体11的作用。冷却流体送出口4具有送出高温冷却流体11的作用。与它们连接着的流通管15，由圆管、矩形管、柔性管、橡胶制软管等构成。另外，在传热容器3的流路2的截面为扁平时，冷却流体送入口1和冷却流体送出口4优选扁平形状，随之，流通管15也优选将与它们连接的连接部附近做成为光滑的扁平形状。另外，在图1所示的实施方式1中，冷却流体送入口1和冷却流体送出口4对称地设在散热器的侧壁9上，但是也可以设在基座8和盖10上，也可以设在非对称的位置。
作为构成散热器的材料，基座8优选采用热传导率高的材料，因此，例如可采用铝、铜、或它们的复合材料等传热性好的金属材料。另一方面，基座8以外的部分即侧壁9、盖10、突起7、基板18及流通管15，也优选由同样的金属材料做成，但从成形容易及降低成本的角度考虑，突起7也可以用树脂材料成形。另外，关于盖10和基板18，为了降低成本，也可以进行板金加工，这时，在突起7的里面形成凹部，突起7成为中空状，由于突起7是紊流促进体，所以，没有热特性恶化等的问题。这样，也能实现轻量化。
冷却流体11是蒸馏水、防冻液、酒精、及氨等的液体，或者是空气、氮气等的气体。在本发明中，冷却流体11是液体的效果大。
图6表示本发明散热器的实施方式1的另一变形例，在传热容器3的上下两侧备有基座8，在这些基座8上分别设置着发热体6。在传热容器3的内部设有基板14，在该基板14的上下两面，以预定的排列分别设置着大致锥体形状的突起7。该变形例的散热器，是把两个图1～图4所示的、发热体6只设在传热容器3一侧的散热器，经由盖10面对称地重叠两个，把两块盖10换成基板14而构成的。图6所示变形例的散热器，与仅仅把两个图1～图4所示散热器反转重叠的构造不同，在该散热器中，可以共用冷却流体送入口1和冷却流体送出口4，构造更加简单。根据该构造，通过产生三维流动，可用更加简单的构造来提高热传递特性，可用一个散热器同时地冷却上下两个(两组)发热体6。
另外，也可以不在基板14的两面设置突起，只要至少在基板14的一面以预定的排列设置大致锥体形状的突起7，就可提高突起7设置侧的冷却效果。另外，也可以在基板14的一面，以预定的排列设置大致锥体形状的突起7，使没有突起7的面相互贴合地把这样的若干个基板14装在传热容器内。
图7表示本发明实施方式1的散热器的另一变形例，(a)表示横截面，(b)表示沿A-A线的纵截面，(c)表示沿B-B线的侧截面。在图7中，在盖10的内面设有沿冷却流体11的流动方向延伸的若干个分离板20，流路2被该分离板20分离成若干份。在各分离板20的两侧面上，设有图5(g)所示的半圆锥形突起7。借助该构造，流路2由只在冷却流体11从冷却流体送入口1朝着冷却流体送出口4流动的方向、流路宽度减小的大致梯形流路2a(也包含大致三角形的流路)和流路宽度大致一定的流路2b依次连接而成。
在图1至图4所示的实施方式1中，说明了以下几个突起设置的例子，即，在与安装着发热体6的传热容器3的壁相向的传热容器3的壁内面，以预定的排列设置着大致锥体形状的突起7；在传热容器3内设置基板18，在该基板18的一面上以预定的排列设置大致锥体形状的突起7；设置基板14，在该基板14的至少两面，以预定的排列设置大致锥体形状的突起7。而在本发明的、备有冷却流体送入口1、在内部形成有流路2的传热容器3、和冷却流体送出口4的散热器中，只要上述流路2是由流路宽度从安装着发热体6的一侧朝着传热容器3高度方向减小的大致梯形流路2a(也包含大致三角形的流路)、和流路宽度大致一定的流路2b依次连接而成的构造，即使是前述图7所示的变形例，也能得到同样的效果。
图8是表示本发明实施方式1的散热器的另一变形例的分解立体图。在图8中，在传热容器3的盖10的内面，安装着若干个大致球体状的紊流促进体19。在该变形例中，依次连接流路宽度从安装着发热体6的一侧朝着传热容器3高度方向变化的流路、和流路宽度大致一定的流路，可得到与其它例同样的效果。
另外，为了容易地进行紊流促进体19的定位，也可以在流路2的至少一方内面上设置凹部。另外，也可以用例如钎焊或锡焊将该紊流促进体19热结合在流路2的至少一面上。与设有发热体6一侧的传热容器3的壁面热结合时，该紊流促进体19起到翅片的作用，借助热传导将热从传热容器3内面传递给紊流促进体19、再从紊流促进体19周围散发到冷却流体11，可更加高效地散热。
另外，在紊流促进体19与传热容器3的流路的两内面热接合时，借助热传导将热从传热容器3内面传递给紊流促进体19、再传递给盖10，从紊流促进体19周围及盖10散发到冷却流体11，可更加高效地散热。另外，该紊流促进体19之间可以有间隙也可以接触。紊流促进体19也可以是中空的球体，紊流促进体19的材质可以是与突起7同样的高热传导体，也可以是树脂等的低热传导体。
在这些情况下，垂直于流路2的流动方向的截面，也是由流路宽度越远离发热体6安装侧越小的部位、和流路2宽度一定的部位交替地构成的。另外，流路2是依次连接在传热容器3的高度方向(厚度方向)从发热体6安装侧开始流路2宽度变小的大致梯形流路、和流路宽度大致一定的流路2b而成的。
实施方式2
