CN107924898B - 层叠型散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明在将板层叠而成的散热器中促进热交换。设置制冷剂的流通阻止机构(9)，以使得在层叠方向上与被冷却体(8)充分分离的位置处的板(6)的散热片部(5)的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体(8)接近的各板(6)处的制冷剂的流通阻力。

Description

层叠型散热器
技术领域
本发明涉及对被冷却体(作为一例，逆变器等半导体元件等)进行冷却的紧凑的层叠型散热器。
背景技术
在下述专利文献1中提出了层叠型散热器。
该层叠型散热器构成为，如图11所示，通过对金属平板进行冲压成形而形成一对未图示的歧管，在它们之间穿设有多个狭缝2。在各狭缝2之间，由彼此平行的细长的纵向肋3和将邻接的该纵向肋3间连结的横向肋4形成散热片部，从而构成平坦的板。而且，各板的散热片部以其纵向肋3彼此对齐且横向肋4在板的宽度方向上彼此错开的方式层叠。
在这样的板的层叠体的上下两侧配置有端盖7，在该端盖7上安装有逆变器等半导体元件，并且，使制冷剂经由歧管向各板的散热片部流通。
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
本发明人通过实验明确知晓：当在端盖配置制冷剂的出入口且经由歧管向各板的散热片部供给制冷剂时，越靠近半导体元件则热交换越密集，越在层叠方向上远离该元件则热交换量越减少。
在图6中，在将被冷却体8a、8b、8c配置于端盖(该图中省略)时，热交换密集地进行的范围是由向下方形成为倒梯形形状的砂粒表示的各范围。即，在由网格标记内的倒梯形记载的范围内热交换密集。而且，将该范围表示为砂粒状。
反之，不存在该砂粒状的从下方朝上方立起的梯形的显示部分是不怎么进行热交换的部分。
对此，本发明的课题在于，对热交换密集地进行的部分重点供给制冷剂，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型散热器，其具备多个平坦的板6，该多个平坦的板6通过对各个金属平板设置一对对置的歧管部1并在该歧管部1间冲裁多个彼此平行的狭缝2而成，该多个平坦的板6具有散热片部5，该散热片部5在这些狭缝2之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋3和将邻接的各纵向肋3间连结的横向肋4，
以使各板6的各散热片部5的所述纵向肋3彼此对齐且使横向肋4的位置沿纵向肋3方向彼此错开的方式将各板6层叠，在该层叠方向的两端配置有端盖7，
使制冷剂在该各狭缝2中向纵向肋3方向流通，并在所述端盖7接合有被冷却体8，
其中，
所述层叠型散热器设置有制冷剂的流通阻止机构9，以使得在层叠方向上与所述被冷却体8充分分离的位置处的板6的散热片部5的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体8接近的各板6处的制冷剂的流通阻力。
技术方案2所记载的本发明在技术方案1所记载的层叠型散热器的基础上，其中，
所述层叠型散热器在远离被冷却体8的位置处配置有第二板6a，该第二板6a的外周以及歧管部1与其他各板6对齐，且该第二板6a的所述散热片部5与其他各板6的散热片部5不同，
该第二板6a在被冷却体8的投影位置处形成有多个所述狭缝2，除此以外的部分形成有无狭缝的空白部11，该空白部11为所述流通阻止机构9。
技术方案3所记载的本发明在技术方案1所记载的层叠型散热器的基础上，其中，
所述层叠型散热器在沿层叠方向与被冷却体8充分分离的位置处配置有第三板6b，该第三板6b的外周以及歧管部1与其他各板6对齐，且该第三板6b的所述散热片部5与其他各板6的散热片部不同，
该第三板6b在与制冷剂的流动方向正交的一侧的一部分设置有相对于平面呈直角立起的堵塞壁14，该堵塞壁14为所述流通阻止机构9，
利用所述堵塞壁14来堵塞所述各板6的侧部的、在将被冷却体8向各板6投影时与该投影体分离的位置。
技术方案4所记载的本发明在技术方案1所记载的层叠型散热器的基础上，其中，
