JP2010043850A - マイクロチャネル熱交換器、熱源を冷却する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】大面積のコールドプレートに好適に用いられる屈曲マイクロチャネル熱交換器10は、屈曲マイクロチャネル30を有する熱伝導部材14と、マニホルド12と、カバープレート15とを含む。屈曲マイクロチャネル30の屈曲設計について、流れの方向を変える、ピッチが短く幅が小さい複数の起伏38と、流れを逆方向にする2つ以上の幅が大きい第1の湾曲部40a、第2の湾曲部40bとを含む非直線的な流れの軸36により定義する。単位面積当たりの流れが小さい適用例では、屈曲マイクロチャネルにより、ユーザが圧力低下をカスタマイズして流れを良好に分配することを容易にし、熱伝導均一性を向上させ、熱伝導構造体のバブルポイント以上で圧力低下を維持して気体による閉塞を防ぐことができる。屈曲マイクロチャネルにより、熱伝導係数も改善する。
【選択図】図3a
Description
10a 第1の面
10b 第2の面
12 マニホルド
14 熱伝導部材
15 カバープレート
16 入口
17 熱伝導作用領域
18 出口
20 入口ヘッダ
22 入口チャネル
24 出口チャネル
28 熱伝導層
30 屈曲マイクロチャネル
Claims (15)
- 第1の面と第2の面とを有する少なくとも1つの熱伝導層を含む熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の作用領域の全域にわたって流体を分配するため及び流体を回収するための入口と出口とを含むマニホルドと、
前記熱伝導部材に配置され、前記マニホルドと流体連通している複数の入口開口部と、
前記熱伝導部材に配置され、前記マニホルドと流体連通している複数の出口開口部と、
を含むマイクロチャネル熱交換器であって、
前記少なくとも1つの熱伝導層毎に複数の屈曲マイクロチャネルが配置され、前記屈曲マイクロチャネルのそれぞれが非直線的な流れの軸を有し、前記屈曲マイクロチャネルは、前記熱伝導部材の作用領域を規定し、
前記複数の屈曲マイクロチャネルのそれぞれの前記非直線的な流れの軸が、対応する前記入口開口部と対応する前記出口開口部との間の非直線的な流路を規定するように、前記複数の屈曲マイクロチャネルのそれぞれは、前記複数の入口開口部の少なくとも1つ、及び、前記複数の出口開口部の少なくとも1つと流体連通するように配置されており、
流体が前記マニホルドから対応する前記入口開口部を通り、前記複数の屈曲マイクロチャネルのうちの少なくとも1つに流入し、前記非直線的な流路に沿って対応する前記出口開口部に移動し、前記複数の屈曲マイクロチャネルのうちの1つ以上の屈曲マイクロチャネル又は複数の屈曲マイクロチャネルに存在して屈曲マイクロチャネルを閉塞している気泡を除去するように、流体が前記非直線的な流路に沿って移動して、非直線的な流路により前記複数の屈曲マイクロチャネル内の圧力低下が大きくなること、
を特徴とするマイクロチャネル熱交換器。 - 前記出口開口部のそれぞれが、前記複数のマイクロチャネルのうちの少なくとも2つと流体連通していること、
を特徴とする請求項1に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記入口開口部のそれぞれが、1つのマイクロチャネルと流体連通していること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記入口開口部のそれぞれが、前記複数のマイクロチャネルのうちの少なくとも2つと流体連通していること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記非直線的な流路が、対応する前記入口開口部の近傍の入口側と対応する前記出口開口部の近傍の出口側とを含み、前記非直線的な流路がさらに少なくとも1対の湾曲部を含み、前記少なくとも1対の湾曲部は、
a.流体が対応する前記入口開口部と対応する前記出口開口部との間を移動する際に、流体が通過した後に前記入口側に向かって流れるように、流体の流れの方向を逆にするために形成され配置された第1の湾曲部と、
b.流体が対応する前記入口開口部と対応する前記出口開口部との間を移動する際に、流体が通過した後に前記出口側に向かって流れるように、流体の流れの方向を逆にするために形成され配置された第2の湾曲部と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 流体の流れの方向を入口側に向かって逆にして、前記非直線的な流路の出口側に向かって再度逆にすることにより、前記熱伝導部材の前記作用領域の全域にわたっておおむね均一な熱伝導が得られること、
を特徴とする請求項5に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 流体が前記非直線的な流路に沿って移動する際に、流体の流れの方向を逆にすることなく、流体の流れの方向を変更するために形成され配置された少なくとも1つの起伏をさらに備え、
前記少なくとも1つの起伏を通過する前に出口側に向かって流体が移動する場合は、前記少なくとも1つの起伏を通過した後に出口側に向かって流体が移動を続け、
前記少なくとも1つの起伏を通過する前に入口側に向かって流体が移動する場合は、前記少なくとも1つの起伏を通過した後で入口側に向かって流体が移動を続けること、
を特徴とする請求項5又は請求項6に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記第1の湾曲部、前記第2の湾曲部及び前記少なくとも1つの起伏は、いずれも弓形の形状を有すること、
を特徴とする請求項7に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 使用中は流体が前記マニホルドから対応する前記入口開口部を通り、前記複数の屈曲マイクロチャネルのうちの少なくとも1つに流入し、前記非直線的な流路に沿って前記屈曲マイクロチャネルの出口側に向かって移動し、前記屈曲マイクロチャネルの入口側に向かって流体の流れの方向を逆にする第1の湾曲部に流入し、流体が前記屈曲マイクロチャネルの出口側に向かって流体の流れの方向を逆にする第2の湾曲部に流入し、前記非直線的な流路に沿って前記出口開口部に移動し、流体の流れが少なくとも2回非直線的な流路に沿って方向が逆になること、
を特徴とする請求項5から請求項8までのいずれか1項に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記少なくとも1つの熱伝導層の厚さは第1の面及び第2の面との間にわたり、前記複数のマイクロチャネルの奥行きは、前記複数のマイクロチャネルが配置されている熱伝導層の厚さよりも小さいこと、
を特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記マイクロチャネルの奥行きが、前記マイクロチャネルの幅とおおむね等しいことを特徴とする請求項10に記載のマイクロチャネル熱交換器。
- 前記マニホルドと前記熱伝導部材との間に配置された流動制限板をさらに備え、
前記流動制限板は、本体を含み、
前記本体は、熱伝導必要条件に基づいて、作用領域の全域にわたって前記屈曲マイクロチャネルへの流れを変えるために構成され、配列され、配置され、当該本体を貫通する複数の開口部を有すること、
を特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 前記流動制限板の前記本体が、前記作用領域の部分の前記屈曲マイクロチャネルへの流体の流れを選択的に閉塞するために形成され配置されていること、
を特徴とする請求項12に記載のマイクロチャネル熱交換器。 - 複数のマイクロチャネルを有する熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の作用領域の全域にわたって流体を分配するため及び流体を回収するための入口と出口とを含むマニホルドと、
前記熱伝導部材に配置され、前記マニホルドと流体連通している複数の入口開口部と、
前記熱伝導部材に配置され、前記マニホルドと流体連通している複数の出口開口部と、
を含むタイプの熱交換器で熱源を冷却する方法であって、
前記複数の屈曲マイクロチャネルのそれぞれに、非直線的な流路のおよそ中央に対して入口開口部の近傍に入口側を有し、前記非直線的な流路のおよそ中央に対して出口開口部の近傍に出口側を有し、前記複数の入口開口部と前記複数の出口開口部との間の非直線的な流路を規定する非直線的な流れの軸を形成し、
前記非直線的な流路の出口側に向かって流体を向かわせ、
流体の流れが前記非直線的な流路の入口側に向かうように、第1回目の流体の流れの方向を逆にし、
前記非直線的な流路の出口側向かって流体の流れが再度逆になるように、第2回目の流体の流れの方向を逆にし、
流体の流れの方向を入口側に向かって逆にして、前記非直線的な流路の出口側に向かって再度逆にすることにより、前記熱伝導部材の作用領域の全域にわたっておおむね均一な熱伝導能力を得ること、
を特徴とする熱源を冷却する方法。 - 非直線的な流路に沿って存在する気泡を除去するために、流体の流れの方向を入口側に向かって逆にして、前記非直線的な流路の出口側に向かって再度逆にすることにより、前記非直線的な流路に沿って流体の圧力低下を大きくすること、
を特徴とする請求項14に記載の熱源を冷却する方法。
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