JP2011071386A5 - - Google Patents
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Description
この発明は、内部に形成された微細な流路に冷媒を循環させることによって、発熱素子等の熱を冷媒と熱交換させて、被冷却素子を冷却するための冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device for cooling an element to be cooled by heat exchange between the heat of a heating element and the like and the refrigerant by circulating the refrigerant through a fine flow path formed inside.
微細流路に流体の冷却媒体を流すことによって高い冷却性能を有する熱交換部品として用いられるマイクロチャネル構造体が、特開２００６−２４７８２８号公報（特許文献１）に開示されている。図７は、マイクロチャネル構造体を説明する斜視図である。図７に示すように、特許文献１に開示されているマイクロチャネル構造体１００は、外周壁部材上部１０１と外周壁部材下部１０２からなる外周壁部材と波状板部材１０３とを備えている。 A microchannel structure used as a heat exchange component having high cooling performance by flowing a fluid cooling medium in a microchannel is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-247828 (Patent Document 1). FIG. 7 is a perspective view for explaining a microchannel structure. As shown in FIG. 7, the microchannel structure 100 disclosed in Patent Document 1 includes an outer peripheral wall member including an outer peripheral wall member upper portion 101 and an outer peripheral wall member lower portion 102, and a corrugated plate member 103.
外周壁部材の内部には、波状板部材１０３を収納する収納部１０４が形成されている。波状板部材１０３は波状に成形され、稜線方向に延びる複数の微細流路１０５が形成されている。波状板部材１０３の頂部１０６と底部１０７が外周壁部材に接触している。波状板部材１０３の表面には球状部材１０８が配置されて、微細流路１０５の閉塞を防止している。 A storage portion 104 for storing the corrugated plate member 103 is formed inside the outer peripheral wall member. The corrugated plate member 103 is formed into a corrugated shape, and a plurality of fine channels 105 extending in the ridge direction are formed. The top portion 106 and the bottom portion 107 of the corrugated plate member 103 are in contact with the outer peripheral wall member. A spherical member 108 is disposed on the surface of the corrugated plate member 103 to prevent the micro flow channel 105 from being blocked.
複数の細溝であるマイクロチャネルを備えた熱交換装置が、特開２００６−３０８２６３号公報（特許文献２）に開示されている。図８は、マイクロチャネルを備えた熱交換装置に配置されるマイクロチャネル構造体を説明する図である。 The heat exchange apparatus provided with the microchannel which is a several narrow groove is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-308263 (patent document 2). FIG. 8 is a view for explaining a microchannel structure disposed in a heat exchange device provided with microchannels.
図８に示すように、特許文献２に開示されているマイクロチャネルを備えた熱交換装置は、所定の間隔をあけて互いに平行な複数本のスリット２０１を有する板２０２を、スリット２０１同士が重なるように積層して、接合部材２０３の上に接合し、スリット２０１と直交する方向に端部を切断して形成された、複数の細溝２０４からなるマイクロチャネル構造体２００を備えている。 As shown in FIG. 8, in the heat exchange device provided with the microchannel disclosed in Patent Document 2, the slits 201 overlap each other with a plate 202 having a plurality of slits 201 parallel to each other at a predetermined interval. The microchannel structure 200 is formed of a plurality of narrow grooves 204 which are laminated and bonded on the bonding member 203 and cut at the end in the direction orthogonal to the slit 201.
特許文献１に記載のマイクロチャネル構造体においては、波状板部材を使用しているので、波板状部材のフィンピッチを任意に設定することが困難である。従って、微細流路の幅を任意に設定することが難しく、微細流路ごとに流れる冷媒の量、および速度にバラツキが生じる。その結果、各微細流路における熱交換性能にバラツキが生じて熱源に温度分布が生じてしまうという問題がある。 In the microchannel structure described in Patent Document 1, since the corrugated plate member is used, it is difficult to arbitrarily set the fin pitch of the corrugated plate member. Therefore, it is difficult to set the width of the micro channel arbitrarily, and variations occur in the amount and speed of the refrigerant flowing in each micro channel. As a result, there is a problem that the heat exchange performance in each of the fine flow channels varies, and the temperature distribution occurs in the heat source.
更に、特許文献１に記載のマイクロチャネル構造体においては、波状板部材のフィンピッチを任意に設定することが困難であり、フィンピッチを設定する場合には、それぞれのフィンピッチに応じた冶具が必要となる。その結果、設計変更が容易でないという問題がある。 Furthermore, in the microchannel structure described in Patent Document 1, it is difficult to arbitrarily set the fin pitch of the corrugated plate member, and when setting the fin pitch, a jig corresponding to each fin pitch is used. It will be necessary. As a result, there is a problem that design change is not easy.