所述流通阻止机构9由屏障体15构成，该屏障体15配置在沿层叠方向与被冷却体8充分分离的位置处，该屏障体15的宽度与歧管部1的宽度一致，并且，该屏障体15是与板6不同的构件，在该屏障体15的横截面具有至少L字状部15a，
利用所述屏障体15的L字状部15a来堵塞所述各板6的侧部的、在将所述被冷却体8向各板6投影时与该投影体分离的侧壁的位置。
技术方案5所记载的本发明是一种层叠型散热器，其具备多个平坦的板21，该多个平坦的板21通过对各个金属平板冲裁多个彼此平行的狭缝2而成，该多个平坦的板21具有散热片部5，该散热片部5在这些狭缝2之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋3和将邻接的各纵向肋3间连结的横向肋4，
以使各板21的各散热片部5的所述纵向肋3彼此对齐且使横向肋4的位置沿纵向肋3方向彼此错开的方式将各板21层叠而形成芯体18，
层叠型散热器具有至少一方形成为盘状的壳体19，在该壳体19内收纳有所述芯体18，
使制冷剂在各所述狭缝2中向纵向肋3方向流通，并在所述壳体19接合有被冷却体8，
其中，
所述层叠型散热器设置有制冷剂的流通阻止机构9，以使得在层叠方向上与所述被冷却体8充分分离的位置处的板21的散热片部5的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体8接近的各板21处的制冷剂的流通阻力。
技术方案6所记载的本发明在技术方案5所记载的层叠型散热器的基础上，其中，
所述层叠型散热器在远离被冷却体8的位置处具有第二板21a，该第二板21a的所述散热片部5与其他各板21的散热片部5不同，
该第二板21a在被冷却体8的投影位置处形成有多个所述狭缝2，除此以外的部分形成有无狭缝的空白部11，该空白部11为所述流通阻止机构9。
技术方案7所记载的本发明在技术方案5所记载的层叠型散热器的基础上，其中，
所述层叠型散热器在沿层叠方向与被冷却体8充分分离的位置处配置有第三板21b，该第三板21b的所述散热片部5与其他各板21的散热片部5不同，
该第三板21b在与制冷剂的流动方向正交的一侧的一部分设置有相对于平面呈直角立起的堵塞壁14，该堵塞壁14为所述流通阻止机构9，
利用所述堵塞壁14来堵塞所述各板21的侧部的、在将被冷却体8向各板21投影时与该投影体分离的位置。
技术方案8所记载的本发明在技术方案5所记载的层叠型散热器的基础上，其中，
在所述壳体19内，隔着歧管部20而配置有所述芯体18，在该芯体18与壳体19的内壁之间夹设有与所述板21不同构件的屏障体15，
在该屏障体15的横截面具有至少L字状部15a，利用所述屏障体15的L字状部15a来堵塞所述各板21的侧部的、在将所述被冷却体8向各板21投影时与该投影体分离的侧壁的位置。
发明效果
本发明的层叠型散热器在沿层叠方向与被冷却体8充分分离的位置处，以各板6的散热片部5的制冷剂的流通路越靠各板6的下方越少的方式设置有制冷剂的流通阻止机构9。
因此，能够使制冷剂在接近被冷却体8的板中更加大量地流通，从而促进热交换。
技术方案2所记载的层叠型散热器在上述结构的基础上，该第二板6a在被冷却体8的投影位置形成有多个所述狭缝2，除此以外的部分形成有无狭缝的空白部11。
通过这样构成，流体不会向不怎么有助于冷却的第二板6a的空白部11流通，从而能够使制冷剂向其他部分流通而促进热交换。
技术方案3所记载的层叠型散热器在技术方案1的基础上，其中，该第三板6b在与制冷剂的流动方向正交的一侧的一部分设置有相对于平面呈直角立起的堵塞壁14，利用所述堵塞壁14来堵塞所述各板6的侧部的、在将被冷却体8向各板6投影时与该投影体分离的侧部的位置。
通过这样构成，利用一个第三板6b来堵塞其他板6的侧部，流体不会向不怎么有助于冷却的板6的部分流通，能够使制冷剂向其他部分流通而促进热交换。
技术方案4所记载的层叠型散热器在技术方案1的基础上，其中，具有与板6不同构件的屏障体15，该屏障体15的L字状部15a堵塞各板6的侧部。
根据该发明，能够使所有的板6的形状相同，并且利用屏障体15来阻止不怎么有助于各板6的冷却的部分的制冷剂的流通，由此在热交换器整体中能够促进热交换。
技术方案5～技术方案8所记载的层叠型散热器在壳体19内收纳有由板21的层叠体构成的芯体18。因此，能够提供构造简单且制造及组装容易的层叠型散热器。
附图说明
图1是本发明的层叠型散热器的分解立体图。
图2是表示其组装状态的立体图。
图3是图2的III-III向视剖视图。
图4是示出本发明的第二实施例所使用的第三板6b以及使用该第三板6b的散热器的芯体的立体图。
图5是本发明的第三实施例的屏障体15以及使用该屏障体15的散热器的芯体的立体图。
图6是示出散热器的纵剖面中的热交换区域的说明图。
图7是示出本发明的散热器与现有型散热器之间的热阻的差异的说明图。
图8是本发明的第四实施例的层叠型散热器的分解立体图。
图9是本发明的第五实施例的层叠型散热器的分解立体图。
图10是本发明的第六实施例的层叠型散热器的分解立体图。
图11是现有型的层叠型散热器的主要部分立体图。
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。
实施例1
图1是本发明的散热器的分解立体图，图2示出其组装状态，图3是其纵向剖视图。
在该例中，由多个板6和第二板6a的层叠体形成芯体，在该芯体的上下两端配置有端盖7。而且，各板间通过钎焊而一体地接合。
位于端盖7侧的板6是图11所示的现有型的板，在金属平板的宽度方向两侧形成有彼此平行的一对歧管部1，在各歧管部1间配置有散热片部5。散热片部5如现有的图11那样形成，排列有多个狭缝2，在各狭缝2间配置有纵向肋3，并且，利用横向肋4将各纵向肋3间连结。而且，各狭缝2彼此对齐地层叠，并且，各横向肋4在邻接的各个板中配置在彼此不同的位置。
接着，如图1所示，配置在远离端盖7的位置的第二板6a位于层叠方向的下方。即，是相对于具有被冷却体8的端盖7更为分离地配置的第二板6a，在歧管部1间交替地配置有散热片部5与空白部11。在该例中，8a～8c这三个被冷却体8与端盖7上接合，但被冷却体的个数不局限于此。
在该例中，在上侧的端盖7配置有一对出入口管道16，该一对出入口管道16与各板6以及第二板6a的一对歧管部1连通。而且，如图2所示，在该例中，在上侧的端盖7配置有被冷却体8a～8c(作为一例，半导体元件)。而且，从一对歧管部1的一方侧向各板6以及第二板6a的各歧管部1供给制冷剂17，制冷剂17在该散热片部5内的狭缝2沿上下方向蜿蜒，从一方的歧管部1向另一方的歧管部1流通。
此时，制冷剂17在接近上侧的端盖7的板6中，均匀地在各散热片部5的狭缝内流通。然而，在与上侧的端盖7更为分离的第二板6a中，制冷剂17不在空白部11(构成本发明的流通阻止机构9)中流通，而仅在第二板6a的散热片部5的部分流通。而且，向散热片部5集中地供给制冷剂17。由此，在图6中的热交换少的区域(从下呈梯形形状立起的部分)，制冷剂仅向散热片部5供给而不向空白部11供给。由此，能够更加有效地向散热片部5供给制冷剂，促进整体上的热交换。
需要说明的是，在上述实施例中，仅在上侧的端盖7配置有被冷却体8a～8c，但也可以一同在下侧的端盖7配置被冷却体。在该情况下，在中间高度配置多个第二板6a，在其两端侧配置通常的板6的层叠体。
实施例2
接着，图4示出本发明的第二实施例的散热器的芯体部分以及用于该芯体部分的第三板6b。
在该例中，在位于最下端的第三板6b的中间设置有一对空白部11，并且，在该空白部11的宽度方向的两侧立起堵塞壁14，该结构构成本发明的流通阻止机构9。在该例中，仅位于层叠方向最下端的板为第三板6b，除此以外全部由现有的板6的层叠体构成。位于最下端的第三板6b的堵塞壁14如图4(B)那样将位于下方的板6的两侧堵塞。而且，供给到各歧管部1的制冷剂被堵塞壁14阻止了向散热片内部的流通。在该例中，在位于最上端的未图示的端盖也配置有被冷却体。
需要说明的是，在上端盖与下端盖的两侧配置有被冷却体的情况下，在位于中间的未图示的两片第三板6b安装上下反方向的堵塞壁14。
实施例3
接着，图5是本发明的第三实施例，在该例中由通常的板6的层叠体形成芯体，在该各歧管部1配置有图5(A)所示的屏障体15。该屏障体15的宽度与歧管部1的宽度相等，长度与在图6中从下方朝上方呈梯形形状配置的底边的长度相等。而且，在图6的朝上的梯形形状的位置配置屏障体15。该屏障体15形成本发明的流通阻止机构9。需要说明的是，在图5中，该例也是在未图示的上端盖配置被冷却体的例子，也可以在下端盖配置被冷却体。在该情况下，在位于中间的板部分配置上下反方向的屏障体15。而且，由各个L字状部15a将各板6的散热片部5的一部分局部堵塞。
