CN209949734U

CN209949734U - 冷却装置

Info

Publication number: CN209949734U
Application number: CN201920307820.3U
Authority: CN
Inventors: 中江伸也; 莳田昭彦; 竹下英伸; 杉山知嗣
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: US11236738B2; US20190307020A1; JP2019179832A

Abstract

本实用新型提供一种冷却装置。冷却装置包括：冷板，所述冷板的下表面与发热元件接触，并且在内部具有供制冷剂流通的第1制冷剂流路；热交换器，所述热交换器具有冷却用的散热片和供所述制冷剂流通的第2制冷剂流路；以及泵，所述泵与所述第1制冷剂流路以及所述第2制冷剂流路连接，并使所述制冷剂循环，所述热交换器配置在所述冷板上，所述泵与所述热交换器相邻配置。

Description

冷却装置

技术领域

本实用新型涉及冷却装置。

背景技术

以往的冷却装置例如记载于日本公开公报特开2004-304076号公报。电子元件冷却装置包括散热器、热交换器以及电动泵。散热器包括：安装有应冷却的电子元件的电子元件安装面；以及液体作为制冷剂流动的制冷剂流路。热交换器具有供制冷剂流动的液体流路，液体流路被空冷而冷却制冷剂。电动泵对制冷剂赋予移动能量，使制冷剂在散热器与热交换器之间循环。

但是，日本公开公报特开2004-304076号公报所公开的冷却装置借助管而连接散热器、热交换器以及电动泵，存在冷却装置整体大型化的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够小型化的冷却装置。

本实用新型的例示性的实施方式中的冷却装置包括冷板、热交换器以及泵。冷板的下表面与发热元件接触，并且在内部具有供制冷剂流通的第1制冷剂流路。热交换器具有冷却用的散热片和供所述制冷剂流通的第2制冷剂流路。泵与所述第1制冷剂流路以及所述第2制冷剂流路连接，并使所述制冷剂循环。所述热交换器配置在所述冷板上，所述泵与所述热交换器相邻配置。

在上述实施方式中，所述泵借助所述散热片配置在所述冷板上。

在上述实施方式中，所述散热片和所述冷板由分体的部件形成，所述散热片的下端与所述冷板的上表面接触。

在上述实施方式中，所述冷板具有：板状的底壁部；覆盖所述底壁部的上表面的上壁部；以及连接所述底壁部以及所述上壁部的周缘的侧壁部，所述第1制冷剂流路形成于被所述底壁部、所述上壁部以及所述侧壁部包围的内部空间内，所述散热片的下端与所述上壁部的上表面接触。

在上述实施方式中，所述第2制冷剂流路的一部分与所述上壁部由相同的部件形成。

所述冷板具有：板状的底壁部；覆盖所述底壁部的上表面的上壁部；以及连接所述底壁部以及所述上壁部的周缘的侧壁部，所述第1制冷剂流路形成于被所述底壁部、所述上壁部以及所述侧壁部包围的内部空间内，所述热交换器具有下表面与所述上壁部的上表面接触的板状的基座部，所述散热片的下端与所述基座部的上表面接触。

在所述上壁部的下表面配置有向下方突出的肋。

在上述实施方式中，所述泵配置于所述上壁部上的角部。

在上述实施方式中，俯视观察时，所述冷板形成为矩形，所述散热片沿所述冷板的短边方向延伸。

在上述实施方式中，所述第2制冷剂流路沿相对于所述散热片的排列方向倾斜的方向延伸。

在上述实施方式中，所述第2制冷剂流路由中空的管构成，所述管的截面被形成为扁平状，所述管的截面中的长径的一端与所述冷板的上表面之间的距离同所述长径的另一端与所述冷板的上表面之间的距离不同。

在上述实施方式中，所述冷板具有：流入口，所述流入口配置于所述第1制冷剂流路的一端侧，并供制冷剂流入到所述第1制冷剂流路内；流出口，所述流出口配置于所述第1制冷剂流路的另一端侧，并供制冷剂从所述第1制冷剂流路流出；以及多个叶片，所述多个叶片并列配置在所述第1制冷剂流路内，所述制冷剂从所述流入口在所述第1制冷剂流路内经由所述叶片向所述流出口流通，所述冷板具有：第1区域，在所述第1区域内，多个所述叶片的所述流出口侧的端部与所述叶片的并列方向平行地排列；以及第2区域，在所述第2区域内，多个所述叶片的所述流出口侧的端部在与所述叶片的并列方向交叉的方向上排列。