特許文献２に記載のマイクロチャネル構造体においては、上述したように所定の間隔をあけて互いに平行な複数本のスリット２０１を有する板２０２を、スリット２０１同士が重なるように積層した後、スリットが開口するように積層した板を切断加工する必要があるので、製造工程が複雑となり、低コスト化が難しくなるという問題がある。 In the microchannel structure described in Patent Document 2, as described above, after the plates 202 having the plurality of slits 201 parallel to each other at predetermined intervals are laminated so that the slits 201 overlap with each other, the slits are formed. Since it is necessary to cut and process the plate laminated so as to be open, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated and cost reduction becomes difficult.
従って、この発明の目的は、形成が容易で、微細流路の幅を任意に設定して、微細流路を流れる冷媒の速度のバラツキを抑制し、且つ、微細流路の幅を容易に変更することができる冷却装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to easily form, to set the width of the micro channel arbitrarily, to suppress the variation in the velocity of the refrigerant flowing in the micro channel, and to easily change the width of the micro channel It is to provide a cooling device that can be
発明者は上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、発熱部品に熱的に接続される下板材と、冷媒入口および冷媒出口を備え、下板材と対向して配置されることによって空洞部を形成する上板材とを、空洞部内に配置される、所定のフィンピッチでフィンが配置されたフィンモジュールによって接合すると、形成が容易で、微細流路の幅を任意に設定して、微細流路を流れる冷媒の速度のバラツキを抑制し、且つ、微細流路の幅を容易に変更できることが判明した。 The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned conventional problems. As a result, the lower plate material thermally connected to the heat generating component, and the upper plate material provided with the refrigerant inlet and the refrigerant outlet and facing the lower plate material to form the cavity portion are disposed in the cavity portion. When bonding is performed by the fin module in which the fins are arranged at a predetermined fin pitch, the formation is easy, the width of the micro channel is set arbitrarily, and the variation in the velocity of the refrigerant flowing in the micro channel is suppressed, It has been found that the width of the microchannel can be easily changed.
また、任意のフィンピッチでフィンが配置されたフィンモジュールとして、上面部、垂直面部および下面部を備えたフィンを、上面部が上板材に熱的に接続され、下面部が下板材に熱的に接続された状態で、複数個並列配置すると、上板材と下板材とをフィンモジュールによって接合して、任意の幅の微細流路を容易に形成できることが判明した。この発明は、上述した研究成果に基づいてなされたものである。 Also, as a fin module in which the fins are arranged at an arbitrary fin pitch, the fins having the upper surface, the vertical surface and the lower surface are thermally connected to the upper plate with the upper surface thermally and the lower surface is thermally connected to the lower plate It has been found that when plural pieces are arranged in parallel in the connected state, the upper plate and the lower plate can be joined by the fin module to easily form a micro flow passage of any width. This invention is made based on the above-mentioned research results.
この発明の冷却装置の第１の態様は、発熱部品に熱的に接続される下板材と、冷媒入口および冷媒出口を備え、前記下板材と対向して配置されることによって空洞部を形成する上板材と、前記空洞部内に配置される、任意のフィンピッチでフィンが配置されたフィンモジュールとを備えた冷却装置であって、前記上板材と前記下板材が前記フィンモジュールによって接合されていることを特徴とする冷却装置である。 According to a first aspect of the cooling device of the present invention, a lower plate member thermally connected to a heat generating component, a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and a cavity portion is formed by being disposed opposite to the lower plate member. A cooling device comprising an upper plate member and a fin module arranged in the hollow portion and having fins arranged at an arbitrary fin pitch, wherein the upper plate member and the lower plate member are joined by the fin module It is a cooling device characterized by the above.
この発明の冷却装置の第２の態様は、前記フィンが、上面部、垂直面部および下面部を備え、前記上面部が前記上板材に熱的に接続され、前記下面部が前記下板材に熱的に接続された状態で、複数個の前記フィンが並列配置されて前記フィンモジュールが形成されている冷却装置である。 According to a second aspect of the cooling device of the present invention, the fin includes an upper surface, a vertical surface, and a lower surface, the upper surface is thermally connected to the upper plate, and the lower surface is thermally connected to the lower plate. A cooling device in which a plurality of the fins are arranged in parallel to form the fin module in a state of being connected to each other.
