FR3100874A1 - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Échangeur thermique (1) comportant un radiateur (5a-5e) comprenant une partie de base (7) et des ailettes (10) formées d'une nervure en saillie dans laquelle une extrémité proximale (13) de chacune des ailettes est reliée à la partie de base et une extrémité distale (14) de chacune des ailettes s'étend vers le côté de rayonnement de chaleur de la partie de base (7), la pluralité d'ailettes étant amenée en contact avec le réfrigérant et pouvant rayonner de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base vers le réfrigérant. Les ailettes sont agencées parallèlement et sont formées de telle sorte qu'une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale est supérieure à une distance entre les ailettes sur un côté d'extrémité proximale. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1Heat exchanger (1) comprising a radiator (5a-5e) comprising a base part (7) and fins (10) formed of a projecting rib in which a proximal end (13) of each of the fins is connected to the base portion and a distal end (14) of each of the fins extend to the heat radiating side of the base portion (7), the plurality of fins being brought into contact with the coolant and being able to radiate from the base portion (7). heat absorbed from the heat absorbing side of the base part to the refrigerant. The fins are arranged in parallel and are formed such that a distance between the fins disposed adjacent to each other on a distal end side is greater than a distance between the fins on a proximal end side. . Figure to be published with the abstract: Fig. 1
Description
En arrière plan, le domaine de la présente invention se rapporte à un échangeur thermique utilisant la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant.In the background, the field of the present invention relates to a heat exchanger using the latent heat produced by a change in a gaseous/liquid phase of a refrigerant.
Dans la technique antérieure, de manière classique, il est connu un échangeur thermique qui utilise la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant (voir, par exemple, la publication internationale N° WO2014/049805).In the prior art, conventionally, a heat exchanger is known which uses the latent heat produced by a change in a gaseous/liquid phase of a refrigerant (see, for example, International Publication No. WO2014/049805).
La
Comme le représente la
Un élément générateur de chaleur H est disposé sur le côté d'absorption de chaleur de la partie de base 907 de telle sorte que l'élément générateur de chaleur H est mis en contact avec une surface arrière 907a de la partie de base 907. Le radiateur 905 est contenu dans un boîtier 6 d'une manière étanche au liquide. Un espace formé par la partie de base 907 du radiateur 905 et le boîtier 6 est rempli du réfrigérant tel qu'un liquide de refroidissement.A heat-generating element H is disposed on the heat-absorbing side of the base part 907 such that the heat-generating element H is contacted with a back surface 907a of the base part 907. The radiator 905 is contained in a housing 6 in a liquid-tight manner. A space formed by the base part 907 of the radiator 905 and the case 6 is filled with the refrigerant such as a coolant.
Lorsque la partie de base 907 absorbe de la chaleur à partir de l'élément générateur de chaleur H de telle sorte qu'une température de la partie de base 907 augmente à une température élevée, la température des ailettes 910 s'élèvent aussi à une valeur élevée, simultanément à l'augmentation de la température de la partie de base 907. Lorsqu'une température de surface des ailettes 910 excède un point d'ébullition du réfrigérant, une partie du réfrigérant qui est mise en contact avec des surfaces des ailettes 910 subit un changement en phase gazeuse dans lequel le réfrigérant se transforme d'un liquide en un gaz (évaporation/vaporisation). A ce stade, la chaleur (chaleur latente) est transférée à partir des ailettes 910 vers le réfrigérant. Le gaz forme des "bulles" du fait d'une tension superficielle sur les surfaces des ailettes 910.When the base part 907 absorbs heat from the heat generating element H such that a temperature of the base part 907 rises to a high temperature, the temperature of the fins 910 also rises to a high temperature. high value, simultaneously with the temperature increase of the base part 907. When a surface temperature of the fins 910 exceeds a boiling point of the coolant, a part of the coolant which is contacted with surfaces of the fins 910 undergoes a gas phase change in which the refrigerant changes from a liquid to a gas (evaporation/vaporization). At this point, heat (latent heat) is transferred from the fins 910 to the cooler. The gas forms "bubbles" due to surface tension on the surfaces of the fins 910.
Lorsque le changement en phase gazeuse est favorisé de telle sorte que des bulles grossissent (les volumes des bulles étant augmentées), la flottabilité des bulles augmente. Lorsque la flottabilité dépasse une valeur suffisante pour soulever les bulles, les bulles se séparent des surfaces des ailettes 910 et sont soulevées dans le réfrigérant en phase liquide et frappent une paroi interne supérieure du boîtier 6. Lorsque les bulles frappent la paroi interne supérieure du boîtier 6, la chaleur que contiennent les bulles est transférée au boîtier 6. La chaleur transférée par les bulles est collectée par l'intermédiaire d'une surface supérieure de boîtier 6a (voir une flèche représentée en trait gras sur la
De cette manière, l'échangeur de chaleur classique 900 peut réaliser un échange thermique en utilisant la chaleur latente produite par un changement en une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant. Un élément générateur de chaleur H tel qu'un semi-conducteur peut être refroidi en utilisant un tel échangeur thermique 900.In this way, the conventional heat exchanger 900 can perform heat exchange using the latent heat produced by a gas/liquid phase change of a refrigerant. A heat generating element H such as a semiconductor can be cooled using such a heat exchanger 900.
En général, les performances de transfert thermique sont améliorées proportionnellement à la surface efficace de la surface de transfert de chaleur. Dans l'échangeur thermique classique 900, les ailettes de la pluralité d'ailettes 910 sont agencées parallèlement les unes aux autres dans la direction longitudinale des ailettes (ce que l'on appelle des ailettes en forme de nervure sont formées) et, par conséquent, la surface efficace de la surface de transfert de chaleur peut être augmentée dans un espace limité et, par conséquent, une surface de contact supérieure peut être assurée entre les ailettes 910 et le réfrigérant. En conséquence, l'échangeur thermique 900 présente une opportunité d'échanger une grande quantité de chaleur.In general, heat transfer performance is improved in proportion to the effective area of the heat transfer surface. In the conventional heat exchanger 900, the plurality of fins 910 are arranged parallel to each other in the longitudinal direction of the fins (so-called rib-shaped fins are formed) and therefore , the effective area of the heat transfer surface can be increased in a limited space and, therefore, a larger contact area can be ensured between the fins 910 and the coolant. Accordingly, the heat exchanger 900 presents an opportunity to exchange a large amount of heat.
Toutefois, en résumé de l'invention, dans un échangeur thermique classique 900, lorsque les ailettes en forme de nervure 910 sont agencées suivant un pas plus étroit dans une tentative d'augmenter la surface efficace de transfert thermique, des bulles sont susceptibles de fusionner entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres.However, in summary of the invention, in a typical heat exchanger 900, when the rib-like fins 910 are arranged at a narrower pitch in an attempt to increase the effective heat transfer area, bubbles are likely to coalesce. between the fins arranged adjacent to each other.
