CN110800386B - 散热片 - Google Patents

Abstract

散热片具备：配管，其供冷却后的流体流动；和冷却块，其在一面设置有配管，在另一面安装有发热体。在冷却块的与配管对置的位置形成有：一面与配管接触的接触区域、和在一面与配管之间设置有间隙的非接触区域。接触区域形成于将安装有发热体的区域投影到一面所得到的投影区域内。

Description

散热片

技术领域

本发明涉及具备供冷却流体流动的配管的散热片。

背景技术

以往，在冷却电子部件的散热片中，存在具备供冷却后的流体流动的配管、和由热传导性的材料制成的冷却块的散热片(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中公开了将配管按压于在冷却块设置的设置槽，并通过使其进行塑性变形，从而消除导热块与配管的间隙来提高传热性的散热片。由冷却块和配管构成的散热片的冷却范围一般取决于冷却块的大小、和配管与冷却块的接触面积。

另外，在以往的散热片中存在搭载于具备制冷剂回路的空调机并使制冷剂流入配管来冷却控制装置的电子部件的散热片(例如，参照专利文献2)。在专利文献2的散热片中，通过设置于制冷剂回路的电磁阀的开闭来调节制冷剂的流量。由此，即使在减小了散热片的热容量的情况下，也将电子部件的温度保持在目标温度。

专利文献1：日本专利第4766283号公报

专利文献2：日本专利第5747968号公报

然而，在专利文献1的散热片的构成中存在由于过度的冷却而在发热的电子部件(以下，称为发热体)的周边产生结露的情况。另一方面，在如专利文献2那样减小了散热片的热容量的情况下，温度的下冲和过冲变大，从而难以将发热体保持在目标温度。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的课题所做出的，目的在于提供一种能够防止结露并且可靠地进行冷却的散热片。

本发明的散热片具备：配管，其供冷却后的流体流动；和冷却块，其在一面设置有所述配管，在另一面安装有发热体，在所述冷却块的与所述配管对置的位置形成有：接触区域，其形成于将安装有所述发热体的区域投影到所述一面所得到的投影区域内，并与所述配管接触；和非接触区域，其在所述配管与所述一面之间设置有间隙。

根据本发明的散热片，在冷却块的与配管对置的位置也形成有非接触区域，因此会确保冷却块的热容量。另外，接触区域形成于安装有发热体的区域的投影区域内，因此抑制在周边部过度的冷却。因此根据本发明的散热片，能够抑制结露的产生，并且能够可靠地冷却发热体。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的散热片1设置于空调机400后的状态的回路图。

图2是表示本发明的实施方式1的散热片1的概略结构的俯视图。

图3是表示在本发明的实施方式1的散热片1安装有发热体6的状态的侧视图。

图4是表示图2的A-A剖面的剖视图。

图5是表示图2的B-B剖面的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式2的散热片101的概略结构的俯视图。

图7是表示在本发明的实施方式2的散热片101安装有多个发热体6a、6b的状态的侧视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的散热片1设置于空调机400后的状态的回路图。空调机400具有热源单元200和多个负载单元300。热源单元200具备压缩机211、流路切换装置212以及热源侧热交换器213。此外热源单元200具有控制装置和设置于控制装置的温度传感器7。

压缩机211压缩制冷剂并使其排出。流路切换装置212例如由四通阀等构成，通过制冷运转和制热运转切换制冷剂流路。热源侧热交换器213在从压缩机211排出的制冷剂与空气之间进行热交换，在制冷运转时作为冷凝器发挥功能，在制热运转时作为蒸发器发挥功能。

负载单元300具有负载侧节流装置301和负载侧热交换器302。另外在图1中，相对于一台热源单元200连接有两台负载单元300，但也可以连接有三台以上或者一台负载单元300。负载侧节流装置301例如由电子式膨胀阀或者毛细管等构成，将从热源侧热交换器213流入的制冷剂减压并使其膨胀。负载侧热交换器302在被负载侧节流装置301减压后的制冷剂与空气之间进行热交换，在制冷运转时作为蒸发器发挥功能，在制热运转时作为冷凝器发挥功能。

而且，压缩机211、流路切换装置212、热源侧热交换器213、负载侧节流装置301以及负载侧热交换器302通过制冷剂配管连接，从而构成制冷剂回路的主回路210。作为制冷剂，例如使用水、氟碳化合物(fluorocarbon)、氨或者二氧化碳等。

