JP2007333357A

JP2007333357A - Cooler

Info

Publication number: JP2007333357A
Application number: JP2006168752A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yoshida; 忠史吉田; Yutaka Yokoi; 豊横井; Yuji Osada; 裕司長田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: JP4675285B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooler capable of executing even cooling in relation to coolers having a matter to be cooled which is an object of cooling arranged on a surface of the cooler and cooling the same. <P>SOLUTION: The cooler is provided with a plurality of channels 21-25. Branch parts 16 formed to supply liquid is provided on each of the plurality of channels 21-25. A merging part 17 formed to make liquid discharged from each of the plurality of channels 21-25 and merged is provided. The branch parts 16 and the merging part 17 are arranged on a diagonal line L of the cooler. Flow in side regulating parts 11a-15a and flow out side regulating part 11b-15b for regulating flow rate of each of the plurality of channels 21-25 are formed on inlet side end parts and outlet side end parts of the channels 21-25. In each of the channels 21-25, width of the channels 21-25 are established according to length from the branch part 16 to the merging part 17. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷却器に関する。 The present invention relates to a cooler.

冷却器には、内部に複数の流路が形成され、複数の流路に冷却流体が通ることにより冷却が行なわれる冷却器がある。このような冷却器においては、たとえば、冷却器の表面に発熱体が配置されることにより発熱体が冷却される。 There is a cooler in which a plurality of flow paths are formed inside, and cooling is performed by passing a cooling fluid through the plurality of flow paths. In such a cooler, for example, the heating element is cooled by disposing the heating element on the surface of the cooler.

特開平５−２９９５４９号公報においては、冷却装置の空洞内に、冷却装置の対角線方向と平行にフィンを設けた熱伝達冷却装置が開示されている。この熱伝達冷却装置においては、フィン間隔として、小さなフィン間隔と大きなフィン間隔とが設けられている。さらに、流体の入口部からフィン端部までの間と、流体の出口部からフィン端部までの間とに導流路が形成されている。この熱伝達冷却装置によれば、伝熱性能が高く、伝熱面の温度の均一性が小さい構造を提供できることが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-299549 discloses a heat transfer cooling device in which fins are provided in the cavity of the cooling device in parallel to the diagonal direction of the cooling device. In this heat transfer cooling device, small fin intervals and large fin intervals are provided as fin intervals. Furthermore, a guide channel is formed between the fluid inlet and the fin end, and between the fluid outlet and the fin end. It is disclosed that this heat transfer cooling device can provide a structure with high heat transfer performance and low temperature uniformity of the heat transfer surface.

特開２００１−３５２０２５号公報においては、ヒートシンクに発熱体を配置するとともに、ヒートシンクのフィンとベースとで構成されるチャンネル群に冷却水を供給させる流入口を設けた発熱体冷却装置が開示されている。この発熱体冷却装置は、流入口と反対側に冷却水を排出する排出口が設けられている。流入口に近いチャンネルの幅Ｗｂ、流入口から遠いチャンネルの幅Ｗｃ、中央のチャンネルの幅Ｗａとしたときに、Ｗｂ＞Ｗｃ＞Ｗａなる関係を有することが開示されている。この発熱体冷却装置によれば、発熱体を均一に冷却することが可能になると開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-352025 discloses a heating element cooling device in which a heating element is arranged on a heat sink and an inlet for supplying cooling water to a channel group constituted by fins and a base of the heat sink is provided. Yes. This heating element cooling device is provided with a discharge port for discharging cooling water on the side opposite to the inlet. It is disclosed that when the width Wb of the channel near the inflow port, the width Wc of the channel far from the inflow port, and the width Wa of the center channel, the relationship is Wb> Wc> Wa. According to this heating element cooling device, it is disclosed that the heating element can be cooled uniformly.

特開２００５−１６６７５２号公報においては、冷却部本体を有し、冷却部本体が、３以上の流路が連通形態で結節される流路分岐点を有する半導体部品の冷却装置が開示されている。この冷却装置においては、流路分岐点を互いに結合する形で流路が網目形態で形成されている。この半導体部品の冷却装置によれば、半導体部品を一様かつ効率よく冷却することができると開示されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-166752 discloses a cooling device for a semiconductor component that has a cooling unit main body, and the cooling unit main body has a flow path branch point where three or more flow paths are connected in a communication form. . In this cooling device, the flow paths are formed in a mesh form so that the flow path branch points are coupled to each other. According to this semiconductor component cooling device, it is disclosed that the semiconductor component can be uniformly and efficiently cooled.

特許第３５１８４３４号公報においては、冷却流路板を有し、冷却流体が流れる複数の平行状の冷却流路溝が形成され、複数の冷却流路板は、冷却流路溝が形成されている方向に配列された半導体デバイスの互いに相隣接する半導体デバイス同士の間に対応する部分の一部を切り貫く貫通溝を有し、貫通溝には乱流促進体が配置されたマルチチップモジュールの冷却装置が開示されている。この冷却装置によれば、高集積化、高発熱密度化、大寸法化、高密度実装されたＬＳＩ（半導体素子集積回路チップ）の温度上昇を一様に、かつ効率よく低減することができると開示されている。
特開平５−２９９５４９号公報特開２００１−３５２０２５号公報特開２００５−１６６７５２号公報特許第３５１８４３４号公報 In Japanese Patent No. 3518434, a cooling flow path plate is provided, a plurality of parallel cooling flow path grooves through which a cooling fluid flows are formed, and the cooling flow path plates are formed with cooling flow path grooves. Cooling of a multichip module having a through groove that cuts through a part of a corresponding portion between adjacent semiconductor devices of semiconductor devices arranged in a direction, and in which the turbulence promoting body is arranged An apparatus is disclosed. According to this cooling device, it is possible to uniformly and efficiently reduce the temperature rise of LSI (semiconductor element integrated circuit chip) with high integration, high heat generation density, large size, and high density mounting. It is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-299549 JP 2001-352025 A JP 2005-166752 A Japanese Patent No. 3518434

冷却の対象となる被冷却物が、冷却器の表面に配置され、さらに、被冷却物が均一に冷却されることが好ましい場合がある。冷却器の表面全体に亘って均一な冷却を行なうためには、内部を流れる流体が冷却器全体に亘って流速がほぼ均一であることが好ましい。 In some cases, it is preferable that the object to be cooled is disposed on the surface of the cooler and that the object to be cooled is cooled uniformly. In order to perform uniform cooling over the entire surface of the cooler, it is preferable that the flow rate of the fluid flowing inside is substantially uniform over the entire cooler.

