CN107924897A - 层叠芯体型散热器 - Google Patents

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Abstract

在金属平板上排列多个狭缝而形成板、且层叠多个板而成的层叠芯体型散热器中，进一步提高热交换性能。将在层叠方向上位于从安装半导体的端盖(9)起第二个位置的第二板(4b)的厚度(T2)设为比除此以外的第一板(4a)的厚度(T1)厚。

Description

层叠芯体型散热器
技术领域
本发明涉及一种层叠芯体型散热器，该层叠芯体型散热器具有将多个板层叠而成的芯体，该多个板通过在金属平板冲裁多个狭缝而在除此以外的部分形成有肋，该层叠芯体型散热器通过在该芯体的上下两端配置端盖而被接合，在该端盖配置逆变器等各种电路基板的元件，并使制冷剂在由各板的狭缝形成的流路中呈蜿蜒状地流通，由此将被冷却体冷却。
背景技术
本申请人已提出了下述专利文献1的层叠型散热器。
在该层叠型散热器中，如图11所示，对各个金属平板冲裁彼此平行的狭缝1，在各个狭缝1之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋2和与纵向肋2正交的横向肋3。而且，彼此邻接的板4以纵向肋2彼此重叠且横向肋3在制冷剂7的流通方向上彼此不同的方式层叠，从而形成芯体。而且，制冷剂7以沿着邻接的板的各横向肋3蜿蜒的方式流通。该层叠型散热器的各板的厚度相同。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-33063号公报
发明内容
发明要解决的课题
本申请的发明人以散热性能的进一步提高为目标，使制冷剂的流动状态可视化，并且，随着与板各部分的表面分离而调节了要变化的各部分的温度分布。
图6示出现有的层叠型散热器的流动状态。在该图中可知，在最有助于热交换的与端盖9相接的板4中，在其横向肋3的下游侧产生涡流。而且，此时，如图8所示，在板4的下游侧对其横向肋3的附近的温度分布进行测定时，可知在该横向肋3的涡流的滞留区域，温度分布高。
在该实验中，将水用作制冷剂，该流入口的水温为65℃，流量为10L/min，使作为被冷却体的半导体元件附着于端盖9上，产生300W的发热，对与端盖9相接的板4的表面附近的温度分布进行了研究，结果可知产生图8的分布。
即，该图中，将温度差为72.25℃以上的范围由砂粒状(74℃以上)以及网格状(72.25℃～74℃)的部分示出。图6中停止流动的涡流所存在的场所的水温高，示出72.25℃以上的范围的厚度较厚的分布。
即，在该图中，板4的表面附近的砂粒状的点所示的部分为74℃以上，标注网格的范围为72.25℃～74℃。
根据该图明显可知，在板4的下游侧，温度较高的分布范围宽。
对此，本发明的课题在于，在散热器的芯体构造中，消除从端盖9起第一个横向肋3的下游侧的滞留区域10，使在此处产生的高温的温度分布区域尽可能地薄，在整体上促进热交换。
解决方案
技术方案1所记载的本发明是一种层叠芯体型散热器，其具有多个平坦的板4，该多个平坦的板4通过对金属平板冲裁多个彼此平行的狭缝1而成，在所述狭缝1间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋2以及将邻接的各纵向肋2间连结的横向肋3，
所述层叠芯体型散热器具有芯体，该芯体通过如下方式形成：以使所述纵向肋2彼此对齐且使横向肋3的位置彼此错开的方式层叠各板4，且在该层叠方向的两端配置端盖9，将各板4间接合，
使制冷剂在该芯体的各所述狭缝1中向纵向肋2方向流通，并在所述端盖9的外表面接合有被冷却体6，
其中，