图9是示意地表示本发明实施方式2的散热器的分解立体图。如图9所示，传热容器3是采用在发热体6的安装面具有开口16的传热容器3。其它的构造与实施方式1相同，其说明从略。
该实施方式2与实施方式1不同，如图9所示，传热容器3的安装发热体6的面是开口的，通过安装发热体6来覆盖开口、形成流路。即，发热体6覆盖开口16而形成流路2，另外，发热体6的安装面直接与冷却流体11接触，将热直接传递给冷却流体11。因此，除了冷却流体送入口1、传热容器3和冷却流体送出口4外，还加上发热体6，共同形成流通路5和流路2。这样，可以消除发热体6与基座8之间的接触热阻及基座8部分的热阻，提高散热器的热特性。
另外，在该实施方式2中，在发热体6上不设置翅片，利用设在盖10上的突起7的紊流促进效果，提高发热体6与冷却流体11间的热传递，提高散热特性。这样，由于不在发热体6上直接设置翅片，所以，例如电子设备、电源组件等的发热体6的制作容易，可实现低成本化。另外，即使在因使用条件而导致发热体6产生的发热量变化等的情况下，也可以通过改变设在盖10上的突起7的形状、大小、配置间距等来改变散热特性。另外，由于不必进行发热体6本身的构造改变，所以，发热体6具备通用性，可实现便利性和系统的低成本化。
关于发热体6与传热容器3的结合方式，可以采用O形密封圈、垫圈等的压接，或者采用粘接剂的粘接。
另外，也可以如图10所示，在传热容器3的两面设置开口16，把两面设有突起7的基板14插入传热容器3的流路2内。在传热容器3内设置基板14，在基板14的两面以预定的排列设置大致锥体形状的突起7，这样，可以用一个散热器冷却两个发热体。另外，即使不在基板14的两面而在基板14的至少一面上以预定的排列设置大致锥体形状的突起7，也能提高设置着突起7的一侧的冷却效果。
实施方式3
图11是示意地表示本发明实施方式3的散热器的分解立体图。在图11中，在与发热体6相接的基座8的内面，排列着圆锥形状的尖翅片17。另外，在盖10的内面，设置着同样的圆锥形状的突起7。如图11所示，尖翅片17排列成棋盘状，设在盖10上的突起7避开这些尖翅片17地排列成棋盘状，通过将它们组合，尖翅片17和突起7成为交错状排列。这样，就能容易地制作通常加工困难的呈交错状排列的尖翅片。另外，与在传热面上交错排列地设置尖翅片的散热器相比，虽然传热面积减少了，但在该实施方式3中，冷却流体11也产生三维流动，所以提高了传热面上的热传递，热特性比较高。反之，通过将安装尖翅片17的数目分成两部分，可以使尖翅片17和突起7的排列更加稀疏，而通过将尖翅片17和突起7两者合起来，可更加细密化，可提高热传递特性。
图12是示意地表示本发明实施方式3的变形例的散热器的流路剖面图，(a)、(b)、(c)、(d)分别表示各变形例，在图(a)、(b)、(c)、(d)中，下图表示纵截面，上图表示沿C-C线的横截面。在图12所示的变形例中，(a)表示在基座8的内面，设置着沿冷却流体11流动方向的若干个板状直翅片17的例子；(b)表示在基座8的内面，设置了若干个尖翅片17的例子；(c)表示在基座8的内面，设置了沿冷却流体11流动方向的若干个波浪形翅片、交替状(ヘリ一ボ一ソ)翅片、或锯齿形翅片17的例子；(d)表示在基座8的内面，设置了沿冷却流体11流动方向的若干个偏置翅片或多孔板翅片17的例子。
在传热容器3的开口处设置发热体6，这些翅片17也可以设在该发热体6的与冷却流体11相接的传热面上。
该实施方式3的散热器，由于设置了翅片17，比上述实施方式1及2增大了传热面积，可提高热传递特性。
本发明的散热器，可以作为对电子设备的电子零件等发热体进行冷却的冷却装置加以利用。

Claims (8)

1.一种散热器，备有传热容器，该传热容器在内部具有供冷却流体流通的流路，用流过上述流路的上述冷却流体来冷却与该传热容器接触的发热体，其特征在于，上述流路备有第1截面部和第2截面部；在第1截面部，沿着垂直于上述冷却流体流动方向的方向，越远离上述传热容器与上述发热体接触的一侧则上述流路的宽度越窄；在第2截面部，上述流路的宽度在与上述冷却流体流动方向垂直的方向保持一定；上述第1截面部和第2截面部在上述冷却流体的流动方向交替地连续。
2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，上述第1截面部的形状是基于设在上述传热容器内部的突起而形成的。
3.如权利要求2所述的散热器，其特征在于，上述突起是具有圆锥形状、多棱锥形状、球形状、半球形状之中至少任一种形状的突起。
4.如权利要求1至3中任一项所述的散热器，其特征在于，在上述传热容器的内面，设有沿上述冷却流体的流动方向延伸的翅片。
5.如权利要求2或3所述的散热器，其特征在于，上述突起在设在上述传热容器内的基板上排列着多个。
6.如权利要求5所述的散热器，其特征在于，上述基板以将上述流路分隔成两个流路的方式配置在上述传热容器的内部，并且在上述基板的两面分别排列着上述突起，在上述传热容器中、与上述被分隔的一方流路相接的一侧和与另一方流路相接的一侧分别与不同的发热体接触。