Il est supposé un cas dans lequel la distance d'ailette est définie à une valeur inférieure à un diamètre d'une bulle pouvant s'élever dans le réfrigérant en phase liquide (un diamètre d'une bulle sphérique présentant une taille qui permet l'initiation de l'élévation de la bulle). Dans un processus dans lequel la bulle grossit progressivement, lorsque la bulle est intercalée entre une première paroi d'une première ailette et une seconde paroi de l'autre ailette (les deux parois étant simplement désignées par "une paroi d'une ailette" ou "une surface d'ailette") de telle sorte que la croissance de la bulle est limitée, la seule manière que la bulle grossisse jusqu'à un volume qui permet l'élévation de la bulle est que la bulle gonfle suivant une direction verticale.It is assumed a case where the fin distance is set to a value less than a diameter of a bubble that can rise in the liquid-phase refrigerant (a diameter of a spherical bubble having a size that allows the initiation of bubble rise). In a process in which the bubble grows gradually, when the bubble is sandwiched between a first wall of a first fin and a second wall of the other fin (the two walls being simply referred to as "one wall of a fin" or "a fin surface") such that bubble growth is limited, the only way the bubble will grow to a volume that allows the bubble to rise is for the bubble to expand in a vertical direction.
Même lorsque la bulle grossit jusqu'à un volume qui permet l'élévation de la bulle ou un volume supérieur, la plus grosse partie de la bulle n'est pas mise en contact avec le réfrigérant en phase liquide (liquide) et, par conséquent, la bulle ne peut pas recevoir de pression d'élévation à partir du liquide. Au contraire, la bulle est amenée en contact étroit avec les parois des ailettes, de telle sorte que la bulle est intercalée entre les parois et, par conséquent, compte tenu d'un effort résistant entre un corps principal de bulle et les parois des ailettes, il est difficile pour le corps principal de bulle de se séparer des parois des ailettes de telle sorte que l'élévation de l'ensemble du corps principal de bulle ne peut pas être assuré facilement. Alors, le corps principal de bulle grossit vers un état dans lequel un espace entre les ailettes 910 est rempli de gaz à partir du côté d'extrémité proximale vers le côté d'extrémité distale des ailettes 910 conduisant ainsi à un état dans lequel les parois des ailettes qui forment des surfaces de transfert de chaleur sont presque entièrement recouvertes par le corps principal de bulle.Even when the bubble grows to a volume that allows the bubble to rise or a larger volume, the larger part of the bubble is not brought into contact with the liquid phase (liquid) refrigerant and therefore , the bubble cannot receive rise pressure from the liquid. On the contrary, the bubble is brought into close contact with the walls of the fins, so that the bubble is sandwiched between the walls and, therefore, given a resisting force between a bubble main body and the walls of the fins , it is difficult for the bubble main body to separate from the walls of the fins so that the elevation of the entire bubble main body cannot be secured easily. Then, the bubble main body grows to a state in which a space between the fins 910 is filled with gas from the proximal end side to the distal end side of the fins 910 thus leading to a state in which the walls fins which form heat transfer surfaces are almost entirely covered by the bubble main body.
Dans un tel cas, par exemple, lorsqu'il se produit une impulsion telle que la flottabilité du corps principal de bulle dépasse largement l'effort résistant mentionné précédemment ou une impulsion telle que le corps principal de bulle reçoit un effort externe tel que des vibrations ou une agitation, une petite bulle est progressivement séparée du corps principal de bulle telle qu'une partie du corps principal de bulle est séparée d'un côté supérieur du corps principal de bulle. Toutefois, même lorsque la bulle séparée est séparée du corps principal de bulle, un nouveau gaz est rapidement produit du fait d'un changement en phase gazeuse du réfrigérant restant, et le corps principal de bulle gonfle de nouveau.In such a case, for example, when there is an impulse such that the buoyancy of the bubble main body greatly exceeds the resistance effort mentioned above or an impulse such that the bubble main body receives an external effort such as vibration or stirring, a small bubble is gradually separated from the bubble main body such that a part of the bubble main body is separated from an upper side of the bubble main body. However, even when the separated bubble is separated from the bubble main body, new gas is rapidly generated due to gas phase change of the remaining refrigerant, and the bubble main body swells again.
De cette manière, sur l'échangeur thermique classique 900, une bulle est susceptible de se regrouper de manière chronique entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres et, par conséquent, lorsque l'échangeur thermique 900 est réellement utilisé, une période pendant laquelle les bulles sont amenées en contact avec les surfaces des ailettes est prolongée.In this way, on the conventional heat exchanger 900, a bubble is likely to chronically cluster between the fins arranged adjacent to each other and, therefore, when the heat exchanger 900 is actually in use, a period during which the bubbles are brought into contact with the surfaces of the fins is extended.
Pendant une période pendant laquelle les surfaces des ailettes sont mises en contact avec les bulles (gaz), une faible quantité de "chaleur sensible" est transférée à partir des surfaces des ailettes vers le gaz. Toutefois, par comparaison au transfert de "chaleur latente" à partir des surfaces des ailettes vers le liquide, un transfert important de chaleur ne peut pas être assuré par le transfert de la chaleur sensible. C'est-à-dire, que, pendant une période dans laquelle les surfaces des ailettes sont maintenues en contact avec les bulles, il est difficile d'extraire de la chaleur à partir des surfaces des ailettes. Par conséquent, une température des surfaces des ailettes devient éventuellement sensiblement égale à une température des bulles (gaz) et devient égale à une température qui excède largement un point d'ébullition ou une température obtenue par surchauffe (par exemple, 120°C lorsque le réfrigérant est de l'eau). En d'autres termes, il est vrai de dire que, pour augmenter l'efficacité de refroidissement, il est désirable que les surfaces d'ailette soient mises en contact avec le réfrigérant en phase liquide, aussi longtemps que possible.During a period that the fin surfaces are in contact with the bubbles (gas), a small amount of "sensible heat" is transferred from the fin surfaces to the gas. However, compared to "latent heat" transfer from the fin surfaces to the liquid, significant heat transfer cannot be provided by sensible heat transfer. That is, during a period in which the fin surfaces are kept in contact with the bubbles, it is difficult to extract heat from the fin surfaces. Consequently, a temperature of the surfaces of the fins eventually becomes substantially equal to a temperature of the bubbles (gas) and becomes equal to a temperature which greatly exceeds a boiling point or a temperature obtained by superheating (for example, 120°C when the refrigerant is water). In other words, it is true to say that, to increase cooling efficiency, it is desirable that the fin surfaces be contacted with the liquid phase refrigerant for as long as possible.
Comme cela a été décrit précédemment, dans l'échangeur thermique classique 900, des bulles sont susceptibles de fusionner et, par conséquent, la période pendant laquelle les surfaces d'ailette sont mises en contact avec des bulles est prolongée. Par conséquent, l'échangeur thermique 900 ne peut pas refroidir efficacement les ailettes 910 et la partie de base 907, ainsi que, éventuellement, l'élément générateur de chaleur H.As previously described, in the conventional heat exchanger 900, bubbles are liable to coalesce and therefore the period during which the fin surfaces are contacted with bubbles is prolonged. Consequently, the heat exchanger 900 cannot effectively cool the fins 910 and the base part 907, as well as, possibly, the heat generating element H.
La présente invention a été faite au vu des circonstances mentionnées précédemment, et c'est un objectif de la présente invention que de créer un échangeur thermique qui présente une efficacité de refroidissement supérieure à celle d'un échangeur thermique classique.The present invention has been made in view of the aforementioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger which exhibits higher cooling efficiency than a conventional heat exchanger.