所述芯体具有：在层叠方向上邻接且具有相同厚度的多个第一板4a；以及在层叠方向上位于从端盖9起第二个位置且厚度比所述第一板4a厚的第二板4b。
技术方案2所记载的本发明在技术方案1所记载的层叠芯体型散热器的基础上，其中，
第二板4b的厚度T2/第一板4a的厚度T1≥1.2。
技术方案3所记载的本发明在技术方案1所记载的层叠芯体型散热器的基础上，其中，
将平面形状相同的所述第一板4a重叠多片而形成第二板4b。
技术方案4所记载的本发明在技术方案1至3中任一方案所记载的层叠芯体型散热器的基础上，其特征在于，
所述各板具备：位于所述芯体中的纵向肋2的长度方向两端的一对歧管部5；以及包围所述芯体及所述歧管部5的框部13，
框部13以及一对歧管部5与所述芯体一体成形。
技术方案5所记载的本发明是一种层叠芯体型散热器，其通过将多个平坦的板4以使纵向肋2彼此对齐且使横向肋3的位置彼此错开的方式层叠而成，该多个平坦的板4通过对金属平板冲裁彼此平行的狭缝1而成，在所述狭缝1间形成有多个彼此平行且细长的所述纵向肋2以及将邻接的各纵向肋2间连结的所述横向肋3，
所述层叠芯体型散热器具有：芯体，其通过将各板4间接合而成；以及至少一方形成为盘状的壳体11，其以在所述纵向肋2的长度方向两端形成一对歧管部5的方式将所述芯体收容于内部，
使制冷剂经由所述歧管部5而在所述芯体的各所述狭缝1中向纵向肋2方向流通，被冷却体6与所述壳体11的外表面接合，
其中，
所述芯体具有：在层叠方向上邻接且具有相同厚度的多个第一板4a；以及在层叠方向上位于从壳体11起第二个位置且厚度比所述第一板4a厚的第二板4b。
技术方案6所记载的本发明在技术方案5所记载的层叠芯体型散热器的基础上，其中，
第二板4b的厚度T2/第一板4a的厚度T1≥1.2。
技术方案7所记载的本发明在技术方案5所记载的层叠芯体型散热器的基础上，其中，
将平面形状相同的所述第一板4a重叠多片而形成第二板4b。
发明效果
本发明的层叠芯体型散热器的特征在于，该芯体包括在层叠方向上邻接且具有相同厚度的多个第一板4a，在层叠方向上位于从端盖9起第二个位置的第二板4b的厚度比第一板4a厚。
因此，与具有被冷却体6的端盖9相接的第一板4a的周围的制冷剂的流动得以改善(从图6的以往状态成为图5的本发明的状态)，并且，随着与该表面分离，制冷剂的温度分布急剧下降(从图8的以往状态成为图7的本发明的状态)，热交换性能提高。
在技术方案2所记载的层叠芯体型散热器中，在(第二板4b的厚度T2)/(第一板4a的厚度T1)≥1.2的情况下，能够更加可靠地提高热交换性能。
在技术方案3所记载的层叠芯体型散热器中，将平面形状相同的第一板4a重叠多片而形成第二板4b，因此，第二板4b无需采取其他板，因此抑制了制造成本。
如技术方案4所记载的发明那样，在各板的纵向肋和横向肋的外周一体形成有框部13，通过经由这些框部13进行层叠而能够形成散热器的壳体部。
需要说明的是，在如技术方案5～技术方案7那样的利用壳体嵌合芯体的结构的层叠芯体型散热器中，也发挥技术方案1～技术方案3的效果。
附图说明
图1是本发明的层叠芯体型散热器的分解立体图。
图2是制冷剂的流通方向的该散热器的纵剖面说明图，是沿着图1的II-II线的剖面说明图。
图3是示出该散热器的层叠状态的说明图，是沿着图1的III-III线的剖面说明图。
图4是示出表示本发明的另一实施方式的散热器的层叠状态的纵向剖视图，是沿着图1的III-III线的剖面说明图。
图5是示出本发明的第一实施例的层叠芯体型散热器的流动状态的说明图。
图6是示出该现有型散热器的流动状态的说明图。
图7是示出本发明的层叠芯体型散热器的温度分布的说明图。
图8是示出该现有型层叠芯体型散热器的温度分布的说明图。
图9示出现有型散热器与本发明的散热器的热阻的比较，且示出到图1的被冷却体6a～6f为止。