根据例示性的本实用新型，能够提供一种小型化的冷却装置。

有以下的本实用新型优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是本实用新型的第1实施方式所涉及的冷却装置的立体图。

图2是本实用新型的第1实施方式所涉及的冷却装置的俯视图。

图3是图2中的A-A线截面立体图。

图4是示出本实用新型的第1实施方式所涉及的冷却装置的冷板的上壁部的仰视图。

图5是示出本实用新型的第1实施方式所涉及的冷却装置的冷板的底壁部的俯视图。

图6是本实用新型的第2实施方式所涉及的冷却装置的截面立体图。

图7是示出本实用新型的第2实施方式所涉及的冷却装置的冷板的上壁部的仰视图。

图8是本实用新型的第3实施方式所涉及的冷却装置的立体图。

图9是本实用新型的第4实施方式所涉及的冷却装置的第2制冷剂流路的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的例示性的实施方式进行说明。另外，在本申请中，将热交换器20配置于冷板10的方向称作“上侧”，将与配置热交换器20的方向相反的一侧称作“下侧”。并且，在本申请中，将热交换器20配置于冷板10的方向称作“上下方向”，将与“上下方向”垂直的方向称作“水平方向”，来对各部分的形状以及位置关系进行说明。但是，这只是为了便于说明而对上下方向以及水平方向进行的定义，并不限定本技术方案所涉及的冷却装置1在制造时以及使用时的朝向。

并且，在本申请中，“平行的方向”还包含大致平行的方向。并且，在本申请中，“垂直的方向”还包含大致垂直的方向。

对本实用新型的例示性的一实施方式的冷却装置进行说明。图1、图2是本实用新型的实施方式所涉及的冷却装置1的立体图以及俯视图。并且，图3是图2中的A-A线截面立体图。

冷却装置1具有冷板10、热交换器20以及泵30。热交换器20以及泵30配置在冷板10上。热交换器20的下表面与冷板10的上表面接触。泵30与热交换器20相邻配置。

冷板10由铜或铝等导热性较高的金属构成，具有底壁部12、上壁部13以及侧壁部14。在本实施方式中，在俯视观察时，冷板10呈矩形。即，在俯视观察时，底壁部12以及上壁部13呈沿水平方向扩展的矩形板状。另外，本实施方式的底壁部12以及上壁部13在俯视观察时呈四边形，但是并不限于此，例如也可以在俯视观察时呈具有多个角的多边形或圆形。发热元件H与底壁部12的下表面接触。

侧壁部14连接底壁部12以及上壁部13的周缘。侧壁部14具有：从底壁部12的周缘向上方延伸的第1侧壁部14a；以及从上壁部13的周缘向下方延伸的第2侧壁部14b。第1侧壁部14a的上表面与第2侧壁部14b的下表面接合。

如图3所示，在被底壁部12、上壁部13以及侧壁部14包围的内部空间内形成有长方体状的第1制冷剂流路11。并且，在上壁部13设置有沿上下方向贯通的流入口13a以及后述的流出口13b。经由流入口13a流入到第1制冷剂流路11内的制冷剂经由流出口13b从第1制冷剂流路11流出。即，冷板10具有板状的底壁部12、覆盖底壁部12的上表面的上壁部13以及连接底壁部12以及上壁部13的周缘的侧壁部14，第1制冷剂流路11形成于被底壁部12、上壁部13以及侧壁部14包围的内部空间内。在本实施方式中，制冷剂是液体，例如使用乙二醇水溶液或丙二醇水溶液之类的防冻液或纯水等。

热交换器20具有冷却用的多个散热片21以及第2制冷剂流路22。散热片21形成为平板状，从上壁部13的上表面竖立并沿冷板10的水平方向延伸。在本实施方式中，冷板10具有长度方向X和短边方向Y，多个散热片21沿短边方向Y延伸。

散热片21的下端与上壁部13的上表面接触。由此，提高从上壁部13朝向散热片21的导电性。另外，散热片21和上壁部13可以是分体的部件，也可以是相同的部件。在本实施方式中，散热片21是与上壁部13分体的部件。散热片21的下端例如通过焊接而与上壁部13的上表面接合。

在散热片21是与上壁部13相同的部件的情况下，例如对上壁部13的上表面进行切削加工而形成散热片21。另外，在散热片21与上壁部13是分体的部件的情况下，与上述的冷板10同样地，优选散热片21是铜或铝等导电性较高的金属。通过散热片21由与冷板10相同的导电性较高的金属形成，能够将来自冷板10的热高效地传递到散热片21。