この発明の冷却装置の第３の態様は、前記フィンは、前記上面部の前記垂直面部と接続する側の辺に窪み部を備え、前記上面部の前記垂直面部と接続する側の辺と対向する辺に前記窪み部に対応する突起部を備え、隣接する前記フィンの間で前記突起部が前記窪み部に固定される冷却装置である。 In a third aspect of the cooling device according to the present invention, the fin includes a recess on a side of the upper surface connected to the vertical surface and the side of the upper surface opposed to the vertical surface is connected to the side It is a cooling device which is provided with a projection corresponding to the recess on the side where the projection is located, and the protrusion is fixed to the recess between adjacent fins.
この発明の冷却装置の第４の態様は、前記フィンが取り付け孔を備えた薄板状フィンからなり、前記薄板状フィンの上端辺が前記上板材に接続され、薄板状フィンの下端辺が前記下板材に接続された状態で、複数個のフィンが並列配置され、前記取り付け孔に挿通された支持体によって固定されて、前記フィンモジュールが形成されている冷却装置である。 According to a fourth aspect of the cooling device of the present invention, the fin is a thin plate fin having a mounting hole, the upper end side of the thin plate fin is connected to the upper plate, and the lower end side of the thin plate fin is the lower It is a cooling device in which a plurality of fins are arranged in parallel in a state of being connected to a plate material, and are fixed by a support inserted through the mounting hole to form the fin module.
この発明の冷却装置の第５の態様は、前記フィンモジュールが、並列配置された複数個の前記フィンよりも長いフィンを備えた耐圧構造を備えている冷却装置である。
さらにこの発明の冷却装置の第６の態様は、前記フィンモジュールが前記上面部と前記垂直部と前記下面部とを備える複数の前記フィンを備えており、前記複数のフィンの各端部が、前記冷媒出口及び前記冷媒入口側に突出するように順次斜めにずらされて段違いに配置されていることを特徴とする。この発明の第７の態様は、複数の前記フィンを順次斜めにずらして段違いに配置したときに、前記フィンの両端部の前記上面部と前記下面部が一直線状の傾斜面となるように、前記各フィンの前記上面部と前記下面部が斜めにカットされていることを特徴とする。
この発明の第８の態様は、前記フィンモジュールを構成する複数の前記フィンの各端部が、前記冷媒出口または前記冷媒入口側に突出するように順次斜めにずらされて並列配置されていることを特徴とする。
この発明の第９の態様は、前記フィンの前記冷媒入口側の端部を、前記冷媒入口に向けて折り曲げたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the cooling device of the present invention, the fin module is provided with a pressure-resistant structure including fins longer than the plurality of fins arranged in parallel.
Furthermore, according to a sixth aspect of the cooling device of the present invention, the fin module includes a plurality of the fins including the upper surface, the vertical portion, and the lower surface, and each end of the plurality of fins is The refrigerant outlet and the refrigerant inlet side may be gradually and obliquely shifted so as to protrude toward the refrigerant outlet and the refrigerant inlet side. According to a seventh aspect of the present invention, the upper surface and the lower surface of both ends of the fins form a straight inclined surface when the plurality of fins are sequentially and diagonally arranged in a staggered manner. The upper surface portion and the lower surface portion of each of the fins may be obliquely cut.
According to an eighth aspect of the present invention, respective ends of the plurality of fins constituting the fin module are sequentially diagonally offset and juxtaposed so as to protrude toward the refrigerant outlet or the refrigerant inlet side. It is characterized by
A ninth aspect of the present invention is characterized in that an end of the fin on the refrigerant inlet side is bent toward the refrigerant inlet.
この発明のヒートシンクによると、上板材と下板材によって形成される空洞部内に、薄板フィンを並列配置したフィンモジュールを、上板材と下板材との接合するように配置するので、微細流路を容易に形成することができる。更に、フィンの間隔を安定して設定することができるので、微細流路幅を任意に設定でき、微細流路内を流れる冷媒の速度にバラツキが生じることなく熱源面を効率よく冷却することができる。更に、フィンの間隔を容易に変更できるので、設計変更が容易になる。 According to the heat sink of the present invention, the fin module in which thin plate fins are arranged in parallel in the hollow portion formed by the upper plate and the lower plate is arranged to join the upper plate and the lower plate, so the microchannel is easily formed. Can be formed. Furthermore, since the distance between the fins can be set stably, the micro channel width can be set arbitrarily, and the heat source surface can be efficiently cooled without variation in the velocity of the refrigerant flowing in the micro channel. it can. Furthermore, design changes are facilitated because the fin spacing can be easily changed.
