CN102804369A - 散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高散热器的冷却效率而不增加散热器尺寸的散热器(1)，其包括多个冷却剂通道(2，3)和将冷却剂通道(2，3)非直线地连接的连接通道(4)。连接通道(4)的流体通道在冷却剂流入的流入侧上的高度大于与流体通道在流入侧上相连接的冷却剂通道(2)的高度。另一方面，连接通道(4)的流体通道高度向连接通道(4)的冷却用水流出的流出侧上的端部降低。当逐渐增加连接通道(4)的流体通道在冷却剂流入的流入侧上高度时，以使冷却剂通道(2)的流体通道的高度沿宽度方向保持一致的方式增加连接通道(4)的高度。

Description

散热器
技术领域
本发明涉及散热器。更确切地说，本发明涉及装配在逆变器中的散热器。
背景技术
散热器是一种用于使待冷却的物体冷却的装置，所述待冷却的物体例如是电子元件。具体地说，水冷式散热器被设置成使冷却用水在散热器内流动，其相对于风冷式散热器的优势在于稳定的冷却能力和对设备温度的不敏感性。
图5是分解透视图，示出了在专利文献1中公开的水冷式散热器。
该水冷式散热器20包括金属材料的中间板，该中间板成形成具有开口部19的平板形式，并夹在上板12和下板14之间以构成冷却用水的流体通道。在中间板13的开口部19中还设置有内翅片15、16和17。
上板12适于设有待冷却的元件(未示出)。通过将元件的热量经由上板12以及内翅片15、16和17传递给温度较低的冷却用水进行热交换，使元件冷却。
现有技术资料
专利文献
专利文献1：JP2008-235725A。
发明内容
本发明所解决的问题
在通过循环冷却用水使待冷却的元件冷却的散热器中，当冷却用水不能够平稳地流动时以及当冷却用水的水流发生偏离时，这种水冷式散热器的冷却效率会降低。
如图5所示，在专利文献1的水冷式散热器20的示例中，冷却用水的水流在散热器20的流体通道的U形转向部中的分隔部22附近不平稳，并且在U形转向部中的压力损失变大。
因此，如图6所示，专利文献1的水冷式散热器20形成为具有包括阶梯状引导凹槽或凹口23、24的结构，这些凹槽或凹口形成在冷却用水发生转向的U形转向部中，使得冷却用水能够平稳地、容易地流入在分隔部22附近的内翅片16中。通过使冷却用水均匀地流入内翅片16中，该结构能够提高内翅片16的热交换效率。
此外，如图6所示，在专利文献1中，U形转向部成形为具有向外突出或隆起的端部21以便确保深度或长度，并由此减少压力损失。
然而，使水冷式散热器的流体通道的容积沿深度方向或长度方向扩大对缩小水冷式散热器的尺寸是不利的。
因此，根据本发明的散热器包括多个冷却剂通道以及将这些冷却剂通道非直线地连接的连接通道，在该散热器中，使连接通道的流体通道在冷却剂流入的流入侧上的高度大于与流体通道在流入侧上相连的冷却剂通道的高度；并且
其中，连接通道的流体通道的高度向连接通道的流出侧上的端部逐渐减小，冷却剂从所述流出侧流出连接通道。
发明效果
如上所述的本发明能够在不增加散热器尺寸的情况下提高水冷式散热器的冷却效率。
附图说明
图1是根据本发明实施例的散热器的透视图。
图2A是根据本发明实施例1的散热器的俯视图。图2B是根据本发明实施例1的散热器的A-A剖视图。图2C是根据本发明实施例1的散热器的B-B剖视图。图2D是根据本发明实施例1的散热器的C-C剖视图。
图3A是根据本发明实施例2的散热器的俯视图。图3B是根据本发明实施例2的散热器的A-A剖视图。图3C是根据本发明实施例2的散热器的B-B剖视图。图3D是根据本发明实施例2的散热器的C-C剖视图。