7.一种散热器，备有传热容器，该传热容器具有供冷却流体流通的流路，用流过上述流路的上述冷却流体来冷却与该传热容器接触的发热体，其特征在于，上述传热容器具有使上述冷却流体与上述发热体直接接触的开口部，上述流路备有第1截面部和第2截面部；在第1截面部，沿着垂直于上述冷却流体流动方向的方向，越远离上述传热容器与上述发热体接触的一侧则上述流路的宽度越窄；在第2截面部，上述流路的宽度在与上述冷却流体流动方向垂直的方向保持一定；上述第1截面部和第2截面部在上述冷却流体的流动方向交替地连续。
8.如权利要求7所述的散热器，其特征在于，在上述发热体与上述冷却流体相接的面上，设有沿着上述冷却流体的流动方向延伸的翅片。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108257930A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 三菱自动车工程株式会社 一种冷却装置

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101610664B (zh) * 2008-06-20 2014-05-14 萨帕铝型材（上海）有限公司 液体冷却器及其制造方法
KR101018626B1 (ko) * 2008-07-22 2011-03-03 주식회사 휴먼스캔 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브
JP4485583B2 (ja) * 2008-07-24 2010-06-23 トヨタ自動車株式会社 熱交換器及びその製造方法
FR2938637B1 (fr) * 2008-11-18 2013-01-04 Cie Mediterraneenne Des Cafes Conduit de circulation d'un fluide
JP4835807B2 (ja) * 2009-05-22 2011-12-14 トヨタ自動車株式会社 熱交換器及びその製造方法
TW201043910A (en) * 2009-06-03 2010-12-16 High Conduction Scient Co Ltd Water-cooling device and its manufacturing method
US20110067841A1 (en) * 2009-09-24 2011-03-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Heat sink systems and devices
US8496048B2 (en) * 2010-01-25 2013-07-30 Qualitics, Inc. Vortical boiling phenomenon based water cooling block
DE102010015782A1 (de) * 2010-04-20 2011-10-20 Benteler Automobiltechnik Gmbh Wärmetauscherrohr
DE102010029869A1 (de) * 2010-06-09 2011-12-15 Zf Friedrichshafen Ag Kühlvorrichtung
TWI436019B (zh) * 2010-07-21 2014-05-01 Asia Vital Components Co Ltd The structure of the heat siphon plate is improved
CN102338588A (zh) * 2010-07-23 2012-02-01 郑州轻工业学院 一种强化传热翅片
TW201040480A (en) * 2010-07-30 2010-11-16 Asia Vital Components Co Ltd Low-pressure circulation type thermosiphon device driven by pressure gradients
US20120211197A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Qualitics, Inc. Flat water cooling block
JP5953206B2 (ja) * 2011-11-11 2016-07-20 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置およびその製造方法
US20130306273A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 International Business Machines Corporation Apparatus for the compact cooling of an array of components
EP2719985B1 (en) * 2012-10-09 2015-08-26 Danfoss Silicon Power GmbH A flow distribution module with a patterned cover plate