この発明の冷却装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
この発明の冷却装置の１つの態様は、発熱部品に熱的に接続される下板材と、冷媒入口および冷媒出口を備え、下板材と対向して配置されることによって空洞部を形成する上板材と、空洞部内に配置される任意のフィンピッチでフィンが配置されたフィンモジュールとを備えた冷却装置であって、上板材と下板材がフィンモジュールによって接合されていることを特徴とする冷却装置である。
Embodiments of the cooling device of the present invention will be described with reference to the drawings.
One aspect of the cooling device according to the present invention is an upper plate member including a lower plate member thermally connected to the heat-generating component, a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and forming a cavity by facing the lower plate member. And a fin module having fins arranged at any fin pitch arranged in the cavity, the upper plate and the lower plate being joined by the fin module. It is.
図１は、この発明の冷却装置の１つの態様を説明する図である。図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は分解図である。図１（ａ）に示すように、この発明の冷却装置１は、上板材２と下板材３を備えている。
上板材２は、冷媒入口５と冷媒出口６を備え内側に（図示しない）凹部を備えた薄板状の部材である。
FIG. 1 is a diagram for explaining one aspect of the cooling device of the present invention. FIG. 1A is a perspective view. FIG. 1 (b) is an exploded view. As shown in FIG. 1A, the cooling device 1 of the present invention includes an upper plate 2 and a lower plate 3.
The upper plate member 2 is a thin plate-like member having a refrigerant inlet 5 and a refrigerant outlet 6 and a recess (not shown) inside.
下板材３は、内部に上板材の凹部と対応する凹部７を備えた薄板状部材であり、上板材２と対向して配置されて、内部に空洞部を形成する。上板材２と下板材３によって形成される空洞部内には、所定のフィンピッチでフィンが配列されたフィンモジュール４が配置される。 The lower plate member 3 is a thin plate-like member provided with a recess 7 corresponding to the recess of the upper plate, and is disposed to face the upper plate 2 to form a hollow portion inside. In a hollow portion formed by the upper plate 2 and the lower plate 3, a fin module 4 in which fins are arranged at a predetermined fin pitch is disposed.
冷却装置１では、フィンモジュール４の上部と上板材２の内壁とが接合され、フィンモジュール４の下部と下板材３の内壁とが接合される。このように、フィンモジュール４と上板材２および下板材３とを接合するので、耐圧機能を備えることができる。上板材２および下板材３はそれぞれ熱伝導性に優れた金属材料、例えば銅、アルミニウム等によって形成されている。 In the cooling device 1, the upper portion of the fin module 4 and the inner wall of the upper plate 2 are joined, and the lower portion of the fin module 4 and the inner wall of the lower plate 3 are joined. As described above, since the fin module 4 is joined to the upper plate member 2 and the lower plate member 3, a pressure resistant function can be provided. The upper plate member 2 and the lower plate member 3 are each formed of a metal material having excellent thermal conductivity, such as copper, aluminum or the like.
このように、所定のフィンピッチでフィンが配置されたフィンモジュール４によって微細流路が形成され、フィンモジュール４によって上板材２と下板材３とが接合されて、冷媒が微細流路を通って循環する冷却装置１が形成される。 Thus, a fine channel is formed by the fin module 4 in which the fins are arranged at a predetermined fin pitch, the upper plate member 2 and the lower plate member 3 are joined by the fin module 4, and the refrigerant passes through the minute channel. A circulating cooling device 1 is formed.
図２はフィンモジュールの１つの態様を説明する図である。図２（ａ）はフィンモジュールの平面図である。図２（ｂ）は、フィンモジュールの側面図である。図２（ｃ）は、フィンモジュールを形成するフィンの斜視図である。図２（ｃ）に示すように、フィン８は上面部９、垂直面部１０および下面部１１を備えた断面概ねコの字形の薄板材からなっている。上面部９と下面部１１は相互に平行に垂直面部の上端部および下端部から同一方向に延伸して形成されている。 FIG. 2 is a view for explaining one aspect of the fin module. FIG. 2A is a plan view of the fin module. FIG.2 (b) is a side view of a fin module. FIG.2 (c) is a perspective view of the fin which forms a fin module. As shown in FIG. 2C, the fins 8 are made of a thin plate material having a generally U-shaped cross section provided with an upper surface 9, a vertical surface 10 and a lower surface 11. The upper surface 9 and the lower surface 11 extend parallel to each other in the same direction from the upper end and the lower end of the vertical surface.