Selon un premier aspect de la présente invention, il est créé un échangeur thermique qui utilise la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant, l'échangeur thermique comportant un radiateur, dans lequel le radiateur comporte : une partie de base configurée de manière à définir un côté d'absorption de chaleur et un côté de rayonnement de chaleur ; et une pluralité d'ailettes, chacune étant formée d'une nervure en saillie dans laquelle une extrémité proximale de chacune des ailettes est reliée à la partie de base et une extrémité distale de chacune des ailettes s'étend vers le côté de rayonnement de chaleur, la pluralité d'ailettes étant amenée en contact avec le réfrigérant et pouvant rayonner de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base vers le réfrigérant, dans lequel les ailettes de la pluralité d'ailettes sont agencées parallèlement dans une direction longitudinale de la pluralité d'ailettes, et dans un état dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes, les ailettes de la pluralité d'ailettes sont formées de telle sorte qu'une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale est supérieure à une distance entre les ailettes sur un côté d'extrémité proximale.According to a first aspect of the present invention, there is provided a heat exchanger which utilizes latent heat produced by a change on a gas/liquid phase of a refrigerant, the heat exchanger comprising a radiator, wherein the radiator comprises: a base portion configured to define a heat absorbing side and a heat radiating side; and a plurality of fins, each being formed of a protruding rib in which a proximal end of each of the fins is connected to the base portion and a distal end of each of the fins extends toward the heat radiating side , the plurality of fins being brought into contact with the coolant and capable of radiating absorbed heat from the heat absorbing side of the base part to the coolant, wherein the fins of the plurality of fins are arranged parallel in a longitudinal direction of the plurality of fins, and in a state in which the fins disposed adjacent to each other are viewed along the longitudinal direction of the fins, the fins of the plurality of fins are formed of such that a distance between the fins disposed adjacent to each other on a distal end side is greater than a distance between the fins on one side of proximal end.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soit augmentée progressivement à partir du côté d'extrémité proximale vers le côté d'extrémité distale.In the heat exchanger according to the present invention, it is desirable that the distance between the fins disposed adjacent to each other is gradually increased from the proximal end side to the distal end side.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soit augmentée de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale vers le côté d'extrémité distale.In the heat exchanger according to the present invention, it is desirable that the distance between the fins disposed adjacent to each other is monotonically increased from the proximal end side to the distal end side.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable qu'une partie inclinée soit formée sur au moins une paroi de chacune des ailettes sur le côté d'extrémité distale de telle sorte qu'un angle formé entre la partie inclinée et un plan de référence prédéterminé approximativement parallèle à une surface principale de la partie de base est défini à une valeur inférieure à un angle formé entre la paroi sur le côté d'extrémité proximale et le plan de référence.In the heat exchanger according to the present invention, it is desirable that an inclined part be formed on at least one wall of each of the fins on the distal end side so that an angle formed between the inclined part and a a predetermined reference plane approximately parallel to a major surface of the base part is set less than an angle formed between the wall on the proximal end side and the reference plane.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que, en assimilant une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale à Wt et une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale à Wb, le rapport Wt/Wb est compris dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0.In the heat exchanger according to the present invention, it is desirable that the fins arranged adjacent to each other are formed such that, by equating a distance between the fins arranged adjacent to each other at the distal end at Wt and a distance between fins disposed adjacent to each other at the proximal end at Wb, the Wt/Wb ratio is within an inclusive range of 1.5 to 5.0 .
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres est comprise dans une plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm.In the heat exchanger according to the present invention, it is desirable that the fins arranged adjacent to each other are formed such that the distance between the fins arranged adjacent to each other is within an inclusive range of 0.1mm to 0.8mm.
Selon l'échangeur thermique de la présente invention, il est possible d'obtenir un échangeur thermique qui possède une efficacité de refroidissement supérieure à celle des échangeurs thermiques classiques.According to the heat exchanger of the present invention, it is possible to obtain a heat exchanger which has higher cooling efficiency than conventional heat exchangers.
Une brève description des dessins va maintenant être donnée.A brief description of the drawings will now be given.
Les figures 1A et 1B sont des vues destinées à décrire un échangeur thermique 1 selon un mode de réalisation 1 ;Figs. 1A and 1B are views for describing a heat exchanger 1 according to an embodiment 1;
les figures 2A à 2E sont des vues destinées à décrire le principe de fonctionnement de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 ;Figs. 2A to 2E are views for describing the working principle of the heat exchanger 1 according to Embodiment 1;
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les figures 6A à 6C sont des vues en coupe transversale agrandies d'une partie principale destinées à décrire des radiateurs 5c, 5d, 5e selon une variante ; etFigures 6A to 6C are enlarged cross-sectional views of a main part intended to describe radiators 5c, 5d, 5e according to an alternative; And
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Des modes de réalisation préférés vont être décrits de manière détaillée.Preferred embodiments will be described in detail.
Ci-après, des modes de réalisation d'un échangeur thermique selon la présente invention sont décrits en se référant aux dessins. Les dessins respectifs sont des vues schématiques montrant un premier exemple, et ne représentent pas strictement les dimensions réelles, les rapports et analogue. Dans cette spécification, une direction sensiblement parallèle à une direction qui agit sur l'accélération gravitationnelle (ligne verticale) lorsqu'un échangeur thermique est placé dans une posture normale (direction -z) est désignée par "descendante", et une direction (direction +z) opposée à "descendante" est désignée par "montante".Hereinafter, embodiments of a heat exchanger according to the present invention are described with reference to the drawings. The respective drawings are schematic views showing a first example, and do not strictly represent actual dimensions, ratios and the like. In this specification, a direction substantially parallel to a direction that acts on the gravitational acceleration (vertical line) when a heat exchanger is placed in a normal posture (-z direction) is referred to as "downward", and a direction (direction +z) opposed to "downward" is denoted by "upward".
Un mode de réalisation 1 va être décrit.An embodiment 1 will be described.
La configuration d'un échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 est d'abord décrite.The configuration of a heat exchanger 1 according to Embodiment 1 is first described.
Les figures 1A et 1B sont des vues destinées à décrire un échangeur thermique 1 selon un mode de réalisation 1. La figure 1A est une vue en perspective d'ensemble de l'échangeur thermique 1. La figure 1B est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie principale prise suivant un plan perpendiculaire à une direction longitudinale des ailettes 10 dans une zone entourée par une ligne discontinue D sur la figure 1A, telle que vue suivant une direction indiquée par une flèche Q. Les figures 2A à 2E, la
La configuration globale de l'échangeur thermique 1 est ensuite décrite.The overall configuration of the heat exchanger 1 is then described.
L'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 est ce que l'on appelle un échangeur thermique du type à ébullition de réfrigérant qui utilise la chaleur latente produite par un changement de phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant.The heat exchanger 1 according to embodiment 1 is a so-called refrigerant boiling type heat exchanger which utilizes latent heat produced by a gas/liquid phase change of a refrigerant.
Comme cela est montré sur la figure 1A, l'échangeur thermique 1 comporte un radiateur 5a comportant une partie de base 7 et une pluralité d'ailettes 10. Le radiateur 5a est contenu dans un boîtier 6 d'une manière étanche au liquide. Un espace formé par la partie de base 7 du radiateur 5a et le boîtier 6 est rempli d'un réfrigérant CL tel qu'un liquide de refroidissement. Un élément générateur de chaleur H est disposé sur un côté d'absorption de chaleur (côté inférieur sur le dessin) de la partie de base 7 dans un état dans lequel l'élément générateur de chaleur H est amené en contact avec une surface arrière 7a de la partie de base 7.As shown in Figure 1A, the heat exchanger 1 comprises a radiator 5a having a base part 7 and a plurality of fins 10. The radiator 5a is contained in a casing 6 in a liquid-tight manner. A space formed by the base part 7 of the radiator 5a and the casing 6 is filled with a refrigerant CL such as a coolant. A heat-generating element H is disposed on a heat-absorbing side (lower side in the drawing) of the base part 7 in a state in which the heat-generating element H is brought into contact with a back surface 7a of the base part 7.