图4是根据本发明实施例1的带有翅片的散热器的俯视图。
图5是根据现有技术的水冷式散热器的分解透视图。
图6是根据现有技术的具有U形流体通道的水冷式散热器的U形转向部的放大图。
具体实施方式
本发明涉及一种散热器，该散热器包括多个冷却剂通道和将这些冷却剂通道非直线地连接的连接通道。
根据本发明的散热器构造成通过以下方式限制连接通道中的压力损失，即，将连接通道的流体通道在流入侧(冷却剂从该侧流入)上的高度设置成大于使冷却剂流入连接通道的冷却剂通道的高度。
通过上述方式，使连接通道的流入侧(冷却剂从该侧流入)上的高度更高的这种布置有效地免去了对增加流体通道的宽度(深度)的需求，并且避免了增加散热器的尺寸。
此外，连接通道的流体通道的高度向连接通道的流出侧(冷却剂从该侧流出连接通道)上的端部逐渐降低。因此，能够使冷却剂从连接通道均匀地流向连接在连接通道下游侧的冷却剂通道。
根据本发明如此构造的散热器能够在不增加散热器尺寸的情况下提高冷却效率。本发明的以下实施例涉及水冷式散热器。但是，根据本发明的冷却剂并不局限于水。
(实施例1)
下文参照图1和图2(图2A至图2D)对根据本发明实施例1的水冷式散热器进行详细说明。
如图1所示，根据本发明实施例1的水冷式散热器1的结构包括冷却剂通道2和冷却剂通道3，这些冷却剂通道通过连接通道4连接成U形形式。以U形形式连接的连接通道4、冷却剂通道2和冷却剂通道3形成分隔部7。
冷却剂通道2的一端与连接通道4相连接以便使连接通道与冷却剂通道2连通。冷却剂通道2的另一端与冷却剂入口管或管路5连接。
冷却剂通道3的一端与连接通道4的流出侧端部相连接，冷却剂从所述流出侧端部流出连接通道4。冷却剂通道3的未与连接通道4连接的另一端与冷却剂流出管或管路6相连接。
在图1中，冷却剂通道2和冷却剂通道3具有板状管式部件的形式。但是，根据本发明的冷却剂通道2和冷却剂通道3的形状并不局限于此，还能够采用任何合适的管式形式。
可选地通过将形状类似于连接通道4的连接通道与冷却剂通道3的端部相连接来连接另一散热器1或另一冷却剂通道。在该实例中，冷却剂通道3与冷却剂通道2相平行地设置成在同一平面中。但是，可以任意设置冷却剂通道3的位置。
如图2B所示，待冷却的元件8靠近散热器1放置，以便将热量从元件8传递给在冷却剂通道2或冷却剂通道3中流动的冷却用水以进行热交换。如图2A所示，用于热交换的冷却用水从入口管5流入冷却剂通道2中，流经连接通道4和冷却剂通道3，从出口管6流到外部。
如图2B所示，将连接通道4的流体通道在流入侧或上游侧(冷却用水从该侧流入)上的高度设成高于冷却剂通道2的高度。如图所示，连接通道4的流体通道在流入侧(冷却用水从该侧流入)上的高度从位于连接通道4和冷却剂通道2之间的连接部4a开始逐渐增加。在连接通道4附近，冷却剂通道2的流体通道高度(或者流体通道的高度)朝连接通道4逐渐增加。
在形成连接通道4以使连接通道4的流体通道的高度在冷却用水流入侧上逐渐增加的过程中，如果以从连接通道4和冷却剂通道2之间的连接部4a开始使流体通道的高度沿宽度方向保持一致的方式增加连接通道4的流体通道的高度，那么从冷却剂通道2流入连接通道4中的冷却用水的流速在流体通道的左侧和右侧之间变得恒定或均匀。类似地，在形成冷却剂通道2以使冷却剂通道2的流体通道的高度逐渐增加的过程中，如果以向着连接通道4和冷却剂通道2之间的连接部4a使流体通道的高度沿宽度方向保持一致的方式增加冷却剂通道2的流体通道的高度，那么流入冷却剂通道2的冷却用水的流速变得恒定或均匀。因此，上述构造能够抑制连接通道4中的压力损失，并使冷却用水在冷却剂通道2中均匀地流动。