フィン８は熱伝導性に優れた金属、例えば銅、アルミニウム等によって形成されている。フィン８は、上面部９の垂直面部１０と接続する側の辺に少なくとも１つの窪み部１２を備えている。更に、フィン８は、上面部９の垂直面部１０と接続する側の辺と対向する辺に、上述した窪み部１２に対応する突起部１３を備えている。 The fins 8 are formed of a metal excellent in thermal conductivity, such as copper, aluminum or the like. The fin 8 is provided with at least one depression 12 on the side of the upper surface 9 connected to the vertical surface 10. Furthermore, the fin 8 is provided with the protrusion 13 corresponding to the recess 12 described above on the side facing the side connected to the vertical surface 10 of the upper surface 9.
図２（ｃ）に示す態様では、上述した窪み部１２および突起部１３は、下面部１１の垂直面部１０と接続する側の辺、および、下面部１１の垂直面部１０と接続する側の辺と対向する辺にも、それぞれ設けられている。上述した窪み部および対応する突起部の形状は、図２（ｃ）に示す形状に限定されることはなく、隣接するフィンが、微細流路内の冷媒の流れに影響を及ぼすことなく接続されればよい。 In the embodiment shown in FIG. 2C, the recess 12 and the protrusion 13 described above are the sides of the lower surface 11 connected to the vertical surface 10 and the sides of the lower surface 11 connected to the vertical surface 10. It is provided also in the side which opposes, respectively. The shapes of the above-described depressions and corresponding projections are not limited to the shapes shown in FIG. 2C, and adjacent fins are connected without affecting the flow of the refrigerant in the fine flow path. Just do it.
図２（ｃ）を参照して説明したフィンが複数個並列して配置されて図２（ａ）および図２（ｂ）に示すようなフィンモジュール４が形成される。図２（ａ）に示すように、隣接するフィンの窪み部１２と突起部１３が嵌合して、フィンモジュール４の上面１５は、全体として、平らな面を形成している。 A plurality of fins described with reference to FIG. 2 (c) are arranged in parallel to form a fin module 4 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). As shown in FIG. 2A, the depressions 12 of the adjacent fins and the projections 13 are fitted, and the upper surface 15 of the fin module 4 forms a flat surface as a whole.
フィンモジュールの下面１６も同様に、全体として平らな面を形成している。更に、図２（ｂ）に示すように、断面コの字形のフィン８が複数並列配置された状態では、微細流路となる空間１４内にはフィンの部分が突出することはない。 The lower surface 16 of the fin module likewise forms a generally flat surface. Furthermore, as shown in FIG. 2B, in the state where a plurality of fins 8 having a U-shaped cross section are arranged in parallel, the portion of the fins does not protrude into the space 14 to be the fine flow path.
図１を参照して説明したように、フィンモジュール４は、上板材２と下板材３とによって形成される空洞部内に配置され、上面１５が上板材１の内壁と接合し、下面１６が下板材３の内壁と接合される。このように、容易に、所望のフィン間隔で微細流路１４が形成される。 As described with reference to FIG. 1, the fin module 4 is disposed in the cavity formed by the upper plate 2 and the lower plate 3, the upper surface 15 is joined to the inner wall of the upper plate 1, and the lower surface 16 is lower. It is joined to the inner wall of the plate 3. Thus, the fine channels 14 are easily formed with desired fin spacing.
このように形成された微細流路は、その幅を任意に設定することが容易であり、微細流路内を流れる冷媒の速度を理想的な状態にすることが可能となる。また、その幅を一定とした場合には微細流路内を流れる冷媒の速度にバラツキが生じにくい。図２を参照して説明したフィンモジュール４は下面１６が下板材３と接合されているため、発熱素子の熱を、下板材３を介して容易にフィンモジュール４に伝熱することができる。また、フィンモジュール４に伝熱された熱の一部は、さらに上板材２に伝熱して放熱される。 It is easy to set the width of the microchannel formed in this manner as desired, and it is possible to make the speed of the refrigerant flowing in the microchannel into an ideal state. In addition, when the width is fixed, variation in the velocity of the refrigerant flowing in the fine flow path hardly occurs. Since the lower surface 16 of the fin module 4 described with reference to FIG. 2 is joined to the lower plate 3, the heat of the heat generating element can be easily transferred to the fin module 4 through the lower plate 3. Further, part of the heat transferred to the fin module 4 is further transferred to the upper plate member 2 and dissipated.