L'élément générateur de chaleur H peut être un élément quelconque qui nécessite un refroidissement. Par exemple, l'élément générateur de chaleur H est un dispositif électronique tel qu'un semi-conducteur.The heat generating element H can be any element which requires cooling. For example, the heat generating element H is an electronic device such as a semiconductor.
En tant que réfrigérant CL, un agent désigné comme un liquide de refroidissement en général qui conserve un état liquide à une température ambiante peut être utilisé. Par exemple, un solvant à base d'alcool présentant un point d'ébullition inférieur ou égal à 80°C peut être utilisé en tant que réfrigérant CL.As the CL refrigerant, an agent referred to as a coolant in general which maintains a liquid state at an ambient temperature can be used. For example, an alcohol-based solvent having a boiling point of 80°C or less can be used as the LC refrigerant.
Une température de fonctionnement garantie d'un dispositif électronique est définie à une valeur inférieure ou égale à plusieurs dizaines de °C dans de nombreux cas et, par conséquent, en utilisant le réfrigérant CL mentionné précédemment, le refroidissement peut être défini en réglant une température inférieure ou égale à plusieurs dizaines de °C en tant que température de consigne de refroidissement. Le réfrigérant CL peut être un agent présentant, par exemple, une viscosité inférieure à celle de l'eau. Ceci est dû au fait que les bulles peuvent acquérir une flottabilité qui permet aux bulles de s'élever à un stade dans lequel un diamètre de la bulle est relativement faible (faible diamètre) et, par conséquent, il est attendu que, dès que les bulles sont produites, les bulles peuvent être successivement et régulièrement décollées des parois des ailettes (décrites ultérieurement).A guaranteed operating temperature of an electronic device is set to several tens of °C or less in many cases, and therefore, using the previously mentioned CL refrigerant, cooling can be set by setting a temperature less than or equal to several tens of °C as the cooling setpoint temperature. The coolant CL can be an agent having, for example, a viscosity lower than that of water. This is because the bubbles can acquire buoyancy which allows the bubbles to rise to a stage in which a diameter of the bubble is relatively small (small diameter) and therefore it is expected that as soon as the bubbles are produced, the bubbles can be successively and regularly detached from the walls of the fins (described later).
La configuration détaillée de l'échangeur thermique 1 est ensuite décrite en commençant par la partie de base 7.The detailed configuration of the heat exchanger 1 is then described starting with the base part 7.
Comme cela est montré sur la figure 1B, la partie de base 7 définit un côté d'absorption de chaleur et un côté de rayonnement de chaleur. La partie de base 7 est réalisée en un matériau en feuille métallique.As shown in Figure 1B, the base portion 7 defines a heat absorbing side and a heat radiating side. The base part 7 is made of a metal foil material.
Le "côté d'absorption de chaleur" est un côté inférieur (un côté de surface arrière 7a de la partie de base) sur lequel l'élément générateur de chaleur H est disposé, et le "côté de rayonnement de chaleur" est un côté supérieur (un côté sur lequel une partie inférieure interne 7b de la partie de base et les ailettes 10 décrites ultérieurement sont disposées) sur lequel le réfrigérant CL est présent. Le terme "définit" peut aussi être exprimé par "forme une limite" ou "est une interface".The "heat absorbing side" is a lower side (a rear surface side 7a of the base part) on which the heat generating element H is arranged, and the "heat radiating side" is a side top (a side on which an inner lower part 7b of the base part and the fins 10 described later are arranged) on which the refrigerant CL is present. The term "defines" can also be expressed as "forms a boundary" or "is an interface".
Les ailettes 10 sont ensuite décrites. Les ailettes 10 sont amenées en contact avec le réfrigérant CL et rayonnent de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base 7 du réfrigérant CL. Tant que les ailettes 10 peuvent rayonner de la chaleur vers le réfrigérant CL, les ailettes 10 peuvent être réalisées en un matériau quelconque. Toutefois, dans le mode de réalisation 1, les ailettes 10 sont réalisées en un métal tel que de l'aluminium, un alliage d'aluminium, du cuivre, un alliage de cuivre ou de l'acier inoxydable.The fins 10 are then described. The fins 10 are brought into contact with the CL cooler and radiate absorbed heat from the heat absorption side of the base part 7 of the CL cooler. As long as the fins 10 can radiate heat to the cooler CL, the fins 10 can be made of any material. However, in embodiment 1, the fins 10 are made of a metal such as aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy or stainless steel.
Les extrémités proximales 13 des ailettes 10 sont raccordées à la partie de base 7, et les extrémités distales 14 des ailettes 10 forment des nervures en saillie qui s'étendent vers un côté de rayonnement de chaleur. Dans ce mode de réalisation, "raccordées à" signifie que les extrémités proximales 13 sont raccordées à la partie de base 7 au moins d'un point de vue de circuit thermique. Sur le mode de réalisation 1, les ailettes 10 et la partie de base 7 qui est un élément en plaque, sont formées de manière unitaire en utilisant le même matériau et, par conséquent, les extrémités proximales 13 et la partie de base 7 sont aussi raccordées physiquement l'une à l'autre d'un point de vue de circuit thermique. "Nervures en saillie" signifie que les nervures en saillie s'étendent d'une manière linéaire dans une direction plane lorsque les ailettes 10 sont vues par le dessus suivant un axe z.The proximal ends 13 of the fins 10 are connected to the base portion 7, and the distal ends 14 of the fins 10 form projecting ribs which extend toward a heat radiating side. In this embodiment, "connected to" means that the proximal ends 13 are connected to the base portion 7 at least from a thermal circuit point of view. In Embodiment 1, the fins 10 and the base portion 7 which is a plate member, are unitarily formed using the same material and therefore the proximal ends 13 and the base portion 7 are also physically connected to each other from a thermal circuit point of view. "Protruding ribs" means that the protruding ribs extend in a linear manner in a planar direction when the fins 10 are viewed from above along a z-axis.
L'ailette 10 présente une première paroi 11 sur un premier côté (un côté suivant une direction -x) s'étendant à partir de l'extrémité proximale 13 vers l'extrémité distale 14, et présente une seconde paroi 12 sur l'autre côté (un côté suivant une direction +x) s'étendant à partir de l'extrémité proximale 13 vers l'extrémité distale 14. Dans la description faite ci-après, ces première paroi 11 et seconde paroi 12 peuvent aussi être désignées collectivement par "les parois de l'ailette". L'expression "les parois 11, 12 de l'ailette" et la partie inférieure interne 7b (décrite ultérieurement) de la partie de base 7 sont positionnées en tant que "surface de transfert de chaleur" à travers laquelle la chaleur est transférée vers le réfrigérant CL. Dans la description faite ci-après, "les parois 11, 12 de l'ailette" et la partie inférieure interne 7b de la partie de base 7 peuvent aussi être désignées collectivement par "surface d'ailette".The fin 10 has a first wall 11 on a first side (one side along an -x direction) extending from the proximal end 13 towards the distal end 14, and has a second wall 12 on the other side (one side along a direction +x) extending from the proximal end 13 towards the distal end 14. In the description given below, these first wall 11 and second wall 12 can also be designated collectively by "the walls of the fin". The term "fin walls 11, 12" and inner bottom portion 7b (described later) of base portion 7 are positioned as a "heat transfer surface" through which heat is transferred to the CL refrigerant. In the following description, "fin walls 11, 12" and inner bottom portion 7b of base portion 7 may also be referred to collectively as "fin surface".