CN105144374A (zh) * 2013-04-23 2015-12-09 亚历克西乌和特里德控股公司 包括具有减小的结构密度的冷却结构的散热器
JP2015090905A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 株式会社豊田自動織機 放熱装置
CN103928414B (zh) * 2014-04-15 2017-02-15 合肥工业大学 一种电子元器件液冷散热系统
US10178805B2 (en) * 2014-05-23 2019-01-08 Tesla, Inc. Heatsink with internal cavity for liquid cooling
CN106576401B (zh) * 2014-06-23 2020-03-27 布瑞威利私人有限公司 多功能炊具
EP3306659B1 (en) * 2015-06-03 2021-08-04 Mitsubishi Electric Corporation Liquid-cooled cooler, and manufacturing method for radiating fin in liquid-cooled cooler
JP6593214B2 (ja) * 2016-02-10 2019-10-23 オムロン株式会社 冷却器、流路ユニット
US10991639B2 (en) * 2016-04-01 2021-04-27 International Business Machines Corporation Compliant Pin Fin heat sink with base integral pins
JP6821876B2 (ja) * 2016-07-25 2021-01-27 川上産業株式会社 培養システム
JP6735664B2 (ja) * 2016-12-28 2020-08-05 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置用放熱器およびその製造方法
US20190343019A1 (en) * 2018-05-01 2019-11-07 General Electric Company Cooling device for an electronics module
JP7021013B2 (ja) * 2018-06-25 2022-02-16 トヨタ自動車株式会社 冷却器
JP7126388B2 (ja) * 2018-06-28 2022-08-26 昭和電工パッケージング株式会社 樹脂融着製熱交換器
DE102018216143B3 (de) * 2018-09-21 2020-03-19 Continental Automotive Gmbh Kontaktanordnung und Vorrichtung mit einer Grundplatte und einer darauf angeordneten Kontaktanordnung
US11375747B2 (en) 2019-03-01 2022-07-05 Rowdy Monkeys, LLC Smoking pipe
JP6789335B2 (ja) * 2019-03-05 2020-11-25 三菱電機株式会社 ヒートシンク及びこれを備えた半導体モジュール
JP7442335B2 (ja) 2019-03-08 2024-03-04 三菱電機株式会社 ヒートシンク
JP6680930B2 (ja) * 2019-05-15 2020-04-15 株式会社イチネンジコー ヒータ
JP7016844B2 (ja) * 2019-09-03 2022-02-07 本田技研工業株式会社 バッテリパック
US11209223B2 (en) * 2019-09-06 2021-12-28 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger vane with partial height airflow modifier
CN111207618B (zh) * 2020-01-15 2021-02-12 郑州轻工业大学 一种内插仿生强化锥沸腾强化换热管
WO2021201019A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 マレリ株式会社 冷却装置
DE102020110937B4 (de) 2020-04-22 2022-06-09 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls
CN111933597A (zh) * 2020-07-16 2020-11-13 杰群电子科技（东莞）有限公司 Dbc基板及其制造方法、功率模块及功率模块散热系统