図１および図２を参照して説明した冷却装置１においては、上板材２に設けられた冷媒入口５から冷媒が上板材２および下板材３によって形成された空洞部内に導かれ、空洞部内に配置されたフィンモジュール４のフィン間に形成された微細流路を通って、上板材２に設けられた冷媒出口６から冷却装置外に排出され、所望の部位で冷却された冷媒が循環して再び冷媒入口から冷却装置内に導かれる。なお、この発明のフィンモジュール４は、フィンの上面部９および下面部１０の幅を調整することによって、所望のフィンピッチの微細流路を容易に形成することができる。 In the cooling device 1 described with reference to FIGS. 1 and 2, the refrigerant is introduced from the refrigerant inlet 5 provided in the upper plate 2 into the cavity formed by the upper plate 2 and the lower plate 3 and is introduced into the cavity The refrigerant is discharged from the refrigerant outlet 6 provided on the upper plate member 2 to the outside of the cooling device through the fine flow path formed between the fins of the fin module 4 disposed, and the refrigerant cooled at the desired site is circulated It is again led into the cooling device from the refrigerant inlet. In addition, the fin module 4 of this invention can form the microchannel of a desired fin pitch easily by adjusting the width | variety of the upper surface part 9 and the lower surface part 10 of a fin.
図３は、この発明の冷却装置に用いられるフィンモジュールの他の１つの態様を説明する斜視図である。この態様のフィンモジュール２４は、取り付け孔２７を備えた複数の板状フィン２５からなり、複数の板状フィン２５が所定のピッチで並列に配置され、取り付け孔２７に挿通された支持体２６によって固定されて形成されている。図３を参照して説明したフィンモジュール２４が、図１に示すフィンモジュール４と同様に、上板材２および下板材３を対向して接合して形成された空洞部内に配置される。 FIG. 3 is a perspective view for explaining another aspect of the fin module used in the cooling device of the present invention. The fin module 24 of this embodiment is composed of a plurality of plate-like fins 25 provided with mounting holes 27, and the plurality of plate-like fins 25 are arranged in parallel at a predetermined pitch by a support 26 inserted into the mounting holes 27. It is fixed and formed. Similar to the fin module 4 shown in FIG. 1, the fin module 24 described with reference to FIG. 3 is disposed in a hollow portion formed by facing and bonding the upper plate 2 and the lower plate 3.
その際、所定ピッチで配置された薄板状フィン２５の上端辺が上板材２の平らな内壁に接合され、板状フィン２５の下端辺が下板材３の平らな内壁に接合されて接続された状態で空洞部内に配置される。このように、容易に、所望のフィン間隔で微細流路２８が形成される。 At that time, the upper end side of the thin plate-like fins 25 arranged at a predetermined pitch is joined to the flat inner wall of the upper plate member 2 and the lower end side of the plate-like fin 25 is joined to the flat inner wall of the lower plate member 3 It is arranged in the cavity in the state. Thus, the microchannels 28 are easily formed at desired fin intervals.
図１および図３を参照して説明した冷却装置においては、上板材２に設けられた冷媒入口５から冷媒が、上板材２および下板材３によって形成された空洞部７内に導かれ、空洞部内に配置されたフィンモジュール２４の隣接するフィンと、上板材および下板材とによって形成された微細流路２８を通って、上板材２に設けられた冷媒出口６から冷却装置外に排出され、所望の部位で冷却された冷媒が循環して再び冷媒入口から冷却装置内に導かれる。 In the cooling device described with reference to FIGS. 1 and 3, the refrigerant is introduced from the refrigerant inlet 5 provided in the upper plate 2 into the cavity 7 formed by the upper plate 2 and the lower plate 3, and the cavity is formed. The refrigerant is discharged from the refrigerant outlet 6 provided on the upper plate 2 to the outside of the cooling device through the fine flow path 28 formed by the adjacent fins of the fin module 24 disposed in the portion and the upper plate and the lower plate. The refrigerant cooled at the desired site circulates and is again introduced into the cooling device from the refrigerant inlet.
図４は、この発明の冷却装置のフィンモジュールの他の１つの態様を説明する斜視図である。この態様のフィンモジュール３４は、並列配置された複数個のフィン２５と、このフィン２５よりも長い耐圧用フィン２９を備えた耐圧構造を備えている。 FIG. 4 is a perspective view for explaining another aspect of the fin module of the cooling device of the present invention. The fin module 34 of this embodiment is provided with a pressure-resistant structure provided with a plurality of fins 25 arranged in parallel and pressure-resistant fins 29 longer than the fins 25.
図４に示すように、この態様のフィンモジュール３４は、取り付け孔２７を備えた薄板状フィン２５およびそれよりも長い耐圧用フィン２９からなり、複数の薄板状フィン２５および耐圧用フィン２９が所定のピッチで並列に配置され、取り付け孔２７に挿通された支持体２６によって固定されて形成されている。 As shown in FIG. 4, the fin module 34 of this embodiment comprises a thin plate-like fin 25 having a mounting hole 27 and a pressure-resistant fin 29 longer than that, and a plurality of thin plate-like fins 25 and pressure-resistant fins 29 are predetermined. , And fixed by a support 26 inserted in the mounting hole 27.