如图2B和图2C所示，待冷却的元件8放置在冷却剂通道2的上表面。因此，使连接通道4在高度方向上增大的这种布置不会妨碍散热器1的尺寸缩小。
此外，如图2D所示，沿着连接通道4的水流方向，连接通道4的流体通道高度从中间部4b向下游端4c(冷却用水从此端流出)降低。连接通道4的高度开始降低的位置不局限于中间部4b，所述位置可以设在连接通道4的从冷却剂通道2到冷却剂通道3的纵向方向上的任何地点。以这种方式变窄的连接通道4对于平衡流体通道中从连接通道4沿流动方向的中间部4b到流出侧(冷却用水从该侧流出)上的端部4c的压力损失以及使流入冷却剂通道3中的冷却用水的流动均匀化是有效的。
在形成连接通道4以使连接通道4的流体通道的高度降低的过程中，连接通道4的形状不局限于该实施例中的示例。可选地，适当地设置所述形状以使得流入冷却剂通道3的冷却用水的流动均匀化。由于从连接通道4流动的冷却用水的动量，让从连接通道4流入冷却剂通道3的冷却用水的流动在冷却剂通道3中在分隔部7附近变得困难并且不平稳。因此，通过设置流体通道的形状以平衡流体通道中从连接通道4沿流动方向的中间部4b朝流出侧(冷却用水从该侧流出连接通道4)上的端部4c的压力损失，使冷却剂通道3中的冷却用水的流动均匀化。
(实施例2)
根据本发明实施例2的散热器在连接通道的流体通道的形状上不同于根据实施例1的散热器1。那些与实施例1的散热器的相应元件相同的实施例2的散热器元件采用相同的附图标记，并且省略和不再重复对那些元件的详细介绍。
如图3A所示，根据本发明实施例2的水冷式散热器10的结构包括冷却剂通道2和冷却剂通道3，这些冷却剂通道通过连接通道11连接成U形形式。以U形形式连接的连接通道11、冷却剂通道2和冷却剂通道3形成分隔部7。
冷却剂通道2的一端与连接通道11相连接以使连接通道与冷却剂通道2连通，冷却剂通道2的另一端与冷却剂入口管或管路5连接。
冷却剂通道3的一端与连接通道11的流出侧(冷却剂从该侧流出连接通道11)上的流体通路连接。冷却剂通道3的不与连接通道11连接的另一端与冷却剂出口管或管路6相连接。
可选地通过将形状类似于连接通道11的连接通道与冷却剂通道3的端部相连接来连接另一散热器或另一冷却剂通道。在该实例中，冷却剂通道3与冷却剂通道2相平行地设置成在同一平面中。但是，可以任意设置冷却剂通道3的位置。
如图3B所示，待冷却的元件8靠近散热器10放置，以便将热量从元件8传递给在冷却剂通道2或冷却剂通道3中流动的冷却用水以进行热交换。如图3A所示，用于热交换的冷却用水从入口管5流入冷却剂通道2中，流经连接通道11和冷却剂通道3，从出口6流到外部。
如图3B所示，将连接通道11的流体通道在流入侧或上游侧(冷却用水从该侧流入)上的高度设成高于冷却剂通道2的高度。如图所示，连接通道11的流体通道在流入侧(冷却用水从该侧流入)上的高度从位于连接通道11和冷却剂通道2之间的连接部11b开始逐渐增加。在连接通道11附近，冷却剂通道2的流体通道的高度朝连接通道11逐渐增加。
待冷却的元件8放置在冷却通道2的上表面。因此，使连接通道11在高度方向上增大的这种布置不会对散热器10的尺寸缩小产生不利影响。
在形成连接通道11以使连接通道11的高度在冷却用水流入侧上逐渐增加的过程中，以使高度沿宽度方向(如图3D中箭头E示出的方向)保持一致的方式增加连接通道11的高度，同时使连接通道11的流体通道在冷却剂通道2的延伸部上形成为沿连接通道11的高度方向向上弯曲。从冷却剂通道2和连接通道11之间的连接部11b到连接通道11的上端11a(冷却用水会撞击该上端)，流体通道的截面基本上等于冷却剂通道2的流体通道的截面。这种构造能够使从冷却剂通道2流动直到连接通道11的上端11a的冷却用水的流速保持恒定或者一致，并且使冷却用水在连接通道11中均匀地流动。
