JP2005069571A - Laminate type heat exchanger - Google Patents

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Hiroyuki Genta
啓之 現田
Koji Tanaka
公司 田中
Hajime Sugito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminate type heat exchanger capable of reducing flowing resistance while securing corrosion resistance in a fluid passage. <P>SOLUTION: In this laminate type heat exchanger, a first planar member 121 having a first opening 121a, and a second planar member 122 having a second opening 122a are mixedly laminated, and the first opening 121a, and the second opening 122a are communicated with each other, so as to form a fluid passage 120A flowing the fluid. At least one respective face of the first and second planar members 121, 122 is provided with a sacrifice material. The second opening 122a has an opening shape approximately equal to that of the first opening 121a, and is formed at a displaced position. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、冷媒の沸騰熱伝達により半導体素子等の発熱体を冷却する沸騰冷却器に適用して好適な積層式熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a laminated heat exchanger suitable for application to a boiling cooler that cools a heating element such as a semiconductor element by boiling heat transfer of a refrigerant.

従来の積層式熱交換器として、特許文献1に示されるように、通過孔を有する金属板を複数積層して、通過孔によって積層方向に連続した流体通路が形成されるものが知られている。   As a conventional stacked heat exchanger, as shown in Patent Document 1, a plurality of metal plates having passage holes are stacked, and a continuous fluid passage is formed by the passage holes in the stacking direction. .

ここでは、流体通路の通路壁が腐食環境に晒される場合に、複数の金属板のうち、一部の金属板を通路壁から流体通路内に向かって突出させることで突出部を設け、この突出部が他の部分よりも電位的に卑となるようにしている。   Here, when the passage wall of the fluid passage is exposed to a corrosive environment, a protrusion is provided by projecting a part of the plurality of metal plates from the passage wall into the fluid passage. The part is designed to be lower in potential than other parts.

これにより、流体通路の通路壁において、突出部のみに孔食が進行することになり、他の流体通路の通路壁の防食を可能としている。
特開平8−5279号公報
Thereby, in the passage wall of a fluid passage, pitting corrosion advances only to a projection part, and corrosion prevention of the passage wall of other fluid passages is enabled.
JP-A-8-5279

しかしながら、流体通路内に設けられる突出部によって、流体通路断面積が減少してしまうので、その分、流通抵抗が増大するという問題があった。尚、流通抵抗が増大すると、内部流体の流量が低下し、積層式熱交換器としての熱交換性能が低下する。   However, since the cross-sectional area of the fluid passage is reduced by the protrusion provided in the fluid passage, there is a problem that the flow resistance is increased accordingly. Note that when the flow resistance increases, the flow rate of the internal fluid decreases, and the heat exchange performance as a stacked heat exchanger decreases.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、流体流路における耐食性を確保しつつ、流通抵抗の低減を可能とする積層式熱交換器を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a stacked heat exchanger that can reduce flow resistance while ensuring corrosion resistance in a fluid flow path.

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

請求項1に記載の発明では、第1開口部(121a)を有する第1板状部材(121)および第2開口部(122a)を有する第2板状部材(122)が混在して積層され、第1開口部(121a)、第2開口部(122a)が互いに連通して流体が流通する流体流路(120A)が形成される積層式熱交換器において、第1、第2板状部材(121、122)のそれぞれの少なくとも一方の面には、犠牲材が設けられ、第2開口部(122a)は、第1開口部(121a)に対して略同一の開口形状を成すと共に、ずれた位置に形成されたことを特徴としている。   In the first aspect of the invention, the first plate member (121) having the first opening (121a) and the second plate member (122) having the second opening (122a) are mixed and laminated. In the stacked heat exchanger in which the first opening (121a) and the second opening (122a) communicate with each other to form a fluid channel (120A) through which the fluid flows, the first and second plate-like members are formed. At least one surface of each of (121, 122) is provided with a sacrificial material, and the second opening (122a) has substantially the same opening shape with respect to the first opening (121a) and is displaced. It is characterized by being formed in a different position.

これにより、第2板状部材(122)の第2開口部(122a)の端部は、流体流路(120A)内に突出する凸部(122e)および第1板状部材(121)間に入り込む凹部(122f)を形成することになる。そして、この凹部(122f)に対応する第1開口部(121a)の端部は相対的に流体流路(120A)内に突出する突出部(121e)を形成することになり、流体流路(120A)が流体によって腐食環境に晒される場合に、凸部(122e)および突出部(121e)における犠牲材が優先的に腐食され、流体流路(120A)の耐食性を向上できる。   As a result, the end of the second opening (122a) of the second plate member (122) is located between the projection (122e) protruding into the fluid flow channel (120A) and the first plate member (121). The recessed part (122f) to enter will be formed. And the edge part of the 1st opening part (121a) corresponding to this recessed part (122f) will form the protrusion part (121e) which protrudes relatively in a fluid flow path (120A), and a fluid flow path ( When 120A) is exposed to a corrosive environment by a fluid, the sacrificial material in the protrusions (122e) and the protrusions (121e) is preferentially corroded, and the corrosion resistance of the fluid flow path (120A) can be improved.

ここで、凸部(122e)が形成される時に凹部(122f)も同時に形成され、この凹部(122f)によって流体流路(120A)の流路断面積を増大させることができるので、流通抵抗を低減することができる。   Here, when the convex part (122e) is formed, the concave part (122f) is also formed at the same time, and this concave part (122f) can increase the flow path cross-sectional area of the fluid flow path (120A), so that the flow resistance is reduced. Can be reduced.

尚、付随的に凸部(122e)および凹部(122f)によって、流体流路(120A)内の表面積を増大することができるので、積層式熱交換器(100)としての熱交換性能を向上することができる。   In addition, since the surface area in the fluid flow path (120A) can be increased by the incidental convex part (122e) and the concave part (122f), the heat exchange performance as the stacked heat exchanger (100) is improved. be able to.

そして、請求項2に記載の発明では、流体は、流体流路(120A)を第1、第2板状部材(121、122)の面が拡がる方向で、且つ、第2開口部(122a)がずれた方向に対して交差する方向に流れることを特徴としている。   In the invention according to claim 2, the fluid flows in the direction in which the surfaces of the first and second plate-like members (121, 122) expand in the fluid flow path (120A) and the second opening (122a). It is characterized by flowing in a direction that intersects with the direction of deviation.

これにより、第2開口部(122a)の位置のずれ量の大小に関わらず流通抵抗を低減できる。   As a result, the flow resistance can be reduced regardless of the amount of displacement of the position of the second opening (122a).

また、請求項3に記載の発明では、第1、第2板状部材(121、122)の積層方向の一方には、複数の板状部材(111〜113)によって形成されると共に、内部に冷媒が貯留され、外部表面に発熱体(10)が取付けられる冷媒槽部(110)が設けられており、第1板状部材(121)に設けられた第3開口部(121d)および第2板状部材(122)に設けられた第4開口部(122d)が互いに連通することによって冷媒流路(120B)が形成され、冷媒流路(120B)は、冷媒槽部(110)に連通することを特徴としている。   Moreover, in invention of Claim 3, while forming in one side of the lamination direction of a 1st, 2nd plate-shaped member (121,122) by several plate-shaped members (111-113), inside, A refrigerant tank (110) in which the refrigerant is stored and the heating element (10) is attached to the outer surface is provided, and the third opening (121d) and the second provided in the first plate-like member (121) are provided. The fourth opening (122d) provided in the plate member (122) communicates with each other to form the refrigerant channel (120B), and the refrigerant channel (120B) communicates with the refrigerant tank (110). It is characterized by that.

これにより、本積層式熱交換器(100)を、発熱体(10)によって沸騰した冷媒を冷媒流路(120B)に導き、流体流路(120A)内の流体と熱交換を行う沸騰冷却器(100)として対応することができる。   Thus, the present stacked heat exchanger (100) is a boiling cooler that guides the refrigerant boiled by the heating element (10) to the refrigerant flow path (120B) and exchanges heat with the fluid in the fluid flow path (120A). (100).

請求項4に記載の発明では、第4開口部(122d)は、第3開口部(121d)に対して略同一の開口形状を成すと共に、ずれた位置に形成されたことを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, the fourth opening (122d) has substantially the same opening shape as the third opening (121d) and is formed at a shifted position.

これにより、冷媒流路(120B)内の表面積を増大させて、流体流路(120A)側との熱交換性能を向上させることができる。   Thereby, the surface area in a refrigerant flow path (120B) can be increased, and the heat exchange performance with the fluid flow path (120A) side can be improved.

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.

(第1実施形態)
次に、本発明の積層式熱交換器の第1実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。本実施形態では、積層式熱交換器として沸騰冷却器100に適用したものとしている。沸騰冷却器100は、例えば半導体素子(IGBT)等の発熱体10の熱によって内部に封入される冷媒が沸騰気化し、外部から供給される冷却水(本発明の流体に対応)によって気化冷媒が凝縮液化する際にその凝縮潜熱を冷却水に放出することで発熱体10を冷却する熱交換器である。
(First embodiment)
Next, 1st Embodiment of the laminated heat exchanger of this invention is described based on FIGS. In the present embodiment, the laminated heat exchanger is applied to the boiling cooler 100. In the boiling cooler 100, for example, the refrigerant enclosed inside is boiled by heat of the heating element 10 such as a semiconductor element (IGBT), and the vaporized refrigerant is cooled by cooling water (corresponding to the fluid of the present invention) supplied from the outside. It is a heat exchanger that cools the heating element 10 by releasing the latent heat of condensation to cooling water when condensing into liquid.

以下説明する図面のうち、図1は沸騰冷却器100の正面図、図2は沸騰冷却器100の平面図、図3、図4は各プレート111〜113、121、122の平面図、図5は図2のA−A部における部分断面図、図6は各プレート131〜133の平面図である。   1 is a front view of the boiling cooler 100, FIG. 2 is a plan view of the boiling cooler 100, FIGS. 3 and 4 are plan views of the plates 111 to 113, 121, and 122, and FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 6 is a plan view of each of the plates 131-133.

沸騰冷却器100は、図1、図2に示すように、下側から上側に向けて順に各プレート111〜113、121、122、131〜133が積層されて、冷媒槽部110、熱交換部120、冷媒拡散部130が形成されている。冷媒拡散部130の上側の面(上側プレート133)には、入口パイプ140、出口パイプ150、冷媒封入パイプ160が設けられている。上記各部材は、熱伝導性に優れるアルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、これら部材が一体でろう付けされることによって沸騰冷却器100は形成される。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the boiling cooler 100 is configured by laminating plates 111 to 113, 121, 122, and 131 to 133 in order from the lower side to the upper side, the refrigerant tank unit 110, and the heat exchange unit. 120, a refrigerant diffusion part 130 is formed. An inlet pipe 140, an outlet pipe 150, and a refrigerant sealing pipe 160 are provided on the upper surface (upper plate 133) of the refrigerant diffusion portion 130. Each of the above members is made of aluminum or aluminum alloy having excellent heat conductivity, and the boiling cooler 100 is formed by brazing these members together.

冷媒槽部110は、内部に冷媒が貯留される部位であり、図3に示すように、下側プレート111、中間プレート112、113から成る。各プレート(本発明の複数の板状部材に対応)111〜113は、長方形を成しており、中間プレート112には、図3(b)中において上下方向端部側の所定領域を残して左右方向に延びる冷媒開口部112aが複数設けられ、また、中間プレート113には、図3(c)中において上記と同様の所定領域を残して上下方向に延びる冷媒開口部113aが複数設けられている。各冷媒開口部112a、113aは互いに交差する部位で連通し、冷媒を貯留する空間を形成する。尚、中間プレート112、113は図1では、各1枚ずつ配置するものとして示しているが、これに限らず、冷媒の貯留量に応じて複数組みの構成とするようにしても良い。   The refrigerant tank portion 110 is a portion in which the refrigerant is stored, and includes a lower plate 111 and intermediate plates 112 and 113 as shown in FIG. Each plate (corresponding to a plurality of plate-like members of the present invention) 111 to 113 has a rectangular shape, and the intermediate plate 112 leaves a predetermined region on the end in the vertical direction in FIG. A plurality of refrigerant openings 112a extending in the left-right direction are provided, and the intermediate plate 113 is provided with a plurality of refrigerant openings 113a extending in the vertical direction leaving a predetermined region similar to the above in FIG. Yes. Refrigerant openings 112a and 113a communicate with each other at crossing portions to form a space for storing the refrigerant. In FIG. 1, the intermediate plates 112 and 113 are shown as being arranged one by one. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of sets of intermediate plates 112 and 113 may be used depending on the amount of refrigerant stored.

そして、冷媒槽部110の下側面(下側プレート111)には発熱体10が配置され(図1、図2)、図示しないボルト等の締め付けにより固定されている。尚、発熱体10と冷媒槽部110との間の接触熱抵抗を小さくするために、両者間に熱伝導グリースを介在させても良い。   And the heat generating body 10 is arrange | positioned at the lower surface (lower plate 111) of the refrigerant tank part 110 (FIG. 1, FIG. 2), and is being fixed by clamping | tightening the volt | bolt etc. which are not shown in figure. In order to reduce the contact thermal resistance between the heating element 10 and the refrigerant tank 110, a thermal grease may be interposed therebetween.

熱交換部120は、本発明の特徴部を成すもので、図1、図4、図5に示すように、中間プレート(本発明の第1板状部材に対応)121および中間プレート(本発明の第2板状部材に対応)122が混在するように積層されている。ここでは具体的に、中間プレート121と中間プレート122とを交互に積層している。   The heat exchanging part 120 is a characteristic part of the present invention. As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the intermediate plate (corresponding to the first plate member of the present invention) 121 and the intermediate plate (the present invention). (Corresponding to the second plate-like member) 122) are laminated so as to coexist. Specifically, the intermediate plates 121 and the intermediate plates 122 are alternately stacked here.

尚、中間プレート121、122の少なくとも一方の面には図示しない犠牲材が設けられている。犠牲材は、周知のように中間プレート121、122に対して自らが金属電極の陽極として働き、電気化学反応によって消耗(犠牲腐食)することで、相手側の中間プレート121、122の耐食寿命を延ばすものである。犠牲材は、中間プレート121、122を形成するアルミニウム材に対して電位が低くなるように、亜鉛を所定量含有するアルミニウム材としている。   A sacrificial material (not shown) is provided on at least one surface of the intermediate plates 121 and 122. As is well known, the sacrificial material acts as an anode of the metal electrode with respect to the intermediate plates 121 and 122, and is consumed (sacrificial corrosion) by an electrochemical reaction, so that the corrosion resistance life of the counterpart intermediate plates 121 and 122 is increased. It is to extend. The sacrificial material is an aluminum material containing a predetermined amount of zinc so that the potential is lower than that of the aluminum material forming the intermediate plates 121 and 122.

図4に示すように、中間プレート121、122は、それぞれ冷媒槽部110の各プレート111〜113と外形を同一とする長方形を成しており、それぞれ複数の冷媒開口部121d、122dおよび冷却水開口部121A、122Aが設けられている。   As shown in FIG. 4, the intermediate plates 121 and 122 each have a rectangular shape having the same outer shape as each of the plates 111 to 113 of the refrigerant tank 110, and each includes a plurality of refrigerant openings 121 d and 122 d and cooling water. Openings 121A and 122A are provided.

図4(a)に示すように、中間プレート121の冷媒開口部(本発明の第3開口部に対応)121dは、上記の中間プレート113に設けられた冷媒開口部113aと同一の位置に同一の大きさで設けられている。   As shown in FIG. 4A, the refrigerant opening (corresponding to the third opening of the present invention) 121d of the intermediate plate 121 is the same as the refrigerant opening 113a provided in the intermediate plate 113. It is provided with the size.

冷却水開口部121Aは、図4(a)中の上下方向に延びる中間開口部121aと、図4(a)中の左右方向に延びて櫛状を成す入口側開口部121bおよび出口側開口部121cとから成る。中間開口部(本発明の第1開口部に対応)121aは、図4(a)中の左右方向において上記の冷媒開口部121dの間に挟まれるように配置されている。また入口側開口部121bおよび出口側開口部121cの櫛歯に相当する部位は、中間開口部121aの位置に対応するようになっている。   The cooling water opening 121A includes an intermediate opening 121a that extends in the vertical direction in FIG. 4A, and an inlet-side opening 121b and an outlet-side opening that extend in the horizontal direction in FIG. 121c. The intermediate opening (corresponding to the first opening of the present invention) 121a is disposed so as to be sandwiched between the refrigerant openings 121d in the left-right direction in FIG. Further, portions corresponding to the comb teeth of the inlet side opening 121b and the outlet side opening 121c correspond to the position of the intermediate opening 121a.

一方、図4(b)に示すように、中間プレート122の冷媒開口部122dおよび冷却水開口部122A(中間開口部122a、入口側開口部122b、出口側開口部122c)は、上記の中間プレート121のそれらと同様に形成されている。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, the refrigerant opening 122d and the cooling water opening 122A (the intermediate opening 122a, the inlet side opening 122b, and the outlet side opening 122c) of the intermediate plate 122 It is formed similarly to those of 121.

しかしながら、本発明の特徴部として、冷媒開口部(本発明の第4開口部に対応)122d、中間開口部(本発明の第2開口部に対応)122aは、上記の冷媒開口部121d、中間開口部121aに対して、積層方向に連通する範囲で、図4(b)中の左右方向にずれた位置に設けられるようにしている。ここでは具体的に、図4(b)中の2点鎖線で示す冷媒開口部121d、中間開口部121aを想定した位置に対して冷媒開口部122d、中間開口部122aは、それぞれ左側にずれるように設定している。   However, as a characteristic part of the present invention, the refrigerant opening (corresponding to the fourth opening of the present invention) 122d and the intermediate opening (corresponding to the second opening of the present invention) 122a are the refrigerant opening 121d, intermediate The opening 121a is provided at a position shifted in the left-right direction in FIG. 4B within a range communicating with the stacking direction. Here, specifically, the refrigerant opening 122d and the intermediate opening 122a are shifted to the left side with respect to the positions assuming the refrigerant opening 121d and the intermediate opening 121a indicated by a two-dot chain line in FIG. 4B. Is set.

尚、入口側開口部121b、122bおよび出口側開口部121c、122cの櫛歯に相当する部位の長さは、それぞれ異なるようにしており、中間プレート121、122を積層した際に、冷却水開口部121A、122A全体が互いに連通するようにしている。   The lengths of the portions corresponding to the comb teeth of the inlet-side openings 121b and 122b and the outlet-side openings 121c and 122c are different from each other, and when the intermediate plates 121 and 122 are stacked, the cooling water openings The entire parts 121A and 122A communicate with each other.

熱交換部120においては、図5に示すように、中間開口部121a、122aが積層方向に連通することによって、冷却水流路(本発明の流体流路に対応)120Aが形成される。ここで中間開口部122aが中間開口部121aに対して図5中の左側にずれた位置に設けられているため、中間開口部122aの端部によって、冷却水流路120A内に突出する凸部122eおよび中間プレート121間に入り込む凹部122fが形成されることになる。そして、この凹部122fに対応する冷媒開口部121aの端部によって、相対的に冷却水流路120A内に突出する突出部121eが形成されることになる。   In the heat exchange section 120, as shown in FIG. 5, the intermediate openings 121a and 122a communicate with each other in the stacking direction, thereby forming a cooling water flow path (corresponding to the fluid flow path of the present invention) 120A. Here, since the intermediate opening 122a is provided at a position shifted to the left in FIG. 5 with respect to the intermediate opening 121a, a convex part 122e protruding into the cooling water flow path 120A by the end of the intermediate opening 122a. And the recessed part 122f which penetrates between the intermediate plates 121 is formed. And the protrusion part 121e which protrudes relatively in the cooling water flow path 120A is formed by the edge part of the refrigerant | coolant opening part 121a corresponding to this recessed part 122f.

また、冷媒開口部121d、122dが積層方向に連通することによって、冷媒流路120Bが形成される。そして、この冷媒流路120Bにおいても、冷媒開口部122dが冷媒開口部121dに対してずれた位置に設けられているため、上記冷却水流路120Aと同様に、凸部122e、凹部122f、突出部121eが形成されることになる。尚、冷媒流路120Bは、冷媒槽部110および後述する冷媒拡散部130のそれぞれの内部空間に連通する。   In addition, the refrigerant passages 120B are formed by the refrigerant openings 121d and 122d communicating in the stacking direction. Also in this refrigerant flow path 120B, since the refrigerant opening 122d is provided at a position shifted from the refrigerant opening 121d, the convex part 122e, the concave part 122f, and the protruding part are provided in the same manner as the cooling water flow path 120A. 121e is formed. Note that the refrigerant flow path 120B communicates with the internal spaces of the refrigerant tank part 110 and a refrigerant diffusion part 130 described later.

冷媒拡散部130は、上記冷媒槽部110と同様に、図1、図6に示すように、複数のプレート131〜133が積層されて形成されている。即ち、中間プレート131と中間プレート132とが交互に積層されて、更にその上側に上側プレート133が配置されている。   As with the refrigerant tank portion 110, the refrigerant diffusion portion 130 is formed by laminating a plurality of plates 131 to 133 as shown in FIGS. That is, the intermediate plate 131 and the intermediate plate 132 are alternately stacked, and the upper plate 133 is further disposed on the upper side.

中間プレート131、132は、上記冷媒層部110の各プレート111〜113と外形を同一とする長方形を成している。中間プレート131、132には、上記冷媒槽部110の中間プレート112、113と同様に、それぞれ図6中の上下方向あるいは左右方向に延びる冷媒開口部131a、132aが複数設けられている。そして、冷媒開口部131aは、熱交換部120の冷媒開口部122dと同一の位置、同一の大きさと成るように設けられている。   The intermediate plates 131 and 132 have a rectangular shape having the same outer shape as the plates 111 to 113 of the refrigerant layer portion 110. Similarly to the intermediate plates 112 and 113 of the refrigerant tank 110, the intermediate plates 131 and 132 are provided with a plurality of refrigerant openings 131a and 132a extending in the vertical direction or the horizontal direction in FIG. And the refrigerant | coolant opening part 131a is provided so that it may become the same position as the refrigerant | coolant opening part 122d of the heat exchange part 120, and the same magnitude | size.

また、中間プレート131、132および上側プレート133には、図6中の左下に入口パイプ穴130a、右上に出口パイプ穴130bがそれぞれ設けられており、入口パイプ穴130aは、中間プレート121、122の入口側開口部121b、122bに連通し、出口パイプ孔130bは、中間プレート121、122の出口側開口部121c、122cに連通している。そして、上側プレート133の各パイプ穴130a、130bにはそれぞれ、入口パイプ140、出口パイプ150が図1、図2に示すように接合されている。   Further, the intermediate plates 131 and 132 and the upper plate 133 are provided with an inlet pipe hole 130a at the lower left in FIG. 6 and an outlet pipe hole 130b at the upper right, respectively. The inlet side opening portions 121b and 122b communicate with each other, and the outlet pipe hole 130b communicates with the outlet side opening portions 121c and 122c of the intermediate plates 121 and 122. An inlet pipe 140 and an outlet pipe 150 are joined to the pipe holes 130a and 130b of the upper plate 133 as shown in FIGS.

また、上側プレート133の図6(c)中の右上には、上記冷媒開口部132aに連通する冷媒パイプ穴133aが設けられている。この冷媒パイプ穴133aには、図1、図2に示すように、冷媒パイプ160が接合されている。   Also, a refrigerant pipe hole 133a communicating with the refrigerant opening 132a is provided on the upper right side of the upper plate 133 in FIG. 6C. As shown in FIGS. 1 and 2, a refrigerant pipe 160 is joined to the refrigerant pipe hole 133a.

冷媒拡散部130においては、冷媒開口部131a、132aが互いに交差する部位で連通して、内部空間が形成され、この内部空間は冷媒パイプ160と連通する。尚、中間プレート131、132は、図1では各1枚ずつ(合計2枚)配置するものとして示しているが、これに限らず、冷媒拡散部130の内部空間の大きさを調節するために、3枚以上の組み合わせとするようにしても良い。   In the refrigerant diffusion part 130, the refrigerant openings 131 a and 132 a communicate with each other at an intersecting portion to form an internal space, and the internal space communicates with the refrigerant pipe 160. In FIG. 1, the intermediate plates 131 and 132 are shown as being arranged one by one (two in total). However, the present invention is not limited to this, and in order to adjust the size of the internal space of the refrigerant diffusion portion 130. A combination of three or more sheets may be used.

尚、各プレート111〜113、121、122、131〜133の各開口部112a、113a、121a〜121d、122a〜122d、131a、132a、および各パイプ穴130a、130b、133aは、切削加工、プレス加工、エッチング加工等により形成されている。   In addition, each opening part 112a, 113a, 121a-121d, 122a-122d, 131a, 132a of each plate 111-113, 121, 122, 131-133 and each pipe hole 130a, 130b, 133a are cut and pressed. It is formed by processing, etching processing or the like.

そして、冷媒封入パイプ160からは、所定量の冷媒が注入され、冷媒は冷媒拡散部130から熱交換部120の冷媒流路120Bを通り、主に冷媒槽部110を満たすように貯留される。冷媒としては、ここではフロン(HFC134a)を用いている。その他の冷媒として、水、アルコール、フロロカーボン等を用いても良い。尚、冷媒封入パイプ160の開口側は、冷媒注入後に溶接等により封止される。   Then, a predetermined amount of refrigerant is injected from the refrigerant sealing pipe 160, and the refrigerant passes through the refrigerant flow path 120 </ b> B of the heat exchange unit 120 from the refrigerant diffusion unit 130 and is stored so as to mainly fill the refrigerant tank unit 110. Here, chlorofluorocarbon (HFC134a) is used as the refrigerant. As other refrigerants, water, alcohol, fluorocarbon, or the like may be used. Note that the opening side of the refrigerant sealing pipe 160 is sealed by welding or the like after the refrigerant is injected.

次に、本実施形態の作動および作用効果について説明する。冷媒槽部110内における冷媒は、発熱体10の熱を受けて沸騰気化し、冷媒流路120B側に上昇し、冷媒拡散部130内に流入して拡散する。そして、この拡散した冷媒が再び冷媒流路120B内を下降する際に、冷却水流路120Aを流通する冷却水によって冷却されて凝縮液化して、自重によって冷媒槽部110に還流する。このように、沸騰冷却器100は、発熱体10の熱を沸騰気化により輸送し、凝縮液化時の凝縮潜熱を冷却水側に放出することで発熱体10を冷却する。   Next, the operation and effect of this embodiment will be described. The refrigerant in the refrigerant tank part 110 receives the heat of the heating element 10 to evaporate, rises to the refrigerant flow path 120B side, flows into the refrigerant diffusion part 130, and diffuses. When the diffused refrigerant descends again in the refrigerant flow path 120B, it is cooled by the cooling water flowing through the cooling water flow path 120A to be condensed and liquefied, and is returned to the refrigerant tank 110 by its own weight. Thus, the boiling cooler 100 transports the heat of the heating element 10 by boiling vaporization, and cools the heating element 10 by releasing the latent heat of condensation at the time of condensing into a cooling water.

尚、本沸騰冷却器100においては、冷却水は、入口パイプ140から流入し、入口側開口部121b、122bを通り、冷却水流路120Aを中間プレート121、122の面が拡がる方向で、且つ、中間開口部122aがずれた方向に対して交差する方向、即ち、図5中の紙面の表側から裏側に向けて流れる。そして、冷却水流路120Aを流通した冷却水は、出口側開口部121c、122cを通って、出口パイプ150から流出する。   In the boiling cooler 100, the cooling water flows in from the inlet pipe 140, passes through the inlet-side openings 121b and 122b, extends in the direction in which the surfaces of the intermediate plates 121 and 122 expand through the cooling water channel 120A, and It flows in the direction intersecting the direction in which the intermediate opening 122a is displaced, that is, from the front side to the back side of the paper surface in FIG. And the cooling water which distribute | circulated the cooling water flow path 120A flows out from the exit pipe 150 through the exit side opening parts 121c and 122c.

本発明においては、冷却水によって冷却水流路120Aが腐食環境に晒されることになるが、冷却水流路120A内に突出する凸部122e、突出部121eにおける犠牲材が優先的に腐食され、冷却水流路120Aの耐食性を向上できることになる。   In the present invention, the cooling water flow path 120A is exposed to the corrosive environment by the cooling water, but the sacrificial material in the protrusions 122e and the protrusion 121e protruding into the cooling water flow path 120A is preferentially corroded, and the cooling water flow The corrosion resistance of the path 120A can be improved.

ここで、冷却水流路120Aにおいては、凸部122eが形成される時に凹部122fも同時に形成され、この凹部122fによって冷却水流路120Aの流路断面積を増大させることができるので、冷却水の流通抵抗を低減することができる。   Here, in the cooling water flow path 120A, when the convex part 122e is formed, the concave part 122f is also formed at the same time, and the flow path cross-sectional area of the cooling water flow path 120A can be increased by the concave part 122f. Resistance can be reduced.

更に、冷却水流路120Aにおける冷却水の流れ方向を上記説明のように図5中の紙面に対して垂直方向(表側から裏側)となるようにしているので、中間開口部122aの位置のずれ量の大小に関わらず流通抵抗を低減できる。   Further, as described above, the flow direction of the cooling water in the cooling water flow path 120A is perpendicular to the paper surface in FIG. 5 (from the front side to the back side). Distribution resistance can be reduced regardless of the size.

尚、付随的に凸部122eおよび凹部122fによって、冷却水流路120A内の表面積を増大することができるので、沸騰冷却器100としての熱交換性能を向上することができる。   In addition, since the surface area in the cooling water flow path 120A can be increased by the incidental convex part 122e and the concave part 122f, the heat exchange performance as the boiling cooler 100 can be improved.

また、冷媒流路120Bにおいても、冷却水流路120Aと同様に、凸部122e、突出部121eが形成されるようにしているので、冷媒流路120B内の表面積を増大させて、冷却水流路120A側との熱交換性能を向上させることができる。   Also, in the coolant channel 120B, similar to the coolant channel 120A, the convex portion 122e and the protruding portion 121e are formed. Therefore, the surface area in the coolant channel 120B is increased to increase the coolant channel 120A. The heat exchange performance with the side can be improved.

(その他の実施形態)
上記第1実施形態においては、本発明を沸騰冷却器100に適用したものとして説明したが、これに限らず、冷却水流路120Aに相当する流路に流体を流して、この流体と外部流体(例えば空気)、外部発熱物等と熱交換する熱交換器(具体的には、ラジエータ、ヒータコア、オイルクーラ、ヒートシンク等)として広く適用可能である。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the present invention has been described as being applied to the boiling cooler 100. However, the present invention is not limited to this, and a fluid is caused to flow in a flow path corresponding to the cooling water flow path 120A. For example, it can be widely applied as a heat exchanger (specifically, a radiator, a heater core, an oil cooler, a heat sink, etc.) for exchanging heat with air), an external heating material, or the like.

また、冷却水流路120Aを流れる冷却水の流れ方向は、上記第1実施形態に対して、中間プレート121、122の積層方向としても良い。   Moreover, the flow direction of the cooling water flowing through the cooling water flow path 120A may be the stacking direction of the intermediate plates 121 and 122 with respect to the first embodiment.

第1実施形態における沸騰冷却器の外観を示す正面図である。It is a front view which shows the external appearance of the boiling cooler in 1st Embodiment. 図1における沸騰冷却器を示す平面図である。It is a top view which shows the boiling cooler in FIG. 冷媒槽部を形成する各プレートを示す平面図である。It is a top view which shows each plate which forms a refrigerant tank part. 熱交換部を形成する各プレートを示す平面図である。It is a top view which shows each plate which forms a heat exchange part. 図2におけるA−A部を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the AA part in FIG. 冷媒拡散部を形成する各プレートを示す平面図である。It is a top view which shows each plate which forms a refrigerant | coolant diffusion part.

符号の説明Explanation of symbols

10 発熱体
100 沸騰冷却器(積層式熱交換器)
110 冷媒槽部
111 下側プレート(複数の板状部材)
112 中間プレート(複数の板状部材)
113 中間プレート(複数の板状部材)
120A 冷却水流路(流体流路)
120B 冷媒流路
121 中間プレート(第1板状部材)
121a 中間開口部(第1開口部)
121d 冷媒開口部(第3開口部)
122 中間プレート(第2板状部材)
122a 中間開口部(第2開口部)
122d 冷媒開口部(第4開口部)
10 Heating element 100 Boiling cooler (stacked heat exchanger)
110 Refrigerant tank portion 111 Lower plate (plural plate members)
112 Intermediate plate (plural plate members)
113 Intermediate plate (plural plate members)
120A Cooling water channel (fluid channel)
120B Refrigerant flow path 121 Intermediate plate (first plate-like member)
121a Intermediate opening (first opening)
121d Refrigerant opening (third opening)
122 Intermediate plate (second plate member)
122a Intermediate opening (second opening)
122d Refrigerant opening (fourth opening)

Claims (4)

第1開口部(121a)を有する第1板状部材(121)および第2開口部(122a)を有する第2板状部材(122)が混在して積層され、前記第1開口部(121a)、前記第2開口部(122a)が互いに連通して流体が流通する流体流路(120A)が形成される積層式熱交換器において、
前記第1、第2板状部材(121、122)のそれぞれの少なくとも一方の面には、犠牲材が設けられ、
前記第2開口部(122a)は、前記第1開口部(121a)に対して略同一の開口形状を成すと共に、ずれた位置に形成されたことを特徴とする積層式熱交換器。
A first plate member (121) having a first opening (121a) and a second plate member (122) having a second opening (122a) are laminated together to form the first opening (121a). In the stacked heat exchanger in which the second opening (122a) communicates with each other to form a fluid flow path (120A) through which fluid flows,
A sacrificial material is provided on at least one surface of each of the first and second plate-like members (121, 122),
The stacked heat exchanger according to claim 1, wherein the second opening (122a) has substantially the same opening shape as the first opening (121a) and is formed at a shifted position.
前記流体は、前記流体流路(120A)を前記第1、第2板状部材(121、122)の面が拡がる方向で、且つ、前記第2開口部(122a)がずれた方向に対して交差する方向に流れることを特徴とする請求項1に記載の積層式熱交換器。   The fluid is in a direction in which the surfaces of the first and second plate-like members (121, 122) expand in the fluid flow path (120A) and the direction in which the second opening (122a) is displaced. The stacked heat exchanger according to claim 1, wherein the stacked heat exchanger flows in an intersecting direction. 前記第1、第2板状部材(121、122)の積層方向の一方には、複数の板状部材(111〜113)によって形成されると共に、内部に冷媒が貯留され、外部表面に発熱体(10)が取付けられる冷媒槽部(110)が設けられており、
前記第1板状部材(121)に設けられた第3開口部(121d)および前記第2板状部材(122)に設けられた第4開口部(122d)が互いに連通することによって冷媒流路(120B)が形成され、
前記冷媒流路(120B)は、前記冷媒槽部(110)に連通することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の積層式熱交換器。
One of the first and second plate-like members (121, 122) in the stacking direction is formed by a plurality of plate-like members (111 to 113), a refrigerant is stored inside, and a heating element is formed on the external surface. A refrigerant tank part (110) to which (10) is attached is provided;
The third opening (121d) provided in the first plate-like member (121) and the fourth opening (122d) provided in the second plate-like member (122) communicate with each other, whereby the refrigerant flow path. (120B) is formed,
The stacked heat exchanger according to any one of claims 1 and 2, wherein the refrigerant flow path (120B) communicates with the refrigerant tank section (110).
前記第4開口部(122d)は、前記第3開口部(121d)に対して略同一の開口形状を成すと共に、ずれた位置に形成されたことを特徴とする請求項3に記載の積層式熱交換器。   The stacked type according to claim 3, wherein the fourth opening (122d) has substantially the same opening shape as the third opening (121d) and is formed at a shifted position. Heat exchanger.
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