热源单元200具备旁通回路220，用于使用制冷剂对控制装置的发热体6进行冷却。旁通回路220具有预冷热交换器222、流量调整装置223以及散热片1。预冷热交换器222与热源侧热交换器213一体地构成，热源侧热交换器213的一部分作为预冷热交换器222使用。预冷热交换器222将从主回路210分支并流入的制冷剂冷却。流量调整装置223由开度可变的电子式膨胀阀等构成，将被预冷热交换器222冷却后的制冷剂减压并使其膨胀。散热片1利用被流量调整装置223减压后的制冷剂的冷能，对控制装置的发热体6进行冷却。以下，发热体6是指构成控制装置的多个电子部件中的发热的电子部件。

在旁通回路220中，预冷热交换器222、流量调整装置223以及散热片1由旁通配管221连接。旁通配管221从压缩机211与流路切换装置212之间的高压配管401分支，并与压缩机211的吸入侧的低压配管402连接。另外在图1中，流量调整装置223设置于散热片1的入口侧，但流量调整装置223也可以设置于散热片1的出口侧。在流量调整装置223设置于散热片1的入口侧的情况下，被预冷热交换器222冷却后的制冷剂在流量调整装置223中被减压，进而以温度降低了的状态流入散热片1。

控制装置控制压缩机211的频率、流路切换装置212的切换以及负载侧节流装置301的开度等。另外控制装置具备冷却控制器230，该冷却控制器230基于由温度传感器7检测出的发热体6的温度，控制流量调整装置223的开度。具体而言，冷却控制器230控制为：在发热体6的温度为上限温度以上的情况下，打开流量调整装置223，在发热体6的温度为下限温度以下的情况下，关闭流量调整装置223。例如根据电子部件的耐热温度设定上限温度，根据在发热体6产生结露的温度设定下限温度。

从压缩机211排出的高压气体制冷剂在主回路210流动，并在负载单元300中与空气进行热交换，由此进行制冷或者制热。若发热体6的温度上升至上限温度以上，则冷却控制器230控制为打开流量调整装置223，从压缩机211排出的高压气体制冷剂的一部分流入旁通配管221。

流入到旁通配管221的高压气体制冷剂在预冷热交换器222中被冷却并成为液体制冷剂，被流量调整装置223减压并流入散热片1。流入至散热片1的液体制冷剂吸收在发热体6中产生的热，成为气体制冷剂并向旁通配管221流出。从散热片1流出的气体制冷剂通过旁通配管221被吸入至压缩机211。此时，在发热体6的温度为上限温度以上的情况下，冷却控制器230使制冷剂流入旁通回路220并进行发热体6的冷却，在发热体6的温度为下限温度以下的情况下，冷却控制器230关闭制冷剂向旁通回路220的流入。

图2是表示本发明的实施方式1的散热片1的概略结构的俯视图。图3是表示在本发明的实施方式1的散热片1安装有发热体6的状态的侧视图。图4是表示图2的A-A剖面的剖视图，图5是表示图2的B-B剖面的剖视图。基于图2～图5对散热片1的结构进行详细地说明。

散热片1具备配管2和冷却块3。配管2由传热性的铝或者铜等构成。配管2是圆管，形成为具有曲管部23的U字形，并具有设置于一端侧的流入口21和设置于另一端侧的流出口22。在配管2中，制冷剂沿箭头F方向从流入口21朝向流出口22流动。另外，配管2不限定于上述的U字形的配管，例如也可以是直线状的配管、以形成有多个曲管部23的方式弯曲的配管、或者在流入口21与流出口22之间分支为多个支管的配管。

冷却块3在一面4设置有配管2，在另一面5安装有发热体6。发热体6安装于另一面5的中央。冷却块3例如由铝或者铜等传热性的板状部件构成，在配管2与发热体6之间传导热。在此，冷却块3的纵横尺寸设定为维持所需热容量。纵横尺寸设定为：特别是对于散热片1的使用年限而言，流量调整装置223的使用开闭次数为其允许使用开闭次数以下，并且发热体6的使用温度周期处于不使发热体6本身的寿命降低的范围。

在冷却块3的一面4且在与配管2对置的位置形成有：配管2与一面4接触的接触区域Rj、和在配管2与一面4之间设置有间隙的非接触区域Rs。接触区域Rj形成于将在另一面5安装有发热体6的区域投影至一面4侧所得到的投影区域Rh内。

如图4所示，在接触区域Rj设置有用于设置配管2的设置槽41。设置槽41在箭头Z方向上从冷却块3的一面4以深度D1形成，深度D1例如是与配管2的外周半径相同的长度。另外设置槽41形成为圆弧状，确保与配管2的接触面积。在图2中设置槽41形成有两个，但根据配置于冷却块3上的配管2的平面形状而设定。例如，在使用弯曲的配管的情况下，设置三个以上的设置槽41，在使用具有多个支管的配管的情况下，设置支管数量的设置槽。

如图5所示，在非接触区域Rs设置有凹部42。凹部42在箭头Z方向上从冷却块3的一面4以深度D2形成。凹部42的深度D2设定为仅比设置槽41的深度D1深ΔD深度，以使冷却块3与配管2分离。另外，各凹部42在从配管2的流入口21或者流出口22朝向曲管部23的方向(箭头Y方向)，从冷却块3的边缘部3a设置到与设置槽41相邻的位置为止。

另外，在一面4中沿与箭头Y方向垂直的方向(箭头X方向)形成有凹部42的范围，可以不限定于配置有配管2的范围，或者也可以是冷却块3的箭头X方向的整个区域。形成凹部42的范围也可以根据所需热容量和加工的难易等适当地决定。另外，虽然对凹部42设置有两处的情况进行了说明，但凹部42只要至少形成于一处即可。凹部42的数量和位置也可以根据发热体6的位置和配管2的位置适当地设定。

在制冷剂流入至散热片1后，在非接触区域Rs中，配管2与凹部42分离，因此制冷剂的冷能不向冷却块3传导。另一方面，在接触区域Rj中，配管2与设置槽41接触，因此制冷剂的冷能经由配管2和冷却块3向发热体6传导，从而发热体6被冷却。在此，接触区域Rj形成于投影区域Rh内，因此从配管2到发热体6的距离D3比其他区域短。因此，制冷剂的冷能的大部分向发热体6传导，从而将发热体6充分冷却。另一方面，在冷却块3的周边部3x，距配管2的距离D4比距离D3长。因此，在未安装发热体6的周边部3x，冷却块3的另一面5不会被过度地冷却，从而抑制结露的产生。

如以上那样，在实施方式1中在冷却块3的与配管2对置的位置形成有：一面4与配管2接触的接触区域Rj、和非接触区域Rs。而且，接触区域Rj形成于将安装发热体6的区域投影至一面4所得到的投影区域Rh内。

由此，冷却块3在非接触区域Rs也能够具有容积，因此能够确保所需热容量以上的热容量。另外，将冷却面积限制在投影区域Rh内，因此在安装有发热体6的区域以外的区域，冷却块3的表面不会被过度地冷却。因此，散热片1能够抑制结露的产生，并且能够可靠地冷却发热体6。此外，当在冷却块3的周边部3x安装有不发热的电子部件的情况下，通过抑制周边部3x的结露的产生，能够避免不发热的电子部件短路。进而通过确保冷却块3的热容量，从而发热体6的温度容易维持在目标温度，温度的下冲和过冲变小。因此，流量调整装置223能够减少开闭次数，从而能够抑制发热体6寿命降低。

另外，在接触区域Rj设置有设置配管2的设置槽41，在非接触区域Rs设置有具有设置槽41的深度D1以上的深度D2的凹部42。由此，通过在设置槽41设置配管2，从而冷却块3与配管2的接触面积变大，在接触区域Rj中提高热传导性。另外，即使在设置有设置槽41的情况下，也通过凹部42维持与配管2之间的间隙，因此冷却块3能够容易地构成接触区域Rj和非接触区域Rs。

另外，设置槽41也可以在接触区域Rj设置有多个。由此根据发热体6产生的热量和安装发热体6的位置等，设定配管2的形状和设置槽41的数量，由此散热片1能够具备相对于发热体6最佳的冷却面积和接触区域Rj的位置。

另外，凹部42从冷却块3的边缘部3a形成到与接触区域Rj相邻的位置。由此，通过向一个方向切削冷却块3，从而形成有凹部42，因此易于加工。例如，图2所示的冷却块3通过从各边缘部3a沿箭头Y方向切削而形成。另外，遍布箭头X方向的整个区域的凹部42，通过沿箭头X方向切削而形成。

实施方式2

图6是表示本发明的实施方式2的散热片101的概略结构的俯视图。图7是表示在本发明的实施方式2的散热片101安装有多个发热体6a、6b的状态的侧视图。基于图6和图7对实施方式2的散热片101进行说明。在实施方式1中，散热片1冷却一个发热体6，但在实施方式2中，散热片101冷却多个发热体6a、6b。以下，对于与实施方式1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。

在散热片101中在冷却块103的另一面105安装有发热体6a和发热体6b。将安装发热体6a的区域投影至一面104侧所得到的区域为投影区域Rha，将安装发热体6b的区域投影至一面104侧所得到的区域为投影区域Rhb。