另外，如图3D所示，沿着连接通道11的流动方向，连接通道11的流体通道的高度从中间部11c向流出侧(冷却用水从此侧流出)上的下游端11d降低。连接通道11的流体通道高度开始降低的位置不局限于中间部11c，所述位置可以设在从冷却剂通道2到冷却剂通道3的连接通道11的纵向方向上任何地点。以这种方式变窄的连接通道11对于平衡流体通道中从连接通道11沿流动方向的中间部11c到流出侧(冷却用水从该侧流出)上的端部11d的压力损失以及使流入冷却剂通道3中的冷却用水的流动均匀化是有效的。
连接通道11的形状不局限于该实施例中的示例。可选地，适当地设置所述形状以使流入冷却剂通道3的冷却用水的流动均匀化。通过设置流体通道的形状以平衡流体通道中沿流动方向从连接通道11的中间部11c朝流出侧(冷却用水从该侧流出连接通道11)上的端部11d的压力损失，使冷却剂通道3中的冷却用水的流动均匀化。
如以上通过用实施例1和实施例2作为示例进行详细解释地，根据本发明的散热器能够限制在散热器中流动的冷却剂的压力损失，并且能够使冷却剂在冷却剂通道中均匀地流动。因此，本发明的散热器能够提高散热器的冷却效率。此外，本发明的散热器能够最大程度地限制散热器在深度方向(散热器中冷却剂通道的U形转向部的深度)上的容积增加，并且能够使得散热器结构紧凑。因此，能够得到一种温度分布均匀、占用空间更小、以及压力损失低的散热器。
本发明涉及传送散热器的冷却剂的流体通道。能够在不削弱本发明技术效果的范围内对构造进行变化和变型。例如，可以分隔管式部件的内部来形成具有类似于冷却剂通道2、3以及连接通道4的流体通道的散热器。
此外，如图4所示，如果在冷却剂通道2、冷却剂通道3和连接通道4的流体通道中或上设置多个翅片9，通过翅片9将待冷却的元件的热量传递给冷却剂，那么对改进冷却效率是有效的。
根据本发明的散热器中的连接通道的几何结构不局限于如实施例所述的U形转向部，也适用于能够改变冷却剂流动方向的其它部分。冷却剂通道和连接通道被制备成分立的部件，或者是冷却剂通道和连接通道的一体化部件的一体组成部分。
对附图标记的解释
1、10…散热器
2、3…冷却剂通道
4、11…连接通道
7…分隔部
8…待冷却的元件
9…翅片

Claims (4)

1.一种散热器，包括：
多个冷却剂通道；
连接通道，所述连接通道将所述多个冷却剂通道非直线地连接；
其中，所述连接通道的流体通道在冷却剂流入的流入侧上的高度大于与所述流体通道在所述流入侧上相连接的所述冷却剂通道的高度；并且
其中，所述连接通道的所述流体通道的高度向所述连接通道的在所述冷却剂流出所述连接通道的流出侧上的端部降低。
2.根据权利要求1所述的散热器，其中所述连接通道的所述流体通道在所述冷却剂流入的所述流入侧上的高度从位于所述连接通道和与所述流体通道在所述流入侧上相连接的所述冷却剂通道之间的连接部逐渐增加。
3.根据权利要求1或2所述的散热器，其中，所述连接通道的所述流体通道在与所述流体通道在所述流入侧上相连接的所述冷却剂通道的延长部上具有和与所述流体通道在所述流入侧上相连接的所述冷却剂通道基本相同的截面，并且沿所述连接通道的高度方向弯曲。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的散热器，其中，与所述流体通道在所述流入侧上相连接的所述冷却剂通道和与所述连接通道的所述流体通道在所述冷却剂流出所述连接通道的流出侧上相连接的所述冷却剂通道彼此平行。
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