由此，有效地将歧管部1内的制冷剂向L字状部15a以外的部分供给以促进热交换。
接着，图7示出现有型散热器的热阻与本发明(图2的被冷却体8的配置)的散热器的热阻的比较。在该图中，在被冷却体8a～8c的各元件的任一元件中，本发明的热阻都小于现有型的热阻。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。
在该图中，条形图的白色部分是现有的层叠型散热器的热阻，这在各板中是相同的。与此相对，本发明的散热器的热阻由各条形图的斜线示出。作为一例，在被冷却体8a中，现有产品的情况下的热阻为0.194℃/W。与此相对，本发明的热阻为0.193℃/W。
实施例4
接着，图8是本发明的第四实施例的分解立体图。该实施例与图1的发明不同之处在于，去掉了图1的各板6的外周的框部。由该板21的层叠体形成芯体18，将该芯体18内装于壳体19。在该例中，该壳体利用外周的凸缘部密封一对盘状的板，在端部突设有一对出入口管道16。在该例中，空白部11存在于无框的第二板21a的两处位置，该空白部11形成流通阻止机构9。
实施例5
接着，图9是本发明的第五实施例的分解立体图，该实施例与图4的发明的不同之处在于，去掉了图4的各板6的外周的框部。
实施例6
接着，图10是本发明的第六实施例的分解立体图，该实施例与图5的发明的不同之处在于，去掉了图5的各板6的外周的框部。
工业实用性
本发明能够用于逆变器等半导体的冷却。
附图标记说明：
1 歧管部；
2 狭缝；
3 纵向肋；
4 横向肋；
5 散热片部；
6 板；
6a 第二板；
6b 第三板；
7 端盖；
8 被冷却体；
8a、8b、8c 被冷却体；
9 流通阻止机构；
11 空白部；
14 堵塞壁；
15 屏障体；
15a L字状部；
16 出入口管道；
17 制冷剂；
18 芯体；
19 壳体；
20 歧管部；
21 板；
21a 第二板；
21b 第三板。

Claims (4)

1.一种层叠型散热器，其具备多个平坦的板(6)，该多个平坦的板(6)通过对各个金属平板设置一对对置的歧管部(1)并在该歧管部(1)间冲裁多个彼此平行的狭缝(2)而成，该多个平坦的板(6)具有散热片部(5)，该散热片部(5)在这些狭缝(2)之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋(3)和将邻接的各纵向肋(3)间连结的横向肋(4)，
以使各板(6)的各散热片部(5)的所述纵向肋(3)彼此对齐且使横向肋(4)的位置沿纵向肋(3)方向彼此错开的方式将各板(6)层叠，在该层叠方向的两端配置有端盖(7)，
使制冷剂在该各狭缝(2)中向纵向肋(3)方向流通，并在所述端盖(7)接合有被冷却体(8)，
其中，
所述层叠型散热器设置有制冷剂的流通阻止机构(9)，以使得在层叠方向上与所述被冷却体(8)充分分离的位置处的板(6)的散热片部(5)的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体(8)接近的各板(6)处的制冷剂的流通阻力，
所述层叠型散热器在远离被冷却体(8)的位置处具有第二板(6a)，该第二板(6a)的外周以及歧管部(1)与其他各板(6)对齐，且该第二板(6a)的所述散热片部(5)与其他各板(6)的散热片部(5)不同，
该第二板(6a)在被冷却体(8)的投影位置处形成有多个所述狭缝(2)，除此以外的部分形成有无狭缝的空白部(11)，该空白部(11)为所述流通阻止机构(9)。
2.一种层叠型散热器，其具备多个平坦的板(6)，该多个平坦的板(6)通过对各个金属平板设置一对对置的歧管部(1)并在该歧管部(1)间冲裁多个彼此平行的狭缝(2)而成，该多个平坦的板(6)具有散热片部(5)，该散热片部(5)在这些狭缝(2)之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋(3)和将邻接的各纵向肋(3)间连结的横向肋(4)，
以使各板(6)的各散热片部(5)的所述纵向肋(3)彼此对齐且使横向肋(4)的位置沿纵向肋(3)方向彼此错开的方式将各板(6)层叠，在该层叠方向的两端配置有端盖(7)，