耐圧用フィン２９は、所定のピッチで並列に配置された所定枚数の薄板状フィン２５を挟むように順次配置されている。薄板状フィン２５と耐圧用フィンの高さは同一に設定されている。図４を参照して説明したフィンモジュール３４が、図１に示す、上板材２および下板材３を対向して接合して形成された空洞部内に配置される。 The pressure proof fins 29 are sequentially disposed so as to sandwich a predetermined number of thin plate fins 25 disposed in parallel at a predetermined pitch. The heights of the thin plate-like fins 25 and the pressure-resistant fins are set to be the same. The fin module 34 described with reference to FIG. 4 is disposed in a hollow portion formed by facing and connecting the upper plate 2 and the lower plate 3 shown in FIG.
図３を参照して説明したと同様に、その際、所定ピッチで配置された薄板状フィン２５および耐圧用フィン２９のそれぞれの上端辺が上板材２の平らな内壁に接合されて接続され、薄板状フィン２５および耐圧用フィン２９のそれぞれの下端辺が下板材３の平らな内壁に接合されて接続された状態で空洞部内に配置される。このように、容易に、所望のフィン間隔で微細流路３８が形成される。 In the same manner as described with reference to FIG. 3, the upper end sides of the thin-plate fins 25 and the pressure-resistant fins 29 disposed at a predetermined pitch are joined and connected to the flat inner wall of the upper plate member 2, The lower end sides of the thin plate-like fins 25 and the pressure-resistant fins 29 are disposed in the hollow portion in a state where they are joined and connected to the flat inner wall of the lower plate 3. In this manner, microchannels 38 are easily formed with desired fin spacing.
この態様では、耐圧用フィン２９は薄板状フィン２５よりも長く、上板材２と下板材３との接合面積をより長くとることができる。このため、上板材２と下板材３によって形成される空洞部に冷媒が導入された場合に、その圧力（正圧または負圧）による冷却装置の変形を抑制することができる。 In this aspect, the pressure-resistant fins 29 are longer than the thin plate-shaped fins 25 and the bonding area between the upper plate member 2 and the lower plate member 3 can be made longer. For this reason, when a refrigerant | coolant is introduce | transduced into the hollow part formed of the upper board | plate material 2 and the lower board | plate material 3, a deformation | transformation of the cooling device by the pressure (positive pressure or negative pressure) can be suppressed.
図１および図４を参照して説明した冷却装置においては、上板材２に設けられた冷媒入口５から冷媒が上板材２および下板材３によって形成された空洞部７内に導かれ、空洞部内に配置されたフィンモジュール３４の隣接するフィンと、上板材および下板材とによって形成された微細流路３８を通って、上板材２に設けられた冷媒出口６から冷却装置外に排出され、所望の部位で冷却された冷媒が循環して再び冷媒入口から冷却装置内に導かれる。 In the cooling device described with reference to FIGS. 1 and 4, the refrigerant is led from the refrigerant inlet 5 provided in the upper plate 2 into the cavity 7 formed by the upper plate 2 and the lower plate 3, and the inside of the cavity Through the fine channels 38 formed by the adjacent fins of the fin module 34 and the upper plate and the lower plate, and discharged out of the cooling device from the refrigerant outlet 6 provided in the upper plate 2 The refrigerant cooled at the site of (4) circulates and is again introduced from the refrigerant inlet into the cooling device.
図５は、上板材および下板材によって形成される空洞部内に配置されるフィンモジュールの他の１つの態様を説明する図である。図５（ａ）は、平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のフィンモジュール８の傾斜部分の１つの態様を示す拡大図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のフィンモジュール８の傾斜部分の別の態様を示す拡大図である。図５（ａ）に示すように、フィンモジュール４の冷媒入口側、および、冷媒出口側における形状を、実質的に斜めにしている。 FIG. 5 is a view for explaining another aspect of the fin module disposed in the cavity formed by the upper plate and the lower plate. FIG. 5A is a plan view. FIG.5 (b) is an enlarged view which shows one aspect of the inclined part of the fin module 8 of Fig.5 (a). FIG.5 (c) is an enlarged view which shows another aspect of the inclination part of the fin module 8 of Fig.5 (a). As shown in FIG. 5A, the shapes on the refrigerant inlet side and the refrigerant outlet side of the fin module 4 are substantially oblique.