上記の特開平５−２９９５４９号公報の冷却装置においては、流体の入口部から流入した流体は、側方のコーナ部に向かう時に摩擦損失を伴う。摩擦損失は、それぞれの流路における流路長とフィン同士の間隔とにより発生するが、それぞれの流路における流量は、この摩擦損失により降下した圧力に応じて定まると考えられる。しかし、フィン同士の間のそれぞれの流路に到達するまでの摩擦損失と、流路の流路幅とを調整することが難しいという問題がある。また、角部に向かうほど摩擦損失が大きくなるため、角部に近い流路においては調整範囲を越えてしまう可能性がある。すなわち、フィン同士の間の間隔を大きくしても十分な流速を確保できない可能性がある。 In the cooling device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-299549, the fluid flowing from the fluid inlet portion is accompanied by friction loss when heading to the side corner portion. The friction loss occurs due to the channel length in each channel and the interval between the fins, and the flow rate in each channel is considered to be determined according to the pressure dropped due to this friction loss. However, there is a problem that it is difficult to adjust the friction loss until reaching each flow path between the fins and the flow path width of the flow path. Further, since the friction loss increases toward the corner, there is a possibility that the adjustment range is exceeded in the flow path near the corner. That is, there is a possibility that a sufficient flow rate cannot be secured even if the interval between the fins is increased.

上記の特開２００１−３５２０２５号公報の冷却装置においては、それぞれの流路における圧力損失を考慮して、流路の幅を変化させているが、それぞれの流路における定性的な傾向を示すのみで、流速をほぼ一様とする具体的な構成の開示はない。 In the cooling device of the above Japanese Patent Laid-Open No. 2001-352025, the width of the flow path is changed in consideration of the pressure loss in each flow path, but only shows a qualitative tendency in each flow path. Thus, there is no disclosure of a specific configuration that makes the flow velocity substantially uniform.

上記の２００５−１６６７５２号公報の冷却装置においては、流路が網目状に形成され、それぞれの流路における流速が一様でないという問題があった。 In the cooling device of the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 2005-166752, there is a problem that the flow paths are formed in a mesh shape, and the flow rates in the respective flow paths are not uniform.

本発明は、均一な冷却が行える冷却器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the cooler which can perform uniform cooling.

本発明に基づく冷却器は、複数の流路を備える。複数の上記流路のそれぞれに、流体を供給するように形成された分岐部を備える。複数の上記流路のそれぞれから流体が排出されて合流するように形成された合流部を備える。上記分岐部および上記合流部は、ほぼ一直線上に配置されている。上記流路の入口側端部および出口側端部のうち少なくとも一方において、それぞれの上記流路の流量を調整するための調整手段が形成されている。それぞれの上記流路は、上記分岐部から上記合流部までの長さに応じて上記流路の幅が設定されている。 The cooler according to the present invention includes a plurality of flow paths. Each of the plurality of flow paths includes a branch portion formed to supply a fluid. A merging portion is formed so that fluid is discharged from each of the plurality of flow paths and merges. The said branch part and the said junction part are arrange | positioned on the substantially straight line. At least one of the inlet side end and the outlet side end of the flow path is formed with adjusting means for adjusting the flow rate of each of the flow paths. In each of the flow paths, the width of the flow path is set according to the length from the branch portion to the merge portion.

上記発明において好ましくは、複数の上記流路は、上記分岐部から上記合流部までの上記長さが長いほど上記流路の幅が広くなるように形成された構成を含む。 Preferably, in the above invention, the plurality of flow paths include a configuration in which the width of the flow path is increased as the length from the branching section to the merging section is increased.

上記発明において好ましくは、平面形状が対角線を有する一の形状を有する。上記分岐部および上記合流部は、上記対角線上に配置されている。複数の上記流路は、中央部に配置された一の流路と、外周部に配置された他の流路とを含む。上記一の流路は、上記他の流路よりも幅が小さくなるように形成されている。 Preferably, in the above invention, the planar shape has one shape having a diagonal line. The said branch part and the said junction part are arrange | positioned on the said diagonal. The plurality of flow paths include one flow path disposed in the central portion and another flow path disposed in the outer peripheral portion. The one channel is formed to have a smaller width than the other channel.

上記発明において好ましくは、平板状の板部材を備える。上記板部材の主面に立設するように形成された複数の隔離壁とを備える。上記隔離壁は、互いに間隔を空けて配置されている。それぞれの上記流路は、上記隔離壁同士に挟まれる空間を含む。上記分岐部は、上記隔離壁の端部のうち、上記流体の上流側の端部に挟まれる領域を含む。上記合流部は、上記隔離壁の端部のうち、上記流体の下流側の端部に挟まれる領域を含む。 Preferably in the said invention, a flat plate member is provided. A plurality of isolation walls formed to stand on the main surface of the plate member. The isolation walls are spaced from each other. Each of the flow paths includes a space sandwiched between the isolation walls. The branch portion includes a region sandwiched between the upstream ends of the fluid among the ends of the isolation wall. The joining portion includes a region sandwiched by the downstream end portion of the fluid among the end portions of the isolation wall.

本発明によれば、均一な冷却が行なえる冷却器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooler which can perform uniform cooling can be provided.

図１から図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態における冷却器について説明する。 A cooler according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、本実施の形態における冷却器の概略分解斜視図である。本実施の形態における冷却器は、発熱体を冷却するための冷却器である。本実施の形態においては、冷却を行なう流体として、液体が用いられている。 FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a cooler in the present embodiment. The cooler in the present embodiment is a cooler for cooling the heating element. In the present embodiment, a liquid is used as a cooling fluid.

本実施の形態における冷却器は、平面形状がほぼ四角形になるように形成されている。冷却器は、板部材３２を備える。板部材３２は、平板状に形成されている。 The cooler in the present embodiment is formed so that the planar shape is substantially square. The cooler includes a plate member 32. The plate member 32 is formed in a flat plate shape.

板部材３２は、冷却流体の入口側に形成された入口側突出部３２ａを含む。板部材３２は、冷却流体の出口側に形成された出口側突出部３２ｂを含む。入口側突出部３２ａと出口側突出部３２ｂとは、冷却器の平面形状の長方形の対角線上に配置されている。入口側突出部３２ａと出口側突出部３２ｂとは、板部材３２の平面形状の四角形の角になる部分に配置されている。 The plate member 32 includes an inlet side protrusion 32a formed on the inlet side of the cooling fluid. The plate member 32 includes an outlet side protruding portion 32b formed on the outlet side of the cooling fluid. The inlet side protruding portion 32a and the outlet side protruding portion 32b are arranged on a rectangular diagonal line of the planar shape of the cooler. The inlet side protruding portion 32 a and the outlet side protruding portion 32 b are arranged at the corners of the planar shape of the plate member 32.

本実施の形態における冷却器は、板部材３３を備える。板部材３３は、平板状に形成されている。板部材３３は、平面形状がほぼ長方形になるように形成されている。板部材３３は、平面形状の長方形の対角線上に形成された入口側突出部３３ａと出口側突出部３３ｂとを有する。入口側突出部３３ａは、入口側突出部３２ａに対応するように形成されている。出口側突出部３３ｂは、出口側突出部３２ｂに対応するように形成されている。後述するように、板部材３３の外側の表面には、被冷却体としての発熱体が配置されている。 The cooler in the present embodiment includes a plate member 33. The plate member 33 is formed in a flat plate shape. The plate member 33 is formed so that the planar shape is substantially rectangular. The plate member 33 has an inlet-side protruding portion 33a and an outlet-side protruding portion 33b formed on a rectangular diagonal line having a planar shape. The inlet side protrusion 33a is formed to correspond to the inlet side protrusion 32a. The outlet side protruding portion 33b is formed to correspond to the outlet side protruding portion 32b. As will be described later, a heating element as a body to be cooled is disposed on the outer surface of the plate member 33.

本実施の形態における冷却器は、それぞれの流路を流れる冷却流体が、互いに平行な流れになるように仕切り部材を含む。冷却器は、仕切り部材として隔離壁１〜５を備える。隔離壁１〜５は、板部材３３の主面に立設するように形成されている。隔離壁１〜５は、板状に形成されている。隔離壁１〜５は、互いに離れて配置されている。隔離壁１〜５は、平面視したときＬ字形になるように形成されている。隔離壁１〜５は、冷却器の平面形状の四角形の重心位置を対称点として、点対称になるように形成されている。 The cooler in the present embodiment includes a partition member so that the cooling fluids flowing through the respective flow paths are parallel to each other. The cooler includes isolation walls 1 to 5 as a partition member. The isolation walls 1 to 5 are formed to stand on the main surface of the plate member 33. The isolation walls 1 to 5 are formed in a plate shape. The isolation walls 1 to 5 are arranged away from each other. The isolation walls 1 to 5 are formed to be L-shaped when viewed in plan. The isolation walls 1 to 5 are formed so as to be point-symmetric with respect to the center of gravity of the quadrangular shape of the planar shape of the cooler.

隔離壁１〜５は、それぞれがほぼ同じ高さを有する。隔離壁１〜５は、頂面が板部材３２と接合するように形成されている。隔離壁１〜５のそれぞれの隔離壁に挟まれる空間によって、それぞれの流路が形成される。 The isolation walls 1 to 5 have substantially the same height. The isolation walls 1 to 5 are formed such that the top surface is joined to the plate member 32. Each flow path is formed by the space between the separation walls 1 to 5.

隔離壁１は、板部材３２，３３の外縁に沿うように形成されている。隔離壁１は、板部材３２，３３の入口側突出部３２ａ，３３ａの部分において、入口側突出部３２ａ，３３ａの縁に沿うように折れ曲がった部分を有する。隔離壁１の端部同士に挟まれる空間によって、流入側調整部１１ａおよび流出側調整部１１ｂが形成されている。 The isolation wall 1 is formed along the outer edges of the plate members 32 and 33. The isolation wall 1 has portions bent along the edges of the inlet-side protruding portions 32 a and 33 a in the portions of the inlet-side protruding portions 32 a and 33 a of the plate members 32 and 33. An inflow side adjusting portion 11a and an outflow side adjusting portion 11b are formed by a space sandwiched between the end portions of the isolation wall 1.

隔離壁２は、隔離壁１の内側に配置されている。隔離壁２は、隔離壁１の一部にほぼ平行になるように形成されている。隔離壁２は、隔離壁１の一部に沿うように形成されている。隔離壁２は、冷却器の平面形状のほぼ四角形の対角線上に、切り欠かれた部分を有する。隔離壁２の一部が切り欠かれることにより、流入側調整部１２ａおよび流出側調整部１２ｂが形成されている。 The isolation wall 2 is disposed inside the isolation wall 1. The isolation wall 2 is formed so as to be substantially parallel to a part of the isolation wall 1. The isolation wall 2 is formed along a part of the isolation wall 1. The isolation wall 2 has a notched part on the substantially square diagonal of the planar shape of a cooler. An inflow side adjusting portion 12a and an outflow side adjusting portion 12b are formed by cutting out a part of the isolation wall 2.

隔離壁３は、隔離壁２の内側に配置されている。隔離壁３は、隔離壁２とほぼ平行に延びるように形成されている。隔離壁３は、冷却器の平面形状のほぼ四角形の対角線上に、切欠いた部分を有する。隔離壁３の一部が切欠かれることにより、流入側調整部１３ａおよび流出側調整部１３ｂが形成されている。 The isolation wall 3 is disposed inside the isolation wall 2. The isolation wall 3 is formed so as to extend substantially parallel to the isolation wall 2. The isolation wall 3 has a notched part on the substantially square diagonal of the planar shape of a cooler. An inflow side adjusting portion 13a and an outflow side adjusting portion 13b are formed by cutting out a part of the isolation wall 3.

隔離壁４および隔離壁５は、隔離壁２，３と同様に、隔離壁４が隔離壁３とほぼ平行に延びるように形成され、隔離壁５が隔離壁４とほぼ平行になるように形成されている。隔離壁４，５は、冷却器の平面形状のほぼ四角形の対角線上に切欠かれた部分を有する。隔離壁４，５の一部が切欠かれることにより、流入側調整部１４ａ，１５ａおよび流出側調整部１４ｂ，１５ｂがそれぞれ形成されている。 The isolation wall 4 and the isolation wall 5 are formed so that the isolation wall 4 extends substantially parallel to the isolation wall 3 and the isolation wall 5 is approximately parallel to the isolation wall 4, as with the isolation walls 2 and 3. Has been. The isolation walls 4 and 5 have portions cut out on a substantially square diagonal line of the planar shape of the cooler. By separating a part of the separating walls 4 and 5, inflow side adjusting portions 14a and 15a and outflow side adjusting portions 14b and 15b are formed.

図２に本実施の形態における冷却器の下面図を示す。図３に本実施の形態における冷却器の第１の概略断面図を示す。図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 FIG. 2 shows a bottom view of the cooler in the present embodiment. FIG. 3 shows a first schematic cross-sectional view of the cooler in the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

本実施の形態における板部材３３の表面には、発熱体３１が配置されている。発熱体３１は、板部材３３の表面のうち、隔離壁１〜５が形成されている表面と反対側の表面に配置されている。発熱体３１は、複数配置されている。発熱体３１は、それぞれが一定の間隔を空けて配置されている。 A heating element 31 is arranged on the surface of the plate member 33 in the present embodiment. The heating element 31 is disposed on the surface of the plate member 33 opposite to the surface on which the isolation walls 1 to 5 are formed. A plurality of heating elements 31 are arranged. Each of the heating elements 31 is arranged at a predetermined interval.

本実施の形態においては、発熱体３１の接合された板部材３３が下側に配置されているが、発熱体３１が接合された板部材３３は、上側に配置されていても構わない。また、本実施の形態においては、隔離壁１〜５が形成されている板部材３３に発熱体３１が接合されているが、この形態に限られず、発熱体３１は隔離壁１〜５が形成されていない板部材３２に接合されていても構わない。 In the present embodiment, the plate member 33 to which the heating element 31 is bonded is disposed on the lower side, but the plate member 33 to which the heating element 31 is bonded may be disposed on the upper side. Moreover, in this Embodiment, although the heat generating body 31 is joined to the plate member 33 in which the isolation walls 1-5 are formed, it is not restricted to this form, and the heat generating body 31 forms the isolation walls 1-5. You may join to the plate member 32 which is not made.

図４に、本実施の形態における冷却器の第２の概略断面図を示す。本実施の形態においては、隔離壁１および隔離壁２に挟まれる空間によって第１の流路２１が形成されている。隔離壁２および隔離壁３に挟まれる空間によって第２の流路２２が形成されている。隔離壁３および隔離壁４に挟まれる空間によって第３の流路２３が形成されている。隔離壁４および隔離壁５に挟まれる空間によって第４の流路２４が形成されている。さらに、隔離壁５同士に挟まれる空間によって第５の流路２５が構成されている。 FIG. 4 shows a second schematic cross-sectional view of the cooler in the present embodiment. In the present embodiment, the first flow path 21 is formed by the space between the isolation wall 1 and the isolation wall 2. A second flow path 22 is formed by the space between the isolation wall 2 and the isolation wall 3. A third flow path 23 is formed by the space between the isolation wall 3 and the isolation wall 4. A fourth flow path 24 is formed by the space between the isolation wall 4 and the isolation wall 5. Further, a fifth flow path 25 is constituted by a space sandwiched between the isolation walls 5.

それぞれの流路２１〜２４は、冷却器の平面形状の四角形の辺に沿うように形成されている。それぞれの流路２１〜２４は、平面視したときに、曲がり部を有する。本実施の形態においては、冷却器の平面形状の四角形の角となる部分に、流路２１〜２４の曲がり部が形成されている。 Each of the flow paths 21 to 24 is formed so as to extend along a square side of the planar shape of the cooler. Each of the flow paths 21 to 24 has a bent portion when viewed in plan. In the present embodiment, the bent portions of the flow paths 21 to 24 are formed at the corners of the square shape of the planar shape of the cooler.

本実施の形態における冷却器は、複数の流路２１〜２５のそれぞれに流体を供給するように形成された分岐部１６を有する。分岐部１６は、流入側調整部１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａを有する。本実施の形態における分岐部１６は、対角線Ｌの線上に配置されている。 The cooler in the present embodiment has a branch portion 16 formed so as to supply a fluid to each of the plurality of flow paths 21 to 25. The branch part 16 has inflow side adjustment parts 11a, 12a, 13a, 14a, and 15a. The branch part 16 in the present embodiment is arranged on the diagonal line L.

冷却流体は、矢印５２に示すように、冷却器入口部２６ａから流入側調整部１１ａを通って流入する。分岐部１６においては、矢印５２ａ〜５２ｄに示すように、冷却流体の一部がそれぞれの流路２１〜２４に流入する。それぞれの流路２１〜２４に流入しなかった冷却流体は、対角線Ｌ上に進行する。第５の流路２５においては、矢印５２ｅに示すように、第４の流路２４に侵入しなかった冷却流体が進行する。 As shown by the arrow 52, the cooling fluid flows from the cooler inlet portion 26a through the inflow side adjusting portion 11a. In the branch part 16, as shown by the arrows 52a to 52d, part of the cooling fluid flows into the flow paths 21 to 24, respectively. The cooling fluid that has not flowed into the respective flow paths 21 to 24 travels on the diagonal line L. In the fifth flow path 25, as shown by the arrow 52e, the cooling fluid that has not entered the fourth flow path 24 advances.

本実施の形態における冷却器は、複数の流路から流体が排出されて合流するように形成された合流部１７を備える。合流部１７は、対角線Ｌの線上に配置されている。合流部１７および分岐部１６は、ほぼ一直線上に配置されている。 The cooler in the present embodiment includes a merging portion 17 formed so that fluids are discharged from a plurality of flow paths and merged. The merge portion 17 is arranged on the diagonal line L. The merge portion 17 and the branch portion 16 are arranged substantially in a straight line.

合流部１７は、流出側調整部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂを含む。冷却流体は、それぞれの流路２１〜２５において、熱を奪いながら進行する。冷却流体は、矢印５３ａ〜５３ｅに示すように、それぞれの流路２１〜２５から、合流部１７に侵入する。この後に、冷却流体は、矢印５３に示すように、流出側調整部１１ｂを通って冷却器出口部２６ｂから流出する。 Junction part 17 includes outflow side adjustment parts 11b, 12b, 13b, 14b, and 15b. The cooling fluid proceeds while taking heat in each of the flow paths 21 to 25. As shown by arrows 53a to 53e, the cooling fluid enters the merging portion 17 from the respective flow paths 21 to 25. Thereafter, as shown by an arrow 53, the cooling fluid flows out from the cooler outlet portion 26b through the outflow side adjusting portion 11b.

図５に、本実施の形態における冷却器の第３の概略断面図を示す。本実施の形態における第１の流路２１は、流路長さＬ１を有する。第２の流路２２は、流路長さＬ２を有する。第３の流路２３は、流路長さＬ３を有する。第４の流路２４は、流路長さＬ４を有する。第４の流路２５は、流路長さＬ５を有する。流路２１〜２５のうち、流路２１〜２４においては、平面形状の四角形の中央部に向かうにつれて、それぞれの流路２１〜２４の流路長さが短くなる。それぞれの流路長さＬ１〜Ｌ４の関係は、以下の式で与えられる。
Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４ …（１） FIG. 5 shows a third schematic cross-sectional view of the cooler in the present embodiment. The first channel 21 in the present embodiment has a channel length L1. The second flow path 22 has a flow path length L2. The third flow path 23 has a flow path length L3. The fourth flow path 24 has a flow path length L4. The fourth channel 25 has a channel length L5. Among the channels 21 to 25, in the channels 21 to 24, the channel lengths of the respective channels 21 to 24 are shortened toward the center of the planar quadrangular shape. The relationship between the respective channel lengths L1 to L4 is given by the following equation.
L1>L2>L3> L4 (1)

第１の流路２１は、幅Ｗ１を有する。第２の流路２２は、幅Ｗ２を有する。第３の流路２３は、幅Ｗ３を有する。第４の流路２４は、幅Ｗ４を有する。本実施の形態においては、冷却器の中心部に向かうにつれて流路２１〜２４のそれぞれの幅Ｗ１〜Ｗ４が狭くなるように形成されている。または、それぞれの流路２１〜２４の長さが長くなるほど幅Ｗ１〜Ｗ４が広くなるように形成されている。または、たとえば、中央部に配置された流路２４は、外周部に配置された流路２１よりも幅が小さくなるように形成されている。それぞれの流路２１〜２４の幅Ｗ１〜Ｗ４の関係は、以下の式で表わされる。
Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３＞Ｗ４ …（２） The first flow path 21 has a width W1. The second flow path 22 has a width W2. The third flow path 23 has a width W3. The fourth flow path 24 has a width W4. In this Embodiment, it forms so that each width W1-W4 of the flow paths 21-24 may become narrow as it goes to the center part of a cooler. Alternatively, the widths W1 to W4 are formed wider as the lengths of the respective flow paths 21 to 24 become longer. Or the flow path 24 arrange | positioned at the center part is formed so that a width | variety may become smaller than the flow path 21 arrange | positioned at an outer peripheral part, for example. The relationship between the widths W1 to W4 of the respective channels 21 to 24 is represented by the following expression.
W1>W2>W3> W4 (2)

それぞれの流路における摩擦損失による圧力損失をΔｐとすると、以下の式が成立する。それぞれの流路への流体流速を同じにできれば、それぞれの流路の幅を調整することにより、それぞれの流路における圧力損失をほぼ一定にすることができる。換言すれば、（Ｌ／Ｗ）が一定の条件でのみ摩擦損失を同じとする流速一定条件が存在する。もし、（Ｌ／Ｗ）が一定でないとすると、摩擦損失を同じにするには各流路の流速が異なるものになり、これは均一冷却が得られない。また、（Ｌ／Ｗ）が一定でなく同一流速にするには摩擦損失が各流路で異なるため、流路の拡大、縮小または出入口部などの別の損失を含めて、同一流速の得られる手段を講じなくてはならない。
Δｐ∝（Ｌ／Ｗ）×（ｖ²／２ｇ） …（３）
（ここで、Δｐはそれぞれの流路における圧力損失、Ｌはそれぞれの流路長さ、Ｗはそれぞれの流路の幅、ｖは流体の流速およびｇは重力加速度である。） When the pressure loss due to the friction loss in each flow path is Δp, the following equation is established. If the fluid flow velocity to each flow path can be made the same, the pressure loss in each flow path can be made substantially constant by adjusting the width of each flow path. In other words, there is a constant flow velocity condition in which the friction loss is the same only when (L / W) is constant. If (L / W) is not constant, the flow velocity of each flow path is different in order to make the friction loss the same, and uniform cooling cannot be obtained. In addition, (L / W) is not constant, and the friction loss is different for each flow path so that the same flow speed is obtained. Measures must be taken.
Δp∝ (L / W) × (v ² / 2g) (3)
(Here, Δp is the pressure loss in each channel, L is the length of each channel, W is the width of each channel, v is the flow velocity of the fluid, and g is the gravitational acceleration.)

本実施の形態における流路２１〜２４は、分岐部１６から合流部１７までの摩擦損失の大きさに応じて流路の幅が設定されている。本実施の形態においては、それぞれの流路２１〜２４における摩擦損失がほぼ同じになるように形成されている。それぞれの流路２１〜２４の幅Ｗ１〜Ｗ４は、それぞれの流路２１〜２４の長さＬ１〜Ｌ４に比例するように形成されている。 In the flow paths 21 to 24 in the present embodiment, the width of the flow path is set according to the magnitude of friction loss from the branching portion 16 to the merging portion 17. In this Embodiment, it forms so that the friction loss in each flow path 21-24 may become substantially the same. The widths W1 to W4 of the respective channels 21 to 24 are formed so as to be proportional to the lengths L1 to L4 of the respective channels 21 to 24.

本実施の形態における冷却器は、それぞれの流路２１〜２５の入口側端部および出口側端部に、流路２１〜２５の流量を調整するための調整手段を備える。本実施の形態においては、調整手段として、流入側調整部１１ａ〜１５ａおよび流出側調整部１１ｂ〜１５ｂが形成されている。流入側調整部１１ａ〜１５ａは、分岐部１６において、それぞれの隔離壁１〜５の上流側の端部同士の間隔が調整されている。また、流出側調整部１１ｂ〜１５ｂは、合流部１７において、隔離壁１〜５の下流側の端部同士の間隔が調整されている。 The cooler in the present embodiment includes adjusting means for adjusting the flow rates of the channels 21 to 25 at the inlet side end and the outlet side end of the respective channels 21 to 25. In the present embodiment, inflow side adjusting portions 11a to 15a and outflow side adjusting portions 11b to 15b are formed as adjusting means. In the inflow side adjusting portions 11a to 15a, the distance between the upstream end portions of the separating walls 1 to 5 is adjusted in the branching portion 16. Moreover, the outflow side adjustment parts 11b-15b adjust the space | interval of the edge parts of the downstream of the isolation walls 1-5 in the junction part 17. FIG.

本実施の形態においては、それぞれの隔離壁１〜５の端部同士の間隔ｄ１〜ｄ５が、冷却器の入口から遠ざかるにつれて徐々に小さくなるように形成されている。また、隔離壁１〜５の下流側の端部同士の間隔ｄ６〜ｄ１０は、冷却器の出口に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。すなわち、それぞれの隔離壁１〜５の端部同士の間隔ｄ１〜ｄ１０は、以下のようになる。
ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４＞ｄ５ …（４）
ｄ６＞ｄ７＞ｄ８＞ｄ９＞ｄ１０ …（５） In the present embodiment, the distances d1 to d5 between the end portions of the respective separation walls 1 to 5 are formed so as to gradually decrease as the distance from the inlet of the cooler increases. Further, the distances d6 to d10 between the downstream ends of the isolation walls 1 to 5 are formed so as to gradually increase toward the outlet of the cooler. That is, the distances d1 to d10 between the end portions of the isolation walls 1 to 5 are as follows.
d1>d2>d3>d4> d5 (4)
d6>d7>d8>d9> d10 (5)

冷却器に、調整手段が形成されていることによって、それぞれの流路を流れる流量を調整することができる。本実施の形態においては、流路の入口側端部と出口側端部との両方の端部に調整手段が形成されているが、この形態に限られず、それぞれの流路の入口側端部および出口側端部のうち、少なくとも一方に調整手段が形成されていればよい。 Since the adjusting means is formed in the cooler, the flow rate flowing through each flow path can be adjusted. In the present embodiment, the adjusting means is formed at both the inlet side end and the outlet side end of the flow path. However, the present invention is not limited to this mode, and the inlet side end of each flow path. And the adjustment means should just be formed in at least one among the exit side edge parts.

図６に、本実施の形態における冷却器の第４の概略断面図を示す。線６０は、それぞれの隔離壁１〜５の端部同士を結んだ線である。本実施の形態における線６０は、直線になる。線６０は、点対称になっている。 FIG. 6 shows a fourth schematic cross-sectional view of the cooler in the present embodiment. The line 60 is a line that connects the ends of the isolation walls 1 to 5. The line 60 in the present embodiment is a straight line. The line 60 is point symmetric.

各流路の幅と流路長との比を検討すると、平面形状が四角形の冷却器への流路配置が相似であるため、流路長の比は一定である。従って、本実施の形態における冷却器においては、各流路の入口幅の比を一定に変化させることが好ましい。本実施の形態の冷却器においては、隔離壁の端部同士を結んだ線が直線状になることが好ましい。 When the ratio between the width of each flow path and the flow path length is examined, the flow path lengths are similar to the cooler having a square planar shape, and therefore the ratio of the flow path lengths is constant. Therefore, in the cooler in the present embodiment, it is preferable to change the ratio of the inlet width of each flow path to a constant value. In the cooler of the present embodiment, it is preferable that the line connecting the end portions of the isolation wall is linear.

本実施の形態における冷却器は、それぞれの流路における摩擦損失を一定にする手段と、それぞれの流路に流入する流量を設定する手段とを独立して調整することができ、それぞれの流路における冷却流体の流速をほぼ一定にすることができる。この結果、冷却器のほぼ全体に亘って、冷却流体の流速をほぼ均一にすることができ、一様な流れ場を形成することができる。冷却器の表面に配置される被冷却物を均一に冷却することができる。 The cooler in the present embodiment can independently adjust the means for making the friction loss constant in each flow path and the means for setting the flow rate flowing into each flow path. The flow rate of the cooling fluid in can be made almost constant. As a result, the flow rate of the cooling fluid can be made substantially uniform over almost the entire cooler, and a uniform flow field can be formed. An object to be cooled arranged on the surface of the cooler can be uniformly cooled.

また、本実施の形態においては、対角線上に分岐部および合流部が形成されているため、分岐部および合流部に流れる冷却流体も積極的に熱交換に活用することができる。 Moreover, in this Embodiment, since the branch part and the junction part are formed on the diagonal, the cooling fluid which flows into a branch part and a junction part can also be utilized actively for heat exchange.

図７に、本実施の形態における他の冷却器の概略断面図を示す。他の冷却器においては、調整手段の構成が異なる。それぞれの隔離壁１〜５の端部同士を結んだ線６１は、曲線になっている。このように、隔離壁の端部同士を結んだ線が曲線を含んでいても構わない。たとえば、隔離壁の端部同士を結ぶ線は、２次曲線や３次曲線などのｎ次の曲線になっていても構わない。また、図７においては、隔離壁の端部同士を結ぶ線が外側に向かって凸になっているが、この形態に限られず、隔離壁の端部同士を結ぶ線が内側に向かって凸になっていても構わない。 FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of another cooler in the present embodiment. In other coolers, the configuration of the adjusting means is different. A line 61 connecting the ends of the respective isolation walls 1 to 5 is a curved line. In this way, the line connecting the end portions of the isolation wall may include a curve. For example, the line connecting the end portions of the isolation wall may be an n-order curve such as a quadratic curve or a cubic curve. Further, in FIG. 7, the line connecting the end portions of the isolation wall is convex outward, but this is not a limitation, and the line connecting the end portions of the isolation wall is convex inward. It does not matter.

本実施の形態においては、調整手段が、それぞれの隔離壁の端部同士の間の空間によって構成されているが、この形態に限られず、調整手段は、流路を流れる冷却流体の流量が調整可能に形成されていれば構わない。 In the present embodiment, the adjusting means is configured by a space between the end portions of each isolation wall. However, the adjusting means is not limited to this form, and the adjusting means adjusts the flow rate of the cooling fluid flowing through the flow path. It does not matter as long as it can be formed.

図８に、本実施の形態におけるさらに他の冷却器の調整手段の概略平面図を示す。図８は、冷却器の分岐部の拡大概略断面図である。さらに他の冷却器の調整手段は、隔離壁６〜９を備える。隔離壁６〜８は、端部６ａ〜８ａを有する。それぞれの端部６ａ〜８ａは、折れ曲がった形状を有する。このように、隔離壁の端部の形状を変更することにより、それぞれの流路に流入する冷却流体の流量を調整することができる。たとえば、隔離壁６および隔離壁７に挟まれる空間によって構成される第１の流路においては、隔離壁７に、第１の流路の入口部分が小さくなるように折れ曲がった端部７ａが形成されていることにより、第１の流路に流入する流量を少なくすることができる。 FIG. 8 shows a schematic plan view of still another adjustment unit of the cooler in the present embodiment. FIG. 8 is an enlarged schematic cross-sectional view of a branch portion of the cooler. Still another cooler adjustment means includes isolation walls 6-9. The isolation walls 6 to 8 have end portions 6a to 8a. Each end 6a-8a has a bent shape. As described above, the flow rate of the cooling fluid flowing into each flow path can be adjusted by changing the shape of the end of the isolation wall. For example, in the first flow path constituted by the space sandwiched between the isolation wall 6 and the isolation wall 7, an end portion 7 a that is bent so that the entrance portion of the first flow path becomes small is formed in the isolation wall 7. As a result, the flow rate flowing into the first flow path can be reduced.

また、上述の説明においては、１個の冷却器について説明したが、この形態に限られる、本実施の形態における冷却器を複数組合せても構わない。たとえば、被冷却物が大きくて冷却面積が大きくなる場合には、複数個の本発明における冷却器を組合せることができる。 In the above description, one cooler has been described, but a plurality of coolers in the present embodiment, which are limited to this form, may be combined. For example, when the object to be cooled is large and the cooling area becomes large, a plurality of coolers according to the present invention can be combined.

図９に、本実施の形態における第１の冷却器群の模式平面図を示す。第１の冷却器群は、４個の冷却器４１を備える。冷却器４１は、互いに配列して配置されている。図９に示す例においては、縦方向に２個、横方向に２個の冷却器４１が配置されている。 FIG. 9 shows a schematic plan view of the first cooler group in the present embodiment. The first cooler group includes four coolers 41. The coolers 41 are arranged in an array. In the example shown in FIG. 9, two coolers 41 are arranged in the vertical direction and two in the horizontal direction.

冷却器４１の内部において、矢印５４，５５は、分岐部および合流部が形成されている対角線の方向を示す。横方向に配列する冷却器４１同士は、互いに直列に接続されている。第１の冷却器群においては、直列に接続された冷却器が並列して配置されている。第１の冷却器群においては、一方の側にそれぞれの冷却器群の入口を配置して、他方の側にそれぞれの冷却器群の出口を配置することができる。 Inside the cooler 41, arrows 54 and 55 indicate the directions of the diagonal lines in which the branch portions and the junction portions are formed. The coolers 41 arranged in the lateral direction are connected to each other in series. In the first cooler group, coolers connected in series are arranged in parallel. In the first cooler group, the inlet of each cooler group can be arranged on one side and the outlet of each cooler group can be arranged on the other side.

図１０に、本実施の形態における第２の冷却器群の模式平面図を示す。第２の冷却器群においては、４個の冷却器４１が直列に接続されている。冷却流体は、矢印５６に示すように流れる。冷却器４１の内部において、矢印５６は、分岐部および合流部が形成されている対角線の方向を示す。第２の冷却器群においては、冷却器群の入口と出口とを同じ側に配置することができる。 FIG. 10 shows a schematic plan view of the second cooler group in the present embodiment. In the second cooler group, four coolers 41 are connected in series. The cooling fluid flows as shown by arrow 56. Inside the cooler 41, the arrow 56 indicates the direction of the diagonal line in which the branch part and the merge part are formed. In the second cooler group, the inlet and the outlet of the cooler group can be arranged on the same side.

図１１に、本実施の形態における第３の冷却器群の模式平面図を示す。第３の冷却器群においては、１６個の冷却器４１が直列に接続されている。冷却流体は、矢印５７に示すように流れる。冷却器４１の内部において、矢印５７は、分岐部および合流部が形成されている対角線の方向を示す。第３の冷却器群においては、広範囲の冷却を行なうことができる。 FIG. 11 shows a schematic plan view of the third cooler group in the present embodiment. In the third cooler group, 16 coolers 41 are connected in series. The cooling fluid flows as indicated by arrow 57. Inside the cooler 41, the arrow 57 indicates the direction of the diagonal line in which the branch part and the merge part are formed. A wide range of cooling can be performed in the third cooler group.

第１の冷却器群、第２の冷却器群、および第３の冷却器群に示すように、複数の冷却器を組合せることにより、広範囲に亘って冷却能力がほぼ一様な冷却器を提供することができる。 As shown in the first cooler group, the second cooler group, and the third cooler group, by combining a plurality of coolers, a cooler having a substantially uniform cooling capacity over a wide range can be obtained. Can be provided.

本実施の形態における冷却器は、平面形状が四角形になるように形成されているが、この形態に限られず、任意の形状を採用することができる。たとえば、冷却器は、平面形状が円形になるように形成され、分岐部と合流部とが上記の円形の直径上に配置されていても構わない。 Although the cooler in this Embodiment is formed so that a planar shape may become a rectangle, it is not restricted to this form, Arbitrary shapes can be employ | adopted. For example, the cooler may be formed so as to have a circular planar shape, and the branching portion and the merging portion may be arranged on the circular diameter.

また、本実施の形態においては、被冷却体として発熱体を例に採りあげて説明したが、この形態に限られず、任意の被冷却体を冷却する冷却器に本発明を適用することができる。また、冷却器の内部を流れる冷却流体としては、液体に限られず、たとえば、気相と液相とを含む２相流であっても構わない。 In the present embodiment, the heating element has been described as an example of the cooling object. However, the present invention is not limited to this form, and the present invention can be applied to a cooler that cools an arbitrary cooling object. . Further, the cooling fluid flowing inside the cooler is not limited to a liquid, and may be, for example, a two-phase flow including a gas phase and a liquid phase.

上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。 In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に基づく実施の形態における冷却器の概略分解斜視図である。It is a general | schematic disassembled perspective view of the cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における冷却器の下面図である。It is a bottom view of the cooler in an embodiment based on the present invention. 本発明に基づく実施の形態における冷却器の第１の概略断面図である。It is a 1st schematic sectional drawing of the cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における冷却器の第２の概略断面図である。It is a 2nd schematic sectional drawing of the cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における冷却器の第３の概略断面図である。It is a 3rd schematic sectional drawing of the cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における冷却器の第４の概略断面図である。It is a 4th schematic sectional drawing of the cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における他の冷却器の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the other cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態におけるさらに他の冷却器の拡大概略断面図である。It is an expansion schematic sectional drawing of the further another cooler in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における第１の冷却器群の模式平面図である。It is a schematic plan view of the 1st cooler group in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における第２の冷却器群の模式平面図である。It is a schematic plan view of the 2nd cooler group in embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施の形態における第３の冷却器群の模式平面図である。It is a schematic plan view of the 3rd cooler group in embodiment based on this invention.

Explanation of symbols

１〜９隔離壁、６ａ，７ａ，８ａ端部、１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ流入側調整部、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ流出側調整部、１６分岐部、１７合流部、２１〜２５流路、２６ａ冷却器入口部、２６ｂ冷却器出口部、３１発熱体、３２，３３板部材、３２ａ，３３ａ入口側突出部、３２ｂ，３３ｂ出口側突出部、４１冷却器、５１，５２，５２ａ〜５２ｅ，５３，５３ａ〜５３ｅ，５４〜５７矢印、６０，６１線、Ｌ中心線、ｄ１〜ｄ１０間隔、Ｌ１〜Ｌ５流路長さ、Ｗ１〜Ｗ５幅。 1-9 Separation wall, 6a, 7a, 8a end, 11a, 12a, 13a, 14a, 15a Inflow side adjustment part, 11b, 12b, 13b, 14b, 15b Outflow side adjustment part, 16 branch part, 17 merge part, 21-25 Flow path, 26a Cooler inlet part, 26b Cooler outlet part, 31 Heating element, 32, 33 Plate member, 32a, 33a Inlet side protruding part, 32b, 33b Outlet side protruding part, 41 Cooler, 51, 52, 52a to 52e, 53, 53a to 53e, 54 to 57 Arrow, 60, 61 line, L center line, d1 to d10 interval, L1 to L5 flow path length, W1 to W5 width.

Claims

A plurality of flow paths;
A branch portion formed to supply a fluid to each of the plurality of flow paths;
A merging portion formed so that fluids are discharged from each of the plurality of flow paths and merged, and
The branch part and the junction part are arranged substantially in a straight line,
In at least one of the inlet side end and the outlet side end of the flow path, an adjusting means for adjusting the flow rate of each flow path is formed,
Each of the flow paths is a cooler in which the width of the flow path is set according to the length from the branch portion to the merge portion.

2. The cooler according to claim 1, wherein the plurality of flow paths include a configuration in which the width of the flow path is increased as the length from the branching section to the merging section is increased.

The planar shape has one shape having a diagonal line,
The branch portion and the merge portion are arranged on the diagonal line,
The plurality of flow paths include one flow path disposed in the central portion and another flow path disposed in the outer peripheral portion,
The cooler according to claim 1 or 2, wherein the one channel is formed to have a smaller width than the other channel.

A flat plate member;
A plurality of isolation walls formed so as to stand on the main surface of the plate member,
The isolation walls are spaced apart from each other;
Each of the flow paths includes a space sandwiched between the isolation walls,
The branch part includes a region sandwiched between ends of the isolation wall and an upstream end of the fluid,
The cooler according to any one of claims 1 to 3, wherein the merging portion includes a region sandwiched between end portions of the isolation wall and downstream end portions of the fluid.