La relation entre ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres va ensuite être décrite.Next, the relationship between fins disposed adjacent to each other will be described.
Les ailettes de la pluralité d'ailettes 10 sont agencées parallèlement les unes aux autres dans une direction longitudinale des ailettes 10 (dans ce mode de réalisation, une direction suivant un axe y).The fins of the plurality of fins 10 are arranged parallel to each other in a longitudinal direction of the fins 10 (in this embodiment, a direction along a y axis).
La première paroi 11 et la seconde paroi 12 de chaque ailette 10 s'élèvent à partir de la partie inférieure interne 7b disposée sur un côté de surface avant de la partie de base 7. La "fente SL1" est formée par la première paroi 11 d'une première ailette 10 parmi les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres, la seconde paroi 12 de l'autre ailette 10, et la partie inférieure interne 7b de la partie de base 7 (voir figure 1B).The first wall 11 and the second wall 12 of each fin 10 rise from the inner bottom part 7b disposed on a front surface side of the base part 7. The "slot SL1" is formed by the first wall 11 of a first fin 10 from among the fins arranged adjacent to each other, the second wall 12 of the other fin 10, and the inner lower part 7b of the base part 7 (see FIG. 1B).
Sur l'échangeur thermique selon le mode de réalisation 1, dans un état dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes, la pluralité des ailettes 10 est formée de telle sorte qu'une distance Wt entre les ailettes 10 disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale 14 est supérieure à une distance Wb entre les ailettes 10 disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité proximale 13. C'est-à-dire, que les ailettes 10 sont formées de telle sorte que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) est faible sur le côté d'extrémité proximale 13 et est importante sur le côté d'extrémité distale 14. Pour l'exprimer en d'autres termes à partir d'un point de vue de la fente SL1, la fente SL1 est étroite sur un côté de partie inférieure interne 7b et est large sur un côté ouvert qui est le côté d'extrémité distale 14 des ailettes 10 (voir figure 1B).In the heat exchanger according to embodiment 1, in a state in which the fins disposed adjacent to each other are viewed in the longitudinal direction of the fins, the plurality of fins 10 are formed such that a distance Wt between the fins 10 disposed adjacent to each other on a distal end side 14 is greater than a distance Wb between the fins 10 disposed adjacent to each other on a side of proximal end 13. That is, the fins 10 are formed such that the distance between the fins arranged adjacent to each other (fin distance) is small on the side of proximal end 13 and is large on the distal end 14 side. To express it in other words from a viewpoint of the slit SL1, the slit SL1 is narrow on an inner lower part 7b side. e t is wide on an open side which is the distal end side 14 of the fins 10 (see FIG. 1B).
Dans le mode de réalisation 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) augmente progressivement à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14 (voir figure 1B).In Embodiment 1, the distance between the fins disposed adjacent to each other (fin distance) gradually increases from the proximal end side 13 to the distal end side 14 (see Fig. 1B).
L'expression "augmente progressivement" signifie un état dans lequel la distance d'ailette n'est ni augmentée localement sur des parties intermédiaires des ailettes ni réduite localement sur les parties intermédiaires des ailettes. Dans la configuration mentionnée précédemment, un cas dans lequel il existe une partie sur laquelle la même distance d'ailette est partiellement continue est aussi compris dans l'expression "augmente progressivement". L'augmentation monotone de la distance d'ailette et l'augmentation linéaire de la distance d'ailette sont aussi considérées comme une augmentation progressive de la distance d'ailette telle que vue de manière microscopique et, par conséquent, l'augmentation monotone et l'augmentation linéaire sont aussi comprises dans l'expression "augmente progressivement".The expression "gradually increases" means a state in which the fin distance is neither increased locally on intermediate portions of the fins nor reduced locally on intermediate portions of the fins. In the configuration mentioned above, a case in which there is a part over which the same fin distance is partially continuous is also included in the term "gradually increases". The monotonic increase in fin distance and the linear increase in fin distance are also considered to be a gradual increase in fin distance as seen microscopically and, therefore, the monotonic increase and linear increase are also included in the expression "gradually increases".
Comme cela est montré sur la figure 1B, en assimilant la distance d'ailette à l'extrémité proximale 13 à Wb, la distance d'ailette à l'extrémité distale 14 à Wt, et la distance d'ailette à la position intermédiaire entre l'extrémité proximale 13 et l'extrémité distale 14 à Wm, la relation Wb≤Wm≤Wt est établie. En conséquence, la distance d'ailette augmente progressivement à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14.As shown in Fig. 1B, equating the fin distance at the proximal end 13 to Wb, the fin distance at the distal end 14 to Wt, and the fin distance at the intermediate position between the proximal end 13 and the distal end 14 to Wm, the relation Wb≤Wm≤Wt is established. Accordingly, the fin distance gradually increases from the proximal end side 13 to the distal end side 14.
Dans le mode de réalisation 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres augmente de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14 (voir figure 1B)."In Embodiment 1, the distance between the fins disposed adjacent to each other increases monotonically from the proximal end side 13 to the distal end side 14 (see Fig. 1B)."
L'expression "augmente de manière monotone" peut aussi être exprimée par de telle sorte que, lorsque la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres est vue par un balayage à partir de l'extrémité proximale 13 vers l'extrémité distale 14, il n'y a pas de partie sur laquelle la même distance d'ailette est constante (ni respectivement qu'il existe de partie sur laquelle les parois d'ailette sont disposées linéairement, parallèlement l'une à l'autre, ni de partie sur laquelle les parois d'ailette sont formées de manière continue en maintenant la même distance bien que les parois d'ailette soient formées suivant une ligne courbe).The expression "increasing monotonically" can also be expressed as such that, when the distance between the fins arranged adjacent to each other is seen by scanning from the proximal end 13 towards the distal end 14, there is no part on which the same fin distance is constant (nor respectively that there is a part on which the fin walls are arranged linearly, parallel to each other). another, nor a part on which the fin walls are continuously formed maintaining the same distance although the fin walls are formed in a curved line).
Dans le mode de réalisation 1, les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont formées de telle sorte que, en assimilant une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale 14 à Wt, et une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 à Wb, une valeur de Wt/Wb devient une valeur qui est comprise dans une plage inclusive de 1,5 à 30,0. Dans ce cas, il est préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la valeur de Wt/Wb devienne égale à une valeur comprise dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0. Il est plus préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la valeur de Wt/Wb devienne égale à une valeur comprise dans une plage inclusive de 1,5 à 3,0.In embodiment 1, the fins disposed adjacent to each other are formed such that, equating a distance between the fins disposed adjacent to each other at the distal end 14 to Wt, and a distance between the fins arranged adjacent to each other at the proximal end 13 to Wb, a value of Wt/Wb becomes a value which is within an inclusive range of 1.5 to 30, 0. In this case, it is preferable that the fins arranged adjacent to each other are formed such that the value of Wt/Wb becomes equal to a value within an inclusive range of 1.5 to 5.0 . It is more preferable that the fins arranged adjacent to each other are formed such that the value of Wt/Wb becomes equal to a value within an inclusive range of 1.5 to 3.0.