并且，多个散热片21在冷板10的长度方向X上以等间隔平行地排列。在上壁部13的角部设置有俯视观察时形成为矩形的设置区域21a。在设置区域21a内配置有泵30。并且，在将泵30设置于设置区域21a内的状态下，泵30的上端比配置于除设置区域21a以外的区域的散热片21的上端低。

在本实施方式中，在设置区域21a内配置有散热片21的一部分。配置于设置区域21a内的散热片21的上下方向的高度形成为比设置区域21a以外的区域的散热片21的上下方向的高度低。在设置区域21a内，泵30借助散热片21配置在冷板10上。在泵30的下表面与上壁部13的上表面之间形成有由散热片21分隔的气体流路21b，冷却风还被输送到气体流路21b内。由此，能够在设置区域21a内提高散热器20的冷却性能。另外，设置区域21a的形状也可以根据泵30的形状而改变。并且，也可以在设置区域21a内不配置散热片21。在该情况下，泵30的下表面与上壁部13的上表面接触。

第2制冷剂流路22在长方体状的筒状部23的内部呈圆柱状形成。筒状部23配置于冷板10的上方，并与冷板10的上壁部13一体地形成。因此，第2制冷剂流路22的一部分与上壁部13由相同的部件形成。第2制冷剂流路22的一端与流入口13a连通，第2制冷剂流路22的另一端与后述的泵30的排出口31b连通。并且，筒状部23的上表面以及侧面与散热片21接触，能够借助散热片21高效地冷却在第2制冷剂流路22内流通的制冷剂。

在第2制冷剂流路22内流动的制冷剂通过在散热片21之间流动的空气与筒状部23碰撞而被冷却。在本实施方式中，第2制冷剂流路22相对于散热片21的排列方向(长度方向X)倾斜，并沿水平方向延伸。由此，能够较长地形成第2制冷剂流路22的流路，制冷剂在第2制冷剂流路22内流通的时间加长。因而，制冷剂在筒状部23的内部被冷却更长的时间。因此，能够更加高效地冷却制冷剂。

例如，本实施方式中的泵30是离心型泵，在长方体状的框体31的内部具有制冷剂的流路31d。在流路31d内配置有叶轮(未图示)。在框体31的下表面形成有吸入口31a。在框体31的侧面开出了向外侧突出并与流路31d连通的排出口31b。

泵30的叶轮被支承为能够以在上下方向上延伸的中心轴线为中心旋转，并与马达的旋转轴连接。叶轮通过驱动马达而旋转，从吸入口31a流入的制冷剂从排出口31b排出。

泵30的吸入口31a与在上壁部13中开口的流出口13b在上下方向上连接。由此，能够使制冷剂的流通顺畅，降低泵30的耗电。并且，泵30配置在冷板10上，排出口31b与筒状部23连接。由此，泵30与热交换器20相邻配置。因而，能够使冷板10、热交换器20以及泵30一体化，从而使冷却装置1整体小型化。

而且，冷板10、热交换器20以及泵30直接连接，能够削减连接彼此的管等部件。由此，能够将冷却装置1容易地安装于具有发热元件H的实机。

泵30配置于设置区域21a。即，泵30配置于上壁部13上的角部。由此，能够更长地形成第2制冷剂流路22的流路。并且，在本实施方式中，在短边方向Y的与设置区域21a相反的一侧配置有送风机(未图示)，如箭头D(参照图2)所示，从送风机向热交换器20的侧面输送沿短边方向Y流通的冷却风。

即，在冷却风的流动方向上的散热片21的下游侧配置有泵30。由此，散热片21的直接与冷却风接触的表面积增大。由此，提高热交换器20的冷却性能。并且，通过散热片21沿短边方向Y延伸，与沿长度方向X延伸的情况相比，能够增大散热片21的直接与冷却风接触的表面积。

图4是上壁部13的仰视图，图5是底壁部12的俯视图。另外，在图5中用虚线示出了设置于上壁部13的流入口13a以及流出口13b。上壁部13具有沿上下方向贯通的流入口13a以及流出口13b。流入口13a以及流出口13b是与第1制冷剂流路连通并供制冷剂流动的通道。在第1制冷剂流路11的内部设置有叶片12a。叶片12a设置于底壁部12的上表面。并且，在底壁部12中的流入口13a以及流出口13b的正下方沿短边方向Y延伸地设置有叶片12a的非形成区域。