CN111933600A (zh) * 2020-07-16 2020-11-13 杰群电子科技（东莞）有限公司 Dbc基板、dbc基板制造方法及功率模块
CN111987001A (zh) * 2020-07-16 2020-11-24 杰群电子科技（东莞）有限公司 功率半导体结构的制造方法、芯片载体及功率半导体结构
JP2022107932A (ja) * 2021-01-12 2022-07-25 モレックス エルエルシー 放熱器及び電子部品モジュール
JP6984778B1 (ja) * 2021-05-20 2021-12-22 富士電機株式会社 冷却装置および冷却装置を備える半導体装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063898A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Hitachi Cable Ltd 放熱材及びその製造方法
JP2004190923A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二重管式熱交換器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0571676U (ja) * 1992-02-27 1993-09-28 カルソニック株式会社 熱交換器用チューブ
US5514906A (en) * 1993-11-10 1996-05-07 Fujitsu Limited Apparatus for cooling semiconductor chips in multichip modules
JP3090954B2 (ja) * 1996-01-04 2000-09-25 ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト ピンを備えた冷却部材
EP0840081B1 (en) * 1996-10-29 2003-04-16 Denso Corporation Heat exchanger and method for manufacturing the same
US6207020B1 (en) * 1998-05-12 2001-03-27 International Paper Company Method for conditioning paper and paperboard webs
US6414867B2 (en) * 2000-02-16 2002-07-02 Hitachi, Ltd. Power inverter
US6578626B1 (en) * 2000-11-21 2003-06-17 Thermal Corp. Liquid cooled heat exchanger with enhanced flow
KR100456342B1 (ko) * 2002-02-08 2004-11-12 쿨랜스코리아 주식회사 반도체 칩의 수냉식 냉각 블록
US6655449B1 (en) * 2002-11-08 2003-12-02 Cho-Chang Hsien Heat dissipation device by liquid cooling
US20070006996A1 (en) * 2003-06-27 2007-01-11 Kazuyuki Mikubo Cooler for electronic equipment
KR200361913Y1 (ko) * 2004-06-30 2004-09-14 주식회사 엘지화학 접합부가 볼트로 체결된 난방용 패널

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063898A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Hitachi Cable Ltd 放熱材及びその製造方法
JP2004190923A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二重管式熱交換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108257930A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 三菱自动车工程株式会社 一种冷却装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007032056A1 (ja) 2007-03-22
EP1925898A1 (en) 2008-05-28
CN101208574A (zh) 2008-06-25
EP1925898A4 (en) 2011-11-02
US20090114372A1 (en) 2009-05-07

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