En outre, dans le mode de réalisation 1, il est préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 soit comprise dans la plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm. Il est plus préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la distance Wb soit comprise dans plage inclusive 0,2 mm à 0,4 mm.Further, in Embodiment 1, it is preferable that the fins disposed adjacent to each other are formed such that the distance Wb between the fins disposed adjacent to each other at proximal end 13 is within the inclusive range of 0.1 mm to 0.8 mm. It is more preferable that the fins arranged adjacent to each other are formed such that the distance Wb is within the range inclusive of 0.2 mm to 0.4 mm.
Le principe de fonctionnement et les effets avantageux de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 vont ensuite être décrits.Next, the principle of operation and the advantageous effects of the heat exchanger 1 according to the embodiment 1 will be described.
Les figures 2A à 2E sont des vues destinées à décrire le principe de fonctionnement de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1.Figs. 2A to 2E are views for describing the principle of operation of the heat exchanger 1 according to Embodiment 1.
Les figures 2A à 2E décrivent de manière séquentielle et schématique un mode dans lequel des bulles B sont produites à proximité de la partie inférieure interne 7b de la partie de base, les bulles B grossissent et les bulles B se séparent de la surface d'ailette. Sur les figures 2A à 2E, il est considéré un cas dans lequel un diamètre de bulle pouvant s'élever (un diamètre de bulle sphérique d'une taille qui permet l'initiation de l'élévation de la bulle) est relativement important au vu de la relation entre le diamètre de la bulle pouvant s'élever et une propriété physique du réfrigérant CL.Figures 2A to 2E sequentially and schematically depict a mode in which B bubbles are produced near the inner bottom portion 7b of the base portion, B bubbles grow, and B bubbles separate from the fin surface. . In Figs. 2A to 2E, a case is considered in which an upliftable bubble diameter (a spherical bubble diameter of a size that allows initiation of bubble uplift) is relatively large in view of of the relationship between the diameter of the rising bubble and a physical property of the CL refrigerant.
La
Dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, les ailettes de la pluralité d'ailettes 10 sont formées de telle sorte que la distance Wt entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale 14 est définie à une valeur supérieure à la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13. En d'autres termes, tel que vu à partir des bulles produites sur les parois des ailettes, il n'y a pas de paroi d'ailettes dans la direction montante (direction +z) et dans la direction relativement proche des parois d'ailettes par rapport à la direction montante (une zone suivant un angle relativement faible).In the heat exchanger 1 according to embodiment 1, the plurality of fins 10 are formed such that the distance Wt between the fins arranged adjacent to each other at the distal end 14 is defined at a value greater than the distance Wb between the fins arranged adjacent to each other at the proximal end 13. In other words, as seen from the bubbles produced on the walls of the fins, there is no fin wall in the up direction (+z direction) and in the direction relatively close to the fin walls with respect to the up direction (a region at a relatively small angle).
Par conséquent, pendant un processus de croissance des bulles B, les bulles B peuvent aussi être gonflées dans une direction montante oblique sans être bloquées par les parois des ailettes dans une direction latérale (une direction parallèle à un axe x), contrairement à des échangeurs thermiques classiques, tout en recevant l'une après l'autre une source supplémentaire de gaz, non seulement à partir de la partie inférieure interne 7b de la partie de base, mais aussi à partir des parois 11, 12 des ailettes et, par conséquent, une grande partie du diamètre de la bulle B peut être augmentée.Therefore, during a B-bubble growth process, B-bubbles can also be inflated in an oblique rising direction without being blocked by the fin walls in a lateral direction (a direction parallel to an x-axis), unlike heat exchangers. conventional thermal systems, while receiving one after the other an additional source of gas, not only from the inner lower part 7b of the base part, but also from the walls 11, 12 of the fins and, consequently , a large part of the diameter of the bubble B can be increased.
Lorsque la bulle B grossit, compte tenu d'une pression interne d'un gaz dans la bulle B, la bulle B pousse les parois 11, 12 des ailettes qui sont globalement inclinées et la partie inférieure interne 7b, et un tel effort agit aussi comme un effort de séparation de la bulle B elle-même par rapport aux parois 11, 12 des ailettes et à la partie inférieure interne 7b.When the bubble B grows, given an internal pressure of a gas in the bubble B, the bubble B pushes the walls 11, 12 of the fins which are globally inclined and the internal lower part 7b, and such a force also acts as a separation force of the bubble B itself relative to the walls 11, 12 of the fins and to the inner lower part 7b.
De cette manière, dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, dès que les bulles B sont produites, il est possible de séparer de manière séquentielle et régulière les bulles B des surfaces d'ailette.In this way, in the heat exchanger 1 according to the embodiment 1, as soon as the bubbles B are produced, it is possible to sequentially and evenly separate the bubbles B from the fin surfaces.
Dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, il n'existe pas de paroi d'ailettes suivant la direction montante des bulles et suivant la direction relativement proche des parois d'ailettes par rapport à la direction montante et, par conséquent, il est créé un environnement dans lequel un corps qui présente une résistance lorsque les bulles s'élèvent peut autant que possible être éliminé.In the heat exchanger 1 according to the embodiment 1, there is no fin wall in the upward direction of the bubbles and in the direction relatively close to the fin walls with respect to the upward direction, and therefore , an environment is created in which a body which shows resistance when the bubbles rise can be eliminated as much as possible.
Par conséquent, comme cela est montré, par exemple, sur la
Il peut aussi être considéré un cas dans lequel la bulle sur le côté inférieur (par exemple, B4) croit plus tôt que la bulle sur le côté supérieur (par exemple, B2), et la bulle sur le côté inférieur se sépare de la surface de l'ailette (la partie inférieure interne 7b et les parois 11, 12 de l'ailette). Dans ce cas, le volume de la bulle sur le côté inférieur (par exemple, B4) augmente par fusionnement avec la bulle sur le côté supérieur (par exemple, B2) et, par conséquent, la flottabilité augmente davantage de telle sorte que la séparation de la bulle qui a été disposée précédemment au-dessus (par exemple, B2) par rapport à la surface de l'ailette est aussi accélérée.It can also be considered a case in which the bubble on the lower side (eg, B4) grows earlier than the bubble on the upper side (eg, B2), and the bubble on the lower side separates from the surface. of the fin (the inner lower part 7b and the walls 11, 12 of the fin). In this case, the volume of the bubble on the lower side (eg B4) increases by merging with the bubble on the upper side (eg B2) and therefore the buoyancy increases further such that the separation bubble that was previously disposed above (eg, B2) relative to the fin surface is also accelerated.
Comme cela a été décrit jusqu'à présent, selon l'échangeur thermique 1 du mode de réalisation 1, une période pendant laquelle les bulles sont mises en contact avec la surface d'ailette peut être raccourcie et, par conséquent, une période pendant laquelle la surface d'ailette est mise en contact avec le réfrigérant CL en phase liquide peut être prolongée par comparaison aux échangeurs thermiques classiques.As has been described so far, according to the heat exchanger 1 of embodiment 1, a period during which the bubbles are brought into contact with the fin surface can be shortened and, therefore, a period during which the fin surface is contacted with the liquid-phase CL refrigerant can be extended compared to conventional heat exchangers.