在安装有发热体6a的区域的投影区域Rha内，形成有接触区域Rja，在安装有发热体6b的区域的投影区域Rhb内，形成有接触区域Rjb。在各接触区域Rja、Rjb分别设置有两个设置槽141，在冷却块103共计设置有4个设置槽141。另外，各接触区域Rja、Rjb中的设置槽141的数量只要根据配置于冷却块103上的配管2的平面形状设定即可。

另外，在冷却块103的一面104设置有成为非接触区域Rs的三个凹部142。设置槽141以深度D1形成，凹部142的深度D2设定为仅比设置槽141的深度D1深ΔD深度，以使冷却块103与配管2分离。在箭头Y方向上，在针对各发热体6a、6b设置的各接触区域Rja、Rjb的两端，与接触区域Rja以及/或者接触区域Rjb相邻地设置有各凹部142。即，从曲管部23侧的边缘部103a朝向流入口21和流出口22侧的边缘部103a，按照凹部142、接触区域Rja、凹部142、接触区域Rjb以及凹部142的顺序配置。

如以上那样，在实施方式2中在与多个发热体6a、6b一一对应地形成的多个投影区域Rha、Rhb内，分别设置有接触区域Rja、Rjb。由此，即使在安装有多个发热体6a、6b的情况下，冷却块103通过在非接触区域Rs具有容积，从而能够确保热容量，并且通过将冷却面积限制在各投影区域Rha、Rhb内，从而能够抑制周边部3x过度的冷却。因此散热片101与实施方式1的情况同样，能够抑制结露的产生，并且能够可靠地冷却多个发热体6a、6b。

另外，本发明的实施方式不限定于上述实施方式，而是能够进行各种变更。例如，虽然在图1中示出散热片1搭载于空调机400的情况，但散热片1也可以设置于具有发热体6的任意的装置。另外虽然对通过制冷剂回路的制冷剂来冷却发热体6的情况进行了说明，但并不限定于制冷剂，也可以是通过冷却后的流体来进行冷却的结构。

另外，在实施方式中对在冷却块3形成设置槽41的情况进行了说明，但只要是在接触区域Rj中冷却块3与配管2接触的结构，则可以不设置设置槽41。另外，配管2可以通过钎焊加工而与冷却块3接合，或者也可以通过铆接加工而与冷却块3结合。

另外，对在散热片1安装发热的电子部件(发热体6)的情况进行了说明，但除了发热体6之外，也可以在散热片1安装有不发热或者发热量小的电子部件。在该情况下，不发热或者发热量小的电子部件安装于非接触区域Rs或者周边部3x。

另外，对配管2是圆管的情况进行了说明，但也可以使用扁平管。在该情况下，设置槽41形成为与配管2的剖面形状匹配。另外，对发热体6安装于冷却块3的中央的情况进行了说明，但并不特别地限定于此，也可以设置于任意的位置。接触区域Rj和非接触区域Rs的位置根据安装发热体6的位置来设定。

附图标记说明

1、101…散热片；2…配管；3、103…冷却块；3a、103a…边缘部；3x…周边部；4、104…一面；5、105…另一面；6(6a、6b)…发热体；7…温度传感器；21…入口；22…出口；23…曲管部；41、141…设置槽；42、142…凹部；200…热源单元；210…主回路；211…压缩机；212…流路切换装置；213…热源侧热交换器；220…旁通回路；221…旁通配管；222…预冷热交换器；223…流量调整装置；300…负载单元；301…负载侧节流装置；302…负载侧热交换器；400…空调机；401…高压配管；402…低压配管；Rh、Rha、Rhb…投影区域；Rj、Rja、Rjb…接触区域；Rs…非接触区域。

Claims (6)

1.一种散热片，其特征在于，具备：

配管，其供冷却后的流体流动；和

冷却块，其在一面设置有所述配管，在另一面安装有发热体，

在所述冷却块的与所述配管对置的位置形成有：

接触区域，其形成于将安装有所述发热体的区域投影到所述一面所得到的投影区域内，并与所述配管接触；和

非接触区域，其在所述配管与所述一面之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，

在所述冷却块安装有多个所述发热体，

所述接触区域分别形成于与多个所述发热体一一对应地形成的多个所述投影区域内。

3.根据权利要求1或2所述的散热片，其特征在于，

在所述接触区域设置有供所述配管设置的设置槽，

在所述非接触区域设置有凹部，该凹部的深度设定为比所述设置槽的深度深。

4.根据权利要求3所述的散热片，其特征在于，

所述设置槽在所述接触区域设置有多个。

5.根据权利要求3所述的散热片，其特征在于，

所述凹部从所述冷却块的边缘部形成到与所述接触区域相邻的位置。

6.根据权利要求4所述的散热片，其特征在于，

所述凹部从所述冷却块的边缘部形成到与所述接触区域相邻的位置。

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