图10是示出本发明的又一实施方式的分解立体图。
图11是现有型散热器的说明图。
具体实施方式
接着，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的散热器的芯体部分的各板的构造除了其厚度之外，与示出现有型散热器的图11的散热器相同。即，对金属平板冲裁多个彼此平行的狭缝1，在狭缝1之间配置多个彼此平行的纵向肋2和将邻接的纵向肋2间连结的横向肋3。
需要说明的是，相邻的板的横向肋3在制冷剂的流通方向上错开。而且，具有以使各板的纵向肋2彼此对齐且使横向肋3的位置彼此错开的方式层叠各板而成的芯体部，各板间被钎焊接合。另外，在这些各板4的纵向肋2与横向肋3的形成芯体部的部分的外侧，隔着歧管部5一体形成有框部13，通过使这些框部13沿厚度方向层叠而形成散热器的壳体部。
而且，在各板的层叠方向的两端配置有一对端盖9。与此同时，在该例中，在一方的端盖9安装有出入口管道8，该出入口管道8与各板的歧管5连通。而且，在该例中，在上端侧的端盖9的表面上，隔着未图示的绝缘被膜而粘贴有被冷却体6a～6f。作为一例，被冷却体是逆变器等半导体元件。在大多情况下，其输出彼此不同。而且，经由一方的出入口管道8以及歧管5，使制冷剂7在芯体的宽度方向上呈蜿蜒状地流通。而且，借助制冷剂来吸收各被冷却体6a～6f的发热。
实施例1
在此，本发明的特征在于，将板层叠而成的芯体部分。
该芯体由多个相同厚度的第一板4a、在图2中的厚度不同的第二个第二板4b、以及端盖9的层叠体构成。第一板4a的厚度T1全部相同，配置为从端盖9起第二个的第二板4b的厚度T2大于T1。即，T2＞T1。
图5示出此时的制冷剂的流动。
图5的流动与现有型的图6相比，在与端盖9相接的散热效果最高的第一板4a中，在其制冷剂的流动方向的下游侧滞留消失。这被推测为基于第一板4a与第二板4b的厚度的相关关系而产生的。
图7中，基于上述可知，在第一板4a的下游侧产生的制冷剂的高温区域的宽度相比图8的现有型散热器的高温区域的宽度而减少。即，在图7中可知，第一板4a的下游侧的制冷剂的温度为72.25℃以上的厚度与现有型的图8的该宽度相比显著变窄。
需要说明的是，在该例中，也将水用作制冷剂，该流入口的水温为65℃。流量为10L/min，使被冷却体附着于端盖9上，产生300W的发热，对与端盖9相接的第一板4a的表面附近的温度分布进行了研究。而且，在图中，第一板4a的表面的砂粒状所示的部分的范围为74℃以上，以网眼状示出的部分的范围为72.25℃～74℃。
此时的T2/T1的比为2.0。
接着，图9是在分别改变了第二板4b/第一板4a的各厚度的比率时针对图1的各被冷却体6a～6f而研究了现有产品的散热器的热阻与本发明的散热器的热阻的比较的比较例。需要说明的是，此处的热阻是表示温度的传播难易度的值，是指每单位时间且每单位发热量的温度上升，单位为℃/W。
根据图可知，无论在哪个被冷却体6a～6f中，本发明的散热器的热阻都比现有产品的热阻小。
在该实施例中，说明了将直线状的纵向肋与横向肋连结的板。然而，即便是在平面中狭缝和肋呈波形的板(例如参照日本特开2010-114174号)，也可以说是同样的。
实施例2
图4是本发明的另一实施例，将平面形状相同的第一板4a重叠两片而形成第二板4b。通过这种方式，也能够制造图3的实施例所示的层叠芯体型散热器。在该实施例中，作为第二板4b无需使用其他板，因此，能够抑制制造成本。
需要说明的是，在该例中，作为制冷剂7而使用了由散热装置将发动机冷却用的冷却水冷却后的水。另外，也可以代替此而使用其他的液体。
接着，在该例中，在图1中的上表面侧的端盖9配置了被冷却体，但也可以在下表面侧的端盖9配置被冷却体。或者也可以在两个端盖配置被冷却体。在上下两个端盖配置被冷却体的情况下，只要使从各端盖起第二个的各个板的厚度比其他板厚即可。