使制冷剂在该各狭缝(2)中向纵向肋(3)方向流通，并在所述端盖(7)接合有被冷却体(8)，
其中，
所述层叠型散热器设置有制冷剂的流通阻止机构(9)，以使得在层叠方向上与所述被冷却体(8)充分分离的位置处的板(6)的散热片部(5)的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体(8)接近的各板(6)处的制冷剂的流通阻力，
所述层叠型散热器在沿层叠方向与被冷却体(8)充分分离的位置处配置有第三板(6b)，该第三板(6b)的外周以及歧管部(1)与其他各板(6)对齐，且该第三板(6b)的所述散热片部(5)与其他各板(6)的散热片部不同，
该第三板(6b)在与制冷剂的流动方向正交的一侧的一部分设置有相对于平面呈直角立起的堵塞壁(14)，该堵塞壁(14)为所述流通阻止机构(9)，
利用所述堵塞壁(14)来堵塞所述各板(6)的侧部的、在将被冷却体(8)向各板(6)投影时与该投影体分离的位置，
所述第三板(6b)与所述堵塞壁(14)一体地形成。
3.一种层叠型散热器，其具备多个平坦的板(21)，该多个平坦的板(21)通过对各个金属平板冲裁多个彼此平行的狭缝(2)而成，该多个平坦的板(21)具有散热片部(5)，该散热片部(5)在这些狭缝(2)之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋(3)和将邻接的各纵向肋(3)间连结的横向肋(4)，
以使各板(21)的各散热片部(5)的所述纵向肋(3)彼此对齐且使横向肋(4)的位置沿纵向肋(3)方向彼此错开的方式将各板(21)层叠而形成芯体(18)，
层叠型散热器具有至少一方形成为盘状的壳体(19)，在该壳体(19)内收纳有所述芯体(18)，
使制冷剂在各所述狭缝(2)中向纵向肋(3)方向流通，并在所述壳体(19)接合有被冷却体(8)，
其中，
所述层叠型散热器设置有制冷剂的流通阻止机构(9)，以使得在层叠方向上与所述被冷却体(8)充分分离的位置处的板(21)的散热片部(5)的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体(8)接近的各板(21)处的制冷剂的流通阻力，
所述层叠型散热器在远离被冷却体(8)的位置处具有第二板(21a)，该第二板(21a)的所述散热片部(5)与其他各板(21)的散热片部(5)不同，
该第二板(21a)在被冷却体(8)的投影位置处形成有多个所述狭缝(2)，除此以外的部分形成有无狭缝的空白部(11)，该空白部(11)为所述流通阻止机构(9)。
4.一种层叠型散热器，其具备多个平坦的板(21)，该多个平坦的板(21)通过对各个金属平板冲裁多个彼此平行的狭缝(2)而成，该多个平坦的板(21)具有散热片部(5)，该散热片部(5)在这些狭缝(2)之间形成有多个彼此平行且细长的纵向肋(3)和将邻接的各纵向肋(3)间连结的横向肋(4)，
以使各板(21)的各散热片部(5)的所述纵向肋(3)彼此对齐且使横向肋(4)的位置沿纵向肋(3)方向彼此错开的方式将各板(21)层叠而形成芯体(18)，
层叠型散热器具有至少一方形成为盘状的壳体(19)，在该壳体(19)内收纳有所述芯体(18)，
使制冷剂在各所述狭缝(2)中向纵向肋(3)方向流通，并在所述壳体(19)接合有被冷却体(8)，
其中，
所述层叠型散热器设置有制冷剂的流通阻止机构(9)，以使得在层叠方向上与所述被冷却体(8)充分分离的位置处的板(21)的散热片部(5)的制冷剂的流通阻力大于与被冷却体(8)接近的各板(21)处的制冷剂的流通阻力，
所述层叠型散热器在沿层叠方向与被冷却体(8)充分分离的位置处配置有第三板(21b)，该第三板(21b)的所述散热片部(5)与其他各板(21)的散热片部(5)不同，
该第三板(21b)在与制冷剂的流动方向正交的一侧的一部分设置有相对于平面呈直角立起的堵塞壁(14)，该堵塞壁(14)为所述流通阻止机构(9)，
利用所述堵塞壁(14)来堵塞所述各板(21)的侧部的、在将被冷却体(8)向各板(21)投影时与该投影体分离的位置，
所述第三板(21b)与所述堵塞壁(14)一体地形成。
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