叶片12a沿冷板10的长度方向X延伸，并在短边方向Y上以等间隔平行地排列配置有多个。

从流入口13a流入到第1制冷剂流路11内的制冷剂在底壁部12上沿短边方向扩展，并在叶片12a之间流通。在叶片12a之间流通的制冷剂在第1制冷剂流路11整体内扩展，并从流出口13b流出。由此，冷板10的整个下表面被制冷剂冷却。

制冷剂从流入口13a在第1制冷剂流路11内经由叶片12a向流出口13b流通。冷板10具有第1区域12b以及第2区域12c。详细地说，在冷板10的底壁部12根据叶片12a的流出口13b侧的端部的配置而设置有第1区域12b以及第2区域12c。在第1区域12b内，叶片12a的端部与叶片12a的并列方向(短边方向Y)平行地排列。在第2区域12c内，叶片12a的端部在与叶片12a的并列方向(短边方向Y)交叉的方向上排列。

优选在第1区域12b内叶片12a的各端部配置于与流出口13b的中心之间的距离大致相同的位置。由此，能够使从第1区域12b流入到流出口13b的制冷剂的流通顺畅。

发热元件H与底壁部12的下表面接触(参照图3)。此时，优选发热元件H配置于底壁部12的在上下方向上与第1制冷剂流路11相对的下表面。通过发热元件H与第1制冷剂流路11在上下方向上相对配置，能够将从发热元件H发出的热高效地传递到在第1制冷剂流路11内流通的制冷剂。

并且，更优选发热元件H位于配置有叶片12a的区域的下方。即，发热元件H位于叶片12a的叶片12a所延伸的长度方向X的宽度的内侧并且叶片12a的叶片12a所排列的短边方向Y的排列宽度的内侧。通过在与该区域重合的位置处配置发热元件H，能够更加高效地冷却发热元件H。

而且，更优选发热元件H配置在与连接流入口13a和流出口13b的线重合的位置处。被热交换器20冷却的制冷剂的流速在连接流入口13a与流出口13b的线的周边最快。因此，通过在该线上配置发热元件H，能够更加高效地冷却发热元件H。

使CPU等应冷却的发热元件与冷板10的底壁部12的下表面接触，并驱动泵30。由此，制冷剂在第1制冷剂流路11以及第2制冷剂流路22内循环。发热元件的发热传递到冷板10的底壁部12。传递到底壁部12的热经由上壁部13传递到散热片21，并且经由在第1制冷剂流路11以及第2制冷剂流路22内流通的制冷剂而传递到散热片21。由此，能够借助散热片21进行散热，从而能够抑制发热元件的温度上升。

并且，通过在热交换器20的侧方配置送风机(未图示)，如箭头D所示，沿散热片21所延伸的方向(短边方向Y)输送冷却风，促进借助散热片21的散热，更加提高热交换器20的冷却性能。

接下来，对本实用新型的第2实施方式进行说明。图6是第2实施方式的冷却装置1的截面立体图，图7是上壁部13的仰视图。为便于说明，对与前述的图1～图5所示的第1实施方式相同的部分标注同一符号。在第2实施方式中，在上壁部13的下表面配置有多个肋13c，这一点与第1实施方式不同。其他部分与第1实施方式相同。

肋13c从上壁部13的下表面朝向下方突出。并且，在本实施方式中，肋13c沿冷板10的长度方向X延伸，并在短边方向Y上以等间隔平行地排列配置有多个。肋13c的间隔比叶片12a的间隔宽。并且，在叶片12a与肋13c之间形成有上下方向的间隙。

肋13c是被容纳在第1制冷剂流路11的空间内的部位。由此，增加上壁部13的与制冷剂接触的表面积。因此，传递到底壁部12的由发热元件产生的热更加高效地传递到散热片21侧。

流入口13a以及流出口13b配置于与肋13c重合的位置。而且，流入口13a以及流出口13b分开配置在肋13c沿长度方向X延伸的一侧和另一侧。通过分开配置在肋13c沿长度方向X延伸的一侧和另一侧，能够关于制冷剂流动的方向增加肋13c的与制冷剂接触的表面积。由此，能够高效地从制冷剂向肋13c传递热。而且，优选流入口13a和流出口13b配置在相对于短边方向Y远离的位置处。

另外，肋13c可以只配置有1个，也可以只配置于上壁部13的下表面的一部分。

接下来，对本实用新型的第3实施方式进行说明。图8是第3实施方式的冷却装置1的立体图。为便于说明，对与前述的图1～图5所示的第1实施方式相同的部分标注同一符号。在第3实施方式中，热交换器20具有板状的基座部24，这一点与第1实施方式不同。其他部分与第1实施方式相同。

在基座部24的上表面设置有多个散热片21以及筒状部23。散热片21的下端与基座部24的上表面接触。并且，基座部24的下表面以及上壁部13的上表面平坦地形成，基座部24与上壁部13接合。即，热交换器20具有下表面与上壁部13的上表面接触的板状的基座部24，散热片21的下端与基座部24的上表面接触。由此，通过由分体的部件形成热交换器20和冷板10，容易地进行散热片21的安装作业。

接下来，对本实用新型的第4实施方式进行说明。图9是第4实施方式的冷却装置1的第2制冷剂流路22的剖视图。为便于说明，对与前述的图1～图5所示的第1实施方式相同的部分标注同一符号。在第4实施方式中，第2制冷剂流路22由与上壁部13不同的部件形成，这一点与第1实施方式不同。其他部分与第1实施方式相同。

第2制冷剂流路由中空的管25构成。管25的截面形成为扁平状，管25的截面中的长径L的一端与上壁部13的上表面之间的距离W1同长径L的另一端与上壁部13的上表面之间的距离W2不同。通过从管25的长径L1与上壁部13的上表面之间的距离较短的一侧朝向较长的一侧沿箭头D方向输送冷却风，管25的直接与冷却风接触的表面积增大。并且，冷却风在管25上顺畅地流通。因而，更加提高热交换器20的冷却性能。在本实施方式中，管25的下端与上壁部13的上表面接触，但是管25的下端也可以隔着间隙而与上壁部13的上表面相对。

上述实施方式只是本实用新型的例示。实施方式的结构也可以在不超出本实用新型的技术思想的范围内适当地变更。并且，实施方式也可以在可能的范围内组合而实施。

在上述实施方式中，使用了离心型泵30，但是也可以使用隔膜型、级联型等泵。并且，俯视观察时，冷板10形成为矩形，但是也可以是圆形或平行四边形等四边形。

本实用新型的马达例如能够利用于对微型计算机等电子元件进行冷却的冷却装置。

Claims

1.一种冷却装置，其包括：

冷板，所述冷板的下表面与发热元件接触，并且在该冷板的内部具有供制冷剂流通的第1制冷剂流路；

热交换器，所述热交换器具有冷却用的散热片和供所述制冷剂流通的第2制冷剂流路；以及

泵，所述泵与所述第1制冷剂流路以及所述第2制冷剂流路连接，并使所述制冷剂循环，

其特征在于，

所述热交换器配置在所述冷板上，

所述泵与所述热交换器相邻配置。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述泵借助所述散热片配置在所述冷板上。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述散热片和所述冷板由分体的部件形成，

所述散热片的下端与所述冷板的上表面接触。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述冷板具有：板状的底壁部；覆盖所述底壁部的上表面的上壁部；以及连接所述底壁部以及所述上壁部的周缘的侧壁部，

所述第1制冷剂流路形成于被所述底壁部、所述上壁部以及所述侧壁部包围的内部空间内，

所述散热片的下端与所述上壁部的上表面接触。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，

所述第2制冷剂流路的一部分与所述上壁部由相同的部件形成。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述热交换器具有下表面与所述上壁部的上表面接触的板状的基座部，

所述散热片的下端与所述基座部的上表面接触。

7.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，

在所述上壁部的下表面配置有向下方突出的肋。

8.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，

所述泵配置于所述上壁部上的角部。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

俯视观察时，所述冷板形成为矩形，

所述散热片沿所述冷板的短边方向延伸。

10.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述第2制冷剂流路沿相对于所述散热片的排列方向倾斜的方向延伸。

11.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述第2制冷剂流路由中空的管构成，

所述管的截面被形成为扁平状，

所述管的截面中的长径的一端与所述冷板的上表面之间的距离同所述长径的另一端与所述冷板的上表面之间的距离不同。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的冷却装置，其特征在于，

所述冷板具有：流入口，所述流入口配置于所述第1制冷剂流路的一端侧，并供制冷剂流入到所述第1制冷剂流路内；流出口，所述流出口配置于所述第1制冷剂流路的另一端侧，并供制冷剂从所述第1制冷剂流路流出；以及多个叶片，所述多个叶片并列配置在所述第1制冷剂流路内，

所述制冷剂从所述流入口在所述第1制冷剂流路内经由所述叶片向所述流出口流通，

所述冷板具有：

第1区域，在所述第1区域内，多个所述叶片的所述流出口侧的端部与所述叶片的并列方向平行地排列；以及

第2区域，在所述第2区域内，多个所述叶片的所述流出口侧的端部在与所述叶片的并列方向交叉的方向上排列。