Par conséquent, l'échangeur thermique de la présente invention peut augmenter des opportunités de changement du réfrigérant en phase liquide (liquide) pour une phase avec des bulles (gaz) sur les surfaces d'ailette et, par conséquent, il est possible d'absorber plus de chaleur latente à partir des surfaces d'ailette de telle sorte que l'échangeur thermique peut présenter une efficacité de refroidissement élevée comparée à celle des échangeurs thermiques classiques.Therefore, the heat exchanger of the present invention can increase opportunities for changing the refrigerant from the liquid phase (liquid) to a phase with bubbles (gas) on the fin surfaces and, therefore, it is possible to absorb more latent heat from the fin surfaces so that the heat exchanger can exhibit high cooling efficiency compared with that of conventional heat exchangers.
Lorsque la distance d'ailette est localement rétrécie à une position intermédiaire des ailettes, il existe une possibilité que les ailettes forment un goulot d'étranglement lorsque la bulle B s'élève. Au contraire, lorsque la distance d'ailette est élargie localement à une position intermédiaire des ailettes, les bulles B en cours d'élévation fusionnent les une avec les autres ou analogue et, par conséquent, un volume de la bulle augmente de manière inattendue créant ainsi une possibilité que la bulle reste collée à la position à laquelle la distance d'ailette est localement rétrécie au-dessus de la bulle. C'est-à-dire que, lorsque la distance d'ailette est élargie localement à la position intermédiaire des ailettes, cela crée aussi une possibilité qu'une telle structure provoque la stagnation de la bulle dont le volume augmente.When the fin distance is locally narrowed at an intermediate position of the fins, there is a possibility that the fins form a bottleneck when bubble B rises. On the contrary, when the fin distance is widened locally at an intermediate position of the fins, the rising bubbles B merge with each other or the like and, therefore, a volume of the bubble increases unexpectedly creating thus a possibility that the bubble sticks at the position where the fin distance is locally narrowed above the bubble. That is, when the fin distance is widened locally at the intermediate position of the fins, it also creates a possibility that such a structure causes the bubble to stagnate and increase in volume.
D'autre part, dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres augmente progressivement à partir de la partie d'extrémité proximale vers la partie d'extrémité distale. Par conséquent, il n'y a pas de possibilité que les inconvénients mentionnés précédemment se produisent et, par conséquent, les bulles peuvent s'élever plus progressivement.On the other hand, in the heat exchanger 1 according to the embodiment 1, the distance between the fins disposed adjacent to each other gradually increases from the proximal end portion toward the end portion distal. Therefore, there is no possibility that the previously mentioned drawbacks occur and therefore the bubbles can rise more gradually.
Dans l'échangeur thermique 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) augmente de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14.In the heat exchanger 1, the distance between the fins arranged adjacent to each other (fin distance) monotonically increases from the proximal end side 13 to the distal end side 14.
L'échangeur thermique 1 présentant une telle configuration ne comporte pas de partie dans laquelle la même distance d'ailette est constante et, par conséquent, les bulles B peuvent se séparer plus régulièrement de la surface d'ailette (la partie inférieure interne 7b et les parois 11, 12 des ailettes).The heat exchanger 1 having such a configuration does not have a part in which the same fin distance is constant, and therefore the bubbles B can separate more regularly from the fin surface (the inner lower part 7b and the walls 11, 12 of the fins).
En assimilant la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale 14 à Wt et la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 à Wb, lorsque Wt/Wb est défini à une valeur inférieure à 1,5, la résistance des parois 11, 12 des ailettes augmente lorsque les bulles B s'élèvent et, par conséquent, l'efficacité de refroidissant ne peut pas être augmentée contrairement aux attentes. En outre, lorsque Wt/Wb est défini à une valeur supérieure à 30,0, il est nécessaire d'assurer une largeur relativement importante afin d'agencer les ailettes 10 et, par conséquent, un pas d'agencement des ailettes 10 est augmenté de telle sorte qu'un grand espace devient nécessaire pour agencer un grand nombre d'ailettes 10.Equating the distance between the fins disposed adjacent to each other at the distal end 14 to Wt and the distance between the fins disposed adjacent to each other at the proximal end 13 to Wb, when Wt/Wb is set to a value less than 1.5, the resistance of the walls 11, 12 of the fins increases when the bubbles B rise and therefore the cooling efficiency cannot be increased contrary to expectation . Further, when Wt/Wb is set to a value larger than 30.0, it is necessary to ensure a relatively large width in order to arrange the fins 10 and, therefore, an arrangement pitch of the fins 10 is increased. so that a large space becomes necessary to arrange a large number of fins 10.
Au vu de ce qui précède, il est désirable que la valeur de Wt/Wb soit définie en prenant un compromis approprié en conformité avec les spécifications et les performances de l'échangeur thermique 1 à réaliser. Sur l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont formées de telle sorte que Wt/Wb est compris dans une plage inclusive de 1,5 à 30,0. Il est désirable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que Wt/Wb soit compris dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0. Il est plus préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que Wt/Wb soit compris dans une plage inclusive de 1,5 à 3,0.In view of the foregoing, it is desirable that the value of Wt/Wb be defined by taking an appropriate compromise in accordance with the specifications and performance of the heat exchanger 1 to be produced. In the heat exchanger 1 according to embodiment 1, the fins arranged adjacent to each other are formed such that Wt/Wb is within an inclusive range of 1.5 to 30.0. It is desirable that the fins disposed adjacent to each other be formed such that Wt/Wb is within an inclusive range of 1.5 to 5.0. It is more preferable that the fins disposed adjacent to each other are formed such that Wt/Wb is within an inclusive range of 1.5 to 3.0.
Dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, l'échangeur thermique 1 peut assurer à la fois une efficacité de refroidissement et une économie d'espace en définissant la valeur de Wt/Wb comme cela a été décrit précédemment.In the heat exchanger 1 according to embodiment 1, the heat exchanger 1 can provide both cooling efficiency and space saving by setting the value of Wt/Wb as described above.
Les inventeurs de la présente invention ont contrôlé et évalué les relations parmi la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13, la validité d'une surface efficace de transfert thermique par rapport à des spécifications requises et la propriété de facilité de séparation des bulles B. La
A partir de ce qui précède, en formant l'échangeur thermique 1 de telle sorte que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 soit comprise dans une plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm, l'échangeur thermique 1 permet d'obtenir à la fois l'assurance de la facilité de séparation des bulles B et l'assurance d'une surface de contact suffisante des ailettes et du réfrigérant CL.From the above, forming the heat exchanger 1 such that the distance between the fins arranged adjacent to each other at the proximal end 13 is within an inclusive range of 0.1 mm at 0.8 mm, the heat exchanger 1 makes it possible to obtain both the assurance of the ease of separation of the bubbles B and the assurance of a sufficient contact surface of the fins and of the coolant CL.
Ensuite, un échangeur thermique 2 selon un mode de réalisation 2 est décrit.Next, a heat exchanger 2 according to an embodiment 2 is described.
La
L'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 (l'indication de la référence numérique 2 sur les dessins étant omise) présente, dans son principe, sensiblement la même configuration que l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1. Toutefois, l'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 diffère de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 par rapport à la structure du radiateur.The heat exchanger 2 according to the embodiment 2 (the indication of the reference numeral 2 in the drawings being omitted) has, in principle, substantially the same configuration as the heat exchanger 1 according to the embodiment 1. However , the heat exchanger 2 according to the embodiment 2 differs from the heat exchanger 1 according to the embodiment 1 with respect to the structure of the radiator.
C'est-à-dire que, comme cela est montré sur la
Dans ce mode de réalisation, la "surface principale de la partie de base 7" est, en général, une surface arrière de la partie de base 7 (non montrée sur la
Comme cela est montré sur la
Par rapport aux parois que comporte l'ailette 20, l'autre paroi (dans ce mode de réalisation, la seconde paroi 22) peut être réalisée de forme plate sans présenter une forme inclinée (voir
Dans l'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2, lorsque des bulles B s'élèvent, les parties inclinées 25 sont formées sur le côté d'extrémité distale 24 des ailettes 20, lesquelles sont aussi appelées des sorties des bulles B à partir de la pluralité d'ailettes 20 (les sorties des bulles B à partir des fentes SL2) et, par conséquent, les bulles B peuvent être plus facilement séparées des ailettes 20.In the heat exchanger 2 according to embodiment 2, when bubbles B rise, the inclined portions 25 are formed on the distal end side 24 of the fins 20, which are also called outlets of the bubbles B from of the plurality of fins 20 (the exits of the bubbles B from the slots SL2) and, therefore, the bubbles B can be more easily separated from the fins 20.
L'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 présente, en principe, sensiblement la même configuration que l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 par rapport aux configurations autres que la configuration du radiateur. Par conséquent, l'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 acquiert directement des effets avantageux correspondants trouvés parmi tous les effets avantageux qu'acquiert l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1.The heat exchanger 2 according to embodiment 2 has, in principle, substantially the same configuration as the heat exchanger 1 according to embodiment 1 with respect to configurations other than the radiator configuration. Therefore, the heat exchanger 2 according to the embodiment 2 directly acquires corresponding advantageous effects found among all the advantageous effects which the heat exchanger 1 according to the embodiment 1 acquires.
Des variantes sont possibles et vont être décrites.Variations are possible and will be described.
Bien que la présente invention ait été décrite sur la base des modes de réalisation mentionnés précédemment, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation mentionnés précédemment. Différents modes peuvent être mis en œuvre sans s'écarter de l'esprit de la présente invention, et, par exemple, les variantes suivantes peuvent aussi être envisagées.Although the present invention has been described based on the aforementioned embodiments, the present invention is not limited to the aforementioned embodiments. Different modes can be implemented without departing from the spirit of the present invention, and, for example, the following variants can also be envisaged.
Dans les modes de réalisation mentionnés précédemment, le nombre d'éléments constitutionnels et les matériaux, formes, positions, tailles et analogue des éléments constitutionnels sont donnés uniquement à titre d'exemple et peuvent être modifiés à l'intérieur d'une plage dans laquelle les effets avantageux de la présente invention ne sont pas dégradés.In the aforementioned embodiments, the number of constitutional elements and the materials, shapes, positions, sizes and the like of the constitutional elements are given by way of example only and can be changed within a range in which the advantageous effects of the present invention are not degraded.
Différents modes peuvent être adoptés à l'intérieur d'une plage telle que la structure du radiateur ne dégrade pas les effets avantageux de la présente invention. Le radiateur 5a du mode de réalisation 1 et le radiateur 5b du mode de réalisation 2 sont représentés comme présentant la forme dans laquelle la première paroi et la seconde paroi de l'ailette forment chacune une ligne droite en tant que base. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à une telle forme. Par exemple, comme cela est montré sur la figure 6A, un radiateur 5c peut être formé de manière à présenter une forme dans laquelle une première paroi 31 et une seconde paroi 32 sont chacune formées d'une ligne courbe (variante 1). En plus de la configuration mentionnée précédemment, comme cela est montré sur la figure 6B, un radiateur 5d peut être formé de telle sorte qu'une partie de base 7 comporte des parties inférieures internes inclinées 7c (variante 2). De manière différente de la variante 1 mentionnée précédemment et de la variante 2, comme cela est montré sur la figure 6C, une largeur d'une partie inférieure interne de la partie de base 7 est sensiblement définie à 0 (zéro) (c'est-à-dire, une distance d'ailette à une extrémité proximale 53 étant définie sensiblement à 0), la "surface de transfert de chaleur" peut être formée uniquement d'une première paroi 51 et d'une seconde paroi 52 (variante 3).Different modes can be adopted within such a range that the structure of the radiator does not degrade the advantageous effects of the present invention. The radiator 5a of Embodiment 1 and the radiator 5b of Embodiment 2 are shown as having the shape in which the first wall and the second wall of the fin each form a straight line as a base. However, the present invention is not limited to such a form. For example, as shown in Fig. 6A, a radiator 5c can be formed to have a shape in which a first wall 31 and a second wall 32 are each formed of a curved line (variant 1). In addition to the configuration mentioned above, as shown in Fig. 6B, a radiator 5d can be formed such that a base part 7 has inclined inner lower parts 7c (variant 2). Different from the above-mentioned Variant 1 and Variant 2, as shown in Fig. 6C, a width of an inner bottom portion of the base portion 7 is substantially set to 0 (zero) (this is i.e., a fin distance at a proximal end 53 being defined substantially at 0), the "heat transfer surface" may be formed of only a first wall 51 and a second wall 52 (variant 3 ).
Les figures 6A à 6C représentent une vue en coupe transversale agrandie d'une partie principale destinée à décrire les radiateurs 5c, 5d, 5e des variantes.Figures 6A to 6C represent an enlarged cross-sectional view of a main part intended to describe the radiators 5c, 5d, 5e of the variants.
Claims (6)
le radiateur comporte : une partie de base (7) configurée de manière à définir un côté d'absorption de chaleur et un côté de rayonnement de chaleur ; et
une pluralité d'ailettes (10), chacune étant formée d'une nervure en saillie dans laquelle une extrémité proximale (13, 23)de chacune des ailettes est reliée à la partie de base et une extrémité distale (14, 24) de chacune des ailettes (10) s'étend vers le côté de rayonnement de chaleur, la pluralité d'ailettes (10) étant amenée en contact avec le réfrigérant (CL) et pouvant rayonner de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base vers le réfrigérant (CL), dans lequel
les ailettes (10) de la pluralité d'ailettes (10) sont agencées parallèlement dans une direction longitudinale de la pluralité d'ailettes (10), et
dans un état dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes (10), les ailettes (10) de la pluralité d'ailettes sont formées de telle sorte qu'une distance entre les ailettes (10) disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale (14, 24) est supérieure à une distance entre les ailettes sur un côté d'extrémité proximale (13, 23).A heat exchanger (1) which uses latent heat produced by a change in a gaseous/liquid phase of a refrigerant (CL), the heat exchanger comprising a radiator (5a-5e), in which
the radiator includes: a base part (7) configured to define a heat absorbing side and a heat radiating side; And
a plurality of fins (10), each being formed of a projecting rib in which a proximal end (13, 23) of each of the fins is connected to the base portion and a distal end (14, 24) of each fins (10) extends to the heat radiating side, the plurality of fins (10) being brought into contact with the coolant (CL) and capable of radiating absorbed heat from the heat absorbing side from the base part to the cooler (CL), in which
the fins (10) of the plurality of fins (10) are arranged parallel in a longitudinal direction of the plurality of fins (10), and
in a state in which the fins arranged adjacent to each other are seen along the longitudinal direction of the fins (10), the fins (10) of the plurality of fins are formed such that a distance between the fins (10) arranged adjacent to each other on a distal end side (14, 24) is greater than a distance between the fins on a proximal end side (13, 23).
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