このようにフィンモジュール４の冷媒入口側を斜めにすることによって、冷媒入口から流入した冷媒が、フィンモジュール４の微細流路を形成するフィン８の間に、小さい流路抵抗で導入することができる。同様に、フィンモジュール４の冷媒出口側を斜めにすることによって、フィンモジュール４の微細流路を形成するフィン８の間から出た冷媒が、小さい流路抵抗で冷却装置外に排出することができる。 By thus making the refrigerant inlet side of the fin module 4 oblique, the refrigerant flowing from the refrigerant inlet can be introduced between the fins 8 forming the fine channels of the fin module 4 with a small flow resistance. it can. Similarly, by making the refrigerant outlet side of the fin module 4 oblique, the refrigerant coming out from between the fins 8 forming the fine flow path of the fin module 4 can be discharged to the outside of the cooling device with a small flow path resistance. it can.
図５（ｂ）に示す態様においては、並列配置された断面概ねコの字形のフィン８が階段状に配置されて、全体として斜め形状を示している。図５（ｂ）には、フィン８の上面部９が示されている。図５（ｃ）に示す態様においては、上面部、垂直面部および下面部からなる断面概ねコの字形のフィンの上面部および下面部の一部が所定の角度で切り取られている。 In the embodiment shown in FIG. 5 (b), the fins 8 having a substantially U-shaped cross section, which are arranged in parallel, are arranged in a step-like manner to show an oblique shape as a whole. The upper surface 9 of the fin 8 is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 5 (c), a part of the upper and lower surface portions of the generally U-shaped cross section consisting of the upper surface portion, the vertical surface portion and the lower surface portion is cut at a predetermined angle.
このように、上面部および下面部の角部が切り取られたフィンを複数並列に配置して、全体として平行四辺形状のフィンモジュールを形成している。図５（ｂ）および図５(ｃ)に示す何れの態様においても、フィンモジュールの微細流路の出入り口において、実質的に開口部が拡大されて、冷媒の流入流出が容易であり、流路抵抗が小さくなるように設定されている。図５に示す態様では、フィンモジュールの開口部（冷媒の流入部、流出部）は、階段状、あるいは直線状である場合について説明したが、曲線状になっていてもよい。 As described above, a plurality of fins in which the corner portions of the upper surface portion and the lower surface portion are cut off are arranged in parallel to form a fin module having a parallelogram shape as a whole. In any of the embodiments shown in FIG. 5 (b) and FIG. 5 (c), the opening is substantially enlarged at the inlet / outlet of the micro channel of the fin module, so that the refrigerant can easily flow in and out. The resistance is set to be small. In the embodiment shown in FIG. 5, the openings (the inflow portion and the outflow portion of the refrigerant) of the fin module have been described as being stepped or straight, but may be curved.
図６は、上板材および下板材によって形成される空洞部内に配置されるフィンモジュールの他の１つの態様を説明する図である。この態様では、図５（ｃ）を参照して説明したフィンモジュール４の冷媒入口側の個々のフィンの端部を冷媒入口に向かって折り曲げて配置している。個々のフィンの折り曲げ部を加工して、断面コの字形を維持するか、または、フィンの端部の上面部および下面部を取り除いて垂直面部のみにして、折り曲げ部を形成する。 FIG. 6 is a view for explaining another aspect of the fin module disposed in the cavity formed by the upper plate and the lower plate. In this aspect, that has 5 ends of the individual fins of the refrigerant inlet side of the fin module 4 described with reference to the (c) arranged bent towards the refrigerant inlet. The folds of the individual fins may be machined to maintain a U-shaped cross-section or to remove the top and bottom portions of the ends of the fins to form the folds only.
フィンモジュール４の冷媒の入り口側のフィンの形状を、冷媒の入り口側に向って折り曲げることで、冷媒の流路抵抗を小さくすることができる。なお、冷媒の出口側のフィン形状を、冷媒の出口側に向って折り曲げても、同様に冷媒の流路抵抗を小さくすることができる。 The channel resistance of the refrigerant can be reduced by bending the shape of the fins on the inlet side of the refrigerant of the fin module 4 toward the inlet side of the refrigerant. Even if the fin shape on the outlet side of the refrigerant is bent toward the outlet side of the refrigerant, the flow path resistance of the refrigerant can be similarly reduced.
この発明の冷却装置を実施例によって更に詳細に説明する。
図１（ａ）に示すようにこの発明の冷却装置（熱交換器）を調製した。冷却装置１は幅60mm、長さ120mm、高さ10mmであり、切削、プレス、絞り加工などで形成された上板材２と平板状の下板材３をロウ付などの接合方法を利用して密閉させた。
The cooling device of the invention will be described in more detail by way of examples.
As shown in FIG. 1 (a), the cooling device (heat exchanger) of the present invention was prