CN106098656A

CN106098656A - 散热器

Info

Publication number: CN106098656A
Application number: CN201610249005.7A
Authority: CN
Inventors: 奥秋兼; 奥秋兼一; 山本和弘
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2016-11-09
Also published as: CN205723508U; JP2016207928A; US20160313072A1; DE102016004771A1

Abstract

本发明的散热器包括：吸热构件，其用于吸收发热部件的热量；多个散热片，其设置在吸热构件上；以及盖构件，其用于覆盖多个散热片。在各散热片之间形成有供流体流动的流路。并且，盖构件设置在散热片上，使流路的两端均处于开放状态。而且，在盖构件形成有至少一个孔，该孔供盖构件外的流体流入流路内的流体。能够缩小形成在散热器内的供流体流动的流路的长度方向上的温差。

Description

散热器

技术领域

本发明涉及一种用于冷却发热部件的散热器，特别涉及一种供多个发热部件配置的散热器。

背景技术

以往，为了冷却发热部件而使用散热器(例如参照日本特许第5043059号公报和日本特许第4530054号公报)。

以往的散热器包括：吸热构件，其供发热部件配置；以及多个散热片，该多个散热片彼此隔开规定间隔地固定于吸热构件。在各散热片之间形成有供流体流动的流路，流路存在流入口和流出口。若采用这样的结构，则发热部件的热量经由吸热构件传递向散热片。传递至各散热片的热量利用在各散热片之间的流路内流动的流体向散热器外散热。

对于所述那样的以往的散热器，在将多个发热部件沿着形成在散热片之间的流路的长度方向依次排列在吸热构件上的情况下，会发生如下那样的问题。

流路内流动的流体在自流路的上游朝向下游去的过程中自吸热构件、散热片吸收热量，因此流体的温度上升。由此，配置在吸热构件的与流路的下游侧相对应的部分处的发热部件(以下，简称为下游侧的发热部件。)的温度容易高于配置在吸热构件的与流路的上游侧相对应的部分处的发热部件(以下，简称为上游侧的发热部件。)的温度。因此，下游侧的发热部件需要使用耐热性高于上游侧的发热部件的耐热性的部件。而且，还存在为了避免发热部件的温度上升而限制发热部件的配置位置的情况。因而，产生这样的问题：包括发热部件和散热器的设备的成本上升，并且包括发热部件的设备的设计也较难。

发明内容

本发明提供一种能够缩小形成在散热器内的供流体流动的流路的长度方向上的温差的散热器。

根据本发明的第一技术方案提供一种散热器，该散热器用于冷却多个发热部件，其中，该散热器包括：吸热构件，其具有第一面和作为该第一面的相反面的第二面，该第一面具有供第一发热部件配置的第一配置位置和供第二发热部件配置的第二配置位置，该吸热构件用于吸收各发热部件的热量；多个散热片，其设置于第二面；以及盖构件，其用于至少局部覆盖多个散热片，

在各散热片之间形成有供流体流动的流路，盖构件使流路的两端均处于开放状态，

在盖构件形成有至少一个孔，该孔供盖构件外的流体流入流路内的流体。

根据本发明的第二技术方案提供一种散热器，在第一技术方案的散热器的基础上，第一配置位置和第二配置位置沿着流路的长度方向依次排列，孔形成在盖构件的同第一配置位置与第二配置位置之间相对应的区域。

根据本发明的第三技术方案提供一种散热器，在第一技术方案或第二技术方案的散热器的基础上，孔沿着相对于盖构件的内壁面的垂线向流路的下游侧斜着倾斜的线形成。

根据本发明的第四技术方案提供一种散热器，在第一技术方案～第三技术方案中的任意一者的散热器的基础上，吸热构件、散热片和盖一体形成。

根据本发明的第五技术方案提供一种散热器，在第一技术方案～第四技术方案中的任意一者的散热器的基础上，还包括用于产生沿一方向经过流路的流体的流动的装置。

根据本发明的第六技术方案提供一种散热器，在第一技术方案～第五技术方案中的任意一者的散热器的基础上，盖构件连接于各散热片的与吸热构件相反的一侧的部位，流路包括由吸热构件、散热片和盖构件包围的空洞。

根据本发明，能够缩小在流路的长度方向上的上游侧的流体与下游侧的流体之间的温差。能够抑制流路的下游侧的流体的温度上升，因此下游侧的发热部件不使用耐热性比较高的部件即可。因此，能够抑制包括发热部件和散热器的设备的成本升高。并且，能够抑制下游侧的发热部件的温度上升，因此在设备的设计上对配置下游侧的发热部件的位置的限制也减少。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，本发明的所述目的、特征和优点以及其他的目的、特征和优点更加明确。

附图说明

图1A是表示第一实施方式的散热器的构造的立体图。

图1B是表示图1A所示的散热器的背面侧的立体图。

图1C是表示沿着图1A所示的A－A线剖切了的散热器的剖视立体图。

图1D是将图1A所示的散热器沿着A－A线剖切而得到的剖视图且是用于说明流体的流动的图。

图2A是表示第二实施方式的散热器的构造的剖视立体图。

图2B是第二实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。

图3A是表示第三实施方式的散热器的构造的立体图。

图3B是第三实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。

图4A是第四实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。

图4B是表示第四实施方式的散热器的构造的立体图。

图4C是表示形成于第四实施方式的散热器的流通口的形状的主要部分放大剖视图。

图5是第五实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，对同样的构件标注同样的附图标记。为了容易理解，这些附图适当地变更了比例。并且，在附图中示出了本发明的散热器的一例，本发明并不限定于图示的技术方案。

(第一实施方式)

图1A是表示第一实施方式的散热器的构造的立体图，图1B是表示图1A所示的散热器的背面侧的立体图。而且，图1C是将图1A所示的散热器沿着A－A线剖切而得到的剖视立体图。图1D是将图1A所示的散热器沿着A－A线剖切而得到的剖视图且是用于说明流体的流动的图。

参照图1A～图1D，第一实施方式的散热器1包括用于吸收多个发热部件2、3的热量的板状的吸热构件4。发热构件2、3配置于板状的吸热构件4的两面中的一面(第一面)。并且，发热部件2、3为IC、CPU、IGBT等半导体装置、LED、激光器等发光装置，发热部件2、3沿着吸热构件4的长度方向依次配置。

在吸热构件4的两面中的另一面(第二面)设有板状的散热片5。散热片5形成为长方形板状，与吸热构件4的另一面垂直地配置于吸热构件4的另一面。并且，散热片5自吸热构件4的长度方向上的一端延伸至另一端。并且，多个散热片5以隔开规定间隔的方式彼此平行地配置。

而且，在吸热构件4的另一面以覆盖全部的散热片5的方式设有盖构件6。而且，各散热片5的与吸热构件4相反的一侧的部位靠近盖构件6或与盖构件6连接。由此，形成由吸热构件4、散热片5和盖构件6包围的空洞。这样的空洞为供气体、液体等流体流动的流路7。流路7形成在各散热片5之间，因此存在多个。流体如图1D中的箭头10所示那样在各流路7内流动。另外，吸热构件4、散热片5和盖构件6由热导率较高的金属、例如铝、铜等制作较好。

流路7的一端为供流体流入流路7内的流入口9，流路7的另一端为供流体自流路7内流出的流出口8。并且，盖构件6使流路7的两端均处于开放状态。

此外，在本实施方式中，如图1B所示，在盖构件6形成有一个流通口11，由此，散热器1内的全部流路7均与散热器1外的空间相连通。由图1B可知，矩形的流通口11与流路7的长度方向垂直地延伸。并且，如图1D所示，能够利用形成于盖构件6的流通口11使散热器1外的流体流入各流路7内。而且，如图1D所示，流通口11形成在盖构件6的同发热部件2与发热部件3之间相对应的区域。

如图1A～图1D所示，供发热部件2、3等配置的多个配置位置沿着流路7的长度方向依次排列在吸热构件4上。在这样的状态下，在所述流通口11未形成于盖构件6的情况下，各流路7内流动的流体在自流路7的上游朝向下游去的过程中自吸热构件4和散热片5吸收热量，因此流体的温度上升。由此，下游侧的发热部件2的温度高于上游侧的发热部件3的温度。结果，下游侧的发热部件2与上游侧的发热部件3之间的温差较大。

对此，在本申请中，如图1A～图1D所示，在流路7的中途设有流通口11。由此，散热器1外的低温的流体自流通口11流入流路7的中途，而冷却流路7内的流体。结果，能够抑制下游侧的发热部件2的温度上升，因此下游侧的发热部件2与上游侧的发热部件3之间的温差减小。

特别是，由图1D可知，在盖构件6的同发热部件2与发热部件3之间相对应的区域设有流通口11。由此，能够使因上游侧的发热部件3的热量而温度上升的流体在利用散热器1外的低温的流体冷却之后流入流路7的与下游侧的发热部件2相对应的区域。因此，能够可靠地抑制流体在流路7的长度方向上产生温差。

如以上所说明的那样，根据第一实施方式，在供多个发热部件2、3沿着供流体流动的流路7的长度方向依次配置的散热器1的情况下，能够缩小散热器1在流路7的长度方向上的温差。由此，下游侧的发热部件2不使用耐热性比较高的部件即可，因此能够抑制包括发热部件2、3和散热器1的设备的成本升高。而且，由于抑制下游侧的发热部件2的温度上升，因此在设备的设计上对配置下游侧的发热部件2的位置的限制也减少。

另外，盖构件6外的流体经由流通口11流入盖构件6内的流路7理由的如下。在盖构件6外的流体自流入口9流入流路7内时，流体的流速上升，另一方面，流路7内的压力降低。结果，流路7内的压力低于盖构件6外的压力，因此盖构件6外的流体会自盖构件6的流通口11流入流路7内。这样的作用无论流体是气体还是液体都是同样的。

另外，在流路7中流动的流体为气体的情况下，如图1A～图1D所示，优选以流路7的长度方向为铅垂方向的方式使用散热器1。在铅垂方向的流路7内的流体被来自吸热构件4、散热片5的热量加热时，在流路7内产生由自然对流引起的上升流。结果，不使用特别的装置就能够使盖构件6外的流体自流入口9流入流路7内之后自流出口8流出。并且，由于在流路7内产生流体的流动，因此在所述的作用下，盖构件6外的流体自盖构件6的流通口11流入流路7内。

当然，散热器1的使用状态并不限定于流路7的长度方向为铅垂方向的状态。只要是在流路7内产生由自然对流引起的上升流的使用状态即可。

(第二实施方式)

接着，说明第二实施方式。在此，仅说明与第一实施方式不同的点。

图2A是表示第二实施方式的散热器的构造的剖视立体图。图2B是第二实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。其中，图2A和图2B是通过分别改变所述第一实施方式的说明所使用的图1C和图1D而得到的图。

在第二实施方式中，如图2A和图2B所示，在盖构件6形成有流通口11、12(以下，称作第一流通口11、第二流通口12。)。与所述第一实施方式同样，第一流通口11形成于盖构件6的同发热部件2与发热部件3之间相对应的区域。而且，在第二实施方式中，第二流通口12形成于盖构件6的同流出口8与第一流通口11之间相对应的区域。其他的结构与第一实施方式相同。

如上所述那样设置第二流通口12，从而与第一实施方式相比能够进一步抑制下游侧的发热部件2的温度上升。由此，与第一实施方式相比，在第二实施方式的情况下，能够进一步缩小下游侧的发热部件2与上游侧的发热部件3之间的温差。

(第三实施方式)

接着，说明第三实施方式。在此，仅说明与第一实施方式不同的点。

图3A是表示第三实施方式的散热器的构造的立体图。图3B是第三实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。其中，图3A和图3B是通过分别改变所述第一实施方式的说明所使用的图1B和图1D而得到的图。

在所述第一实施方式中，如图1B所示，在盖构件6设有一个流通口11，从而使多个流路7与散热器1外的空间连通。相对于此，在第三实施方式中，如图3A和图3B所示，在盖构件6以与各流路7相对应的方式形成有多个流通口13。多个流通口13沿着与流路7的长度方向垂直的方向依次配置。并且，各流通口13由圆形的孔形成。与所述第一实施方式同样，各流通口13形成在盖构件6的同发热部件2与发热部件3之间相对应的区域。其他的结构与第一实施方式相同。

采用第三实施方式，能够得到与所述第一实施方式同样的效果。即，下游侧的发热部件2不使用耐热性比较高的部件即可，因此能够抑制包括发热部件2、3和散热器1的设备的成本升高。而且，由于抑制下游侧的发热部件2的温度上升，因此在设备的设计上对配置下游侧的发热部件2的位置的限制也减少。

而且，在第三实施方式中，也可以与所述第二实施方式同样地，在盖构件6的同流出口8与流通口13之间相对应的区域形成与流通口13不同的流通口(参照图2A、图2B)。由此，与第一实施方式相比，能够进一步缩小发热部件2与发热部件3之间的温差。

另外，在第三实施方式中，针对形成在散热器1内的全部流路7分别配置有流通口13。但是，在本发明中，也可以形成与从多个流路7适当地选择出的至少一个流路7相对应的流通口13。另外，图3A所示的流通口13由圆形的孔形成，但流通口13也可以由与圆形不同的形状的孔形成。

(第四实施方式)

接着，说明第四实施方式。在此，仅说明与第一实施方式不同的点。

图4A是第四实施方式的散热器的剖视图且是用于说明流体的流动的图。图4B是表示第四实施方式的散热器的构造的立体图。其中，图4A和图4B是通过分别改变所述第一实施方式的说明所使用的图1D和图1C而得到的图。

在第四实施方式中，如图4A和图4B所示，形成有与第一实施方式的流通口11不同形状的流通口14。具体而言，作为第一实施方式的流通口11的孔的截面形状如图1D所示那样呈矩形形状，相对于此，作为第四实施方式的流通口14的孔的截面形状如图4A所示那样呈平行四边形状。其他的结构与第一实施方式相同。

进一步详细地说明第四实施方式的流通口14。

图4C是表示形成于第四实施方式的散热器的流通口14的形状的主要部分放大剖视图。

在第四实施方式中，如图4C所示，形成有流通口14的盖构件6的壁部具有恒定的厚度。并且，利用与吸热构件4的一面垂直且与流路7的长度方向平行的面将盖构件6的流通口14的部分剖切而得到的截面形状为平行四边形状。特别是，沿着相对于盖构件6的内壁面6a的垂线P向流路7的下游侧斜着倾斜的线Q形成孔，从而形成流通口14。因此，在流路7内流动的流体流10不易被自流通口14流入流路7内的流体妨碍。

相对于此，图1D所示的第一实施方式的流通口11是与盖构件6的内壁面垂直地形成的孔，因此自流通口11流入流路7内的流体的方向与在流路7内流动的流体的方向正交。这样的方向的流体有可能成为流路7内的流体流10的阻力而导致流路7内的流体的流速降低。

因此，与第一实施方式的流通口11相比，第四实施方式的流通口14能够抑制流路7内的流体流10的阻力。而且，与第一实施方式的流通口11相比，流路7内的流体的流速较快，因此冷却流路7内的流体的效果也较高。并且，采用形成为图4C所示那样的流通口14，具有难以从散热器1外目视看到流路7内的效果。

另外，在第四实施方式中，也可以与所述第二实施方式同样，在盖构件6的同流出口8与流通口14之间相对应的区域形成与流通口14不同的流通口(参照图2A、图2B)。由此，与第一实施方式相比，能够进一步缩小发热部件2与发热部件3之间的温差。

(第五实施方式)

接着，说明第五实施方式。在此，仅说明与第一实施方式不同的点。

在第五实施方式中，如图5所示，在形成于散热器1的流体的流出口8安装有风扇马达15。风扇马达15用于强制性地产生图5所示那样的流体流10。即，利用风扇马达15能够强制性地使盖构件6外的流体自流入口9和流通口11流入流路7内之后自流出口8流出。其他的结构与第一实施方式相同。

特别是，通过设置风扇马达15，从而与第一实施方式相比，散热器1外的低温的流体容易自流通口11流入流路7内。由此，降低流路7内的温度上升的流体的温度的效果提高。

另外，风扇马达15的设置位置并不限定于流出口8附近，也可以设置在流路7的中途、流通口11附近或流入口9附近。另外，用于强制性地产生沿一方向经过流路7的流体流10的装置并不限定于风扇马达15，也可以是泵、压缩机等旋转机械。

另外，如所述那样使用风扇马达、泵、压缩机等旋转机械的想法无论流入流路7内的流体是气体还是液体都能够应用于第一实施方式～第四实施方式所说明的散热器1中的任意一者。

(其他的实施方式)

以上，以例示第一实施方式～第五实施方式的方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于例示的实施方式。

在本发明中，虽然在散热器内的流路内流动的流体的温度因散热器上的发热部件的热量而上升，但只要是能使散热器外的流体自流路的中途进入流路内以冷却流路内的流体的技术方案即可。因此，只要在本发明的散热器形成供散热器外的流体向散热器内的流路流通的流通口即可。另外，流通口的最合适的位置、形状、尺寸以及数量能够根据散热器的尺寸、散热器的周围环境或者配置在散热器上的发热部件的数量以及位置等变更。

例如，散热器1的构造并不限定于各实施方式所说明的构造，也可以是吸热构件4、散热片5和盖构件6一体形成的挤出成形构造。或者，散热器1的构造也可以是吸热构件4、散热片5和盖构件6通过钎焊或铆接而固定在一起的构造。其中，采用吸热构件4、散热片5和盖构件6一体形成的构造，能够廉价地得到比较高的散热性能，并且还能够抑制部件数量。

另外，散热片5也并不限定于第一实施方式～第五实施方式所说明的那样的一张长方形板状。例如，也可以将一片散热片5分割为多个散热部分。此外，盖构件6也只要至少局部覆盖多个散热片5。其中，如各实施方式那样将由板状的吸热构件4、散热片5和盖构件6包围的空洞作为流路7，从而形成低阻力、即低压力损失的流路7。结果，在流路7内流动的流体的流速不易降低，因此利用在流路7内流动的流体吸收吸热构件4、散热片5的热量的效果提高。

发明的效果

采用本发明的第一技术方案，流体在形成于吸热构件上的散热片之间的流路内流动时，能够使盖构件外的低温的流体自形成于覆盖散热片的盖构件的孔流入流路内。因此，虽然流体在自流路的上游朝向下游去的过程中因来自吸热构件、散热片的热量而温度上升，但能够在流路的中途使流路内的流体的温度降低。结果，能够缩小在流路的长度方向上的上游侧的流体与下游侧的流体之间的温差。能够抑制流路的下游侧的流体的温度上升，因此下游侧的发热部件不使用耐热性比较高的部件即可。因此，能够抑制包括发热部件和散热器的设备的成本升高。并且，能够抑制下游侧的发热部件的温度上升，因此在设备的设计上对配置下游侧的发热部件的位置的限制也减少。

采用本发明的第二技术方案，在多个发热部件的各设置位置沿着流路的长度方向依次排列在吸热构件上的情况下，能够使散热器外的低温的流体流入流路的同上游侧的发热部件与下游侧的发热部件之间相对应的区域。由此，能够使因上游侧的发热部件的热量而温度上升的流体在被冷却之后流入流路的与下游侧的发热部件相对应的区域，因此所述第一技术方案的效果提高。

采用本发明的第三技术方案，使供盖构件外的流体流入流路内的孔的方向自流路上游侧向下游侧斜着倾斜，从而在流路内流动的流体流不易被自孔流入流路内的流体妨碍。由此，能够抑制流路内的流体的流速降低，因此虽然在盖构件具有孔但能够维持对流路内的流体的冷却效果。并且，采用这样的倾斜的孔，难以从散热器外部目视看到流路内。

采用本发明的第四技术方案，吸热构件、散热片和盖构件一体形成，从而能够廉价地得到比较高的散热性能，并且还能够抑制部件数量。

采用本发明的第五技术方案，包括用于强制性地产生沿一方向经过流路的流体的流动的装置，从而盖构件外的低温的流体容易流入流路内，因此能够提高对流路内的流体的冷却效果。

采用本发明的第六技术方案，将由吸热构件、散热片和盖构件包围的空洞作为流路，从而形成低阻力、即低压力损失的流路。由此，在流路内流动的流体的流速不易降低，因此利用在流路内流动的流体吸收吸热构件、散热片的热量的效果提高。

另外，以上示出了典型的实施方式，但本发明并不限定于所述实施方式，能够在不脱离本发明的思想的范围内将所述实施方式变更为各种形态、构造、材料等。

Claims

1.一种散热器，该散热器用于冷却多个发热部件，其中，

该散热器包括：

吸热构件，其具有第一面和作为该第一面的相反面的第二面，该第一面具有供第一发热部件配置的第一配置位置和供第二发热部件配置的第二配置位置，该吸热构件用于吸收各所述发热部件的热量；

多个散热片，其设置于所述第二面；以及

盖构件，其用于至少局部覆盖所述多个散热片，

在各所述散热片之间形成有供流体流动的流路，所述盖构件使所述流路的两端均处于开放状态，

在所述盖构件形成有至少一个孔，该孔供所述盖构件外的流体流入所述流路内的流体。

2.根据权利要求1所述的散热器，其中，

所述第一配置位置和所述第二配置位置沿着所述流路的长度方向依次排列，

所述孔形成在所述盖构件的同所述第一配置位置与所述第二配置位置之间相对应的区域。

3.根据权利要求1或2所述的散热器，其中，

所述孔沿着相对于所述盖构件的内壁面的垂线向所述流路的下游侧斜着倾斜的线形成。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的散热器，其中，

所述吸热构件、所述散热片和所述盖构件一体形成。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的散热器，其中，

该散热器还包括装置，该装置用于产生沿一方向经过所述流路的所述流体的流动。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的散热器，其中，

所述盖构件连接于各所述散热片的与所述吸热构件相反的一侧的部位，所述流路包括由所述吸热构件、所述散热片和所述盖构件包围的空洞。