接着，图10是本发明的又一实施例，该例与图1的实施例的不同之处在于，第一板4a、第二板4b的形状以及端盖9的形状。在图10的实施例的第一板4a、第二板4b不存在歧管，代替于此，由一对盘状的壳体11形成端盖，在壳体11的内侧夹设有层叠芯体，并且形成有歧管5的空间。因此，各第一板4a、第二板4b的宽度形成为缩窄有与歧管5的空间对应的量。
工业实用性
本发明能够用于利用制冷剂将逆变器等半导体冷却的层叠型散热器。
附图标记说明：
1 狭缝；
2 纵向肋；
3 横向肋；
4 板；
4a 第一板；
4b 第二板；
5 歧管；
6 被冷却体；
6a～6f 被冷却体；
7 制冷剂；
8 出入口管道；
9 端盖；
10 滞留区域；
11 壳体；
12 出入口管道；
13 框部。

Claims (7)

1.一种层叠芯体型散热器，其具有多个平坦的板(4)，该多个平坦的板(4)通过对金属平板冲裁多个彼此平行的狭缝(1)而成，在所述狭缝(1)间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋(2)以及将邻接的各纵向肋(2)间连结的横向肋(3)，
所述层叠芯体型散热器具有芯体，该芯体通过如下方式形成：以使所述纵向肋(2)彼此对齐且使横向肋(3)的位置彼此错开的方式层叠各板(4)，且在该层叠方向的两端配置端盖(9)，将各板(4)间接合，
使制冷剂在该芯体的各所述狭缝(1)中向纵向肋(2)方向流通，并在所述端盖(9)的外表面接合有被冷却体(6)，
其中，
所述芯体具有：在层叠方向上邻接且具有相同厚度的多个第一板(4a)；以及在层叠方向上位于从端盖(9)起第二个位置且厚度比所述第一板(4a)厚的第二板(4b)。
2.根据权利要求1所述的层叠芯体型散热器，其中，
第二板(4b)的厚度(T2)/第一板(4a)的厚度(T1)≥1.2。
3.根据权利要求1所述的层叠芯体型散热器，其中，
将平面形状相同的所述第一板(4a)重叠多片而形成第二板(4b)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的层叠芯体型散热器，其特征在于，
所述各板具备：位于所述芯体中的纵向肋(2)的长度方向两端的一对歧管部(5)；以及包围所述芯体及所述歧管部(5)的框部(13)，
框部(13)以及一对歧管部(5)与所述芯体一体成形。
5.一种层叠芯体型散热器，其通过将多个平坦的板(4)以使纵向肋(2)彼此对齐且使横向肋(3)的位置彼此错开的方式层叠而成，该多个平坦的板(4)通过对金属平板冲裁彼此平行的狭缝(1)而成，在所述狭缝(1)间形成有多个彼此平行且细长的所述纵向肋(2)以及将邻接的各纵向肋(2)间连结的所述横向肋(3)，
所述层叠芯体型散热器具有：芯体，其通过将各板(4)间接合而成；以及至少一方形成为盘状的壳体(11)，其以在所述纵向肋(2)的长度方向两端形成一对歧管部(5)的方式将所述芯体收容于内部，
使制冷剂经由所述歧管部(5)而在所述芯体的各所述狭缝(1)中向纵向肋(2)方向流通，被冷却体(6)与所述壳体(11)的外表面接合，
其中，
所述芯体具有：在层叠方向上邻接且具有相同厚度的多个第一板(4a)；以及在层叠方向上位于从壳体(11)起第二个位置且厚度比所述第一板(4a)厚的第二板(4b)。
6.根据权利要求5所述的层叠芯体型散热器，其中，
第二板(4b)的厚度(T2)/第一板(4a)的厚度(T1)≥1.2。
7.根据权利要求5所述的层叠芯体型散热器，其中，
将平面形状相同的所述第一板(4a)重叠多片而形成第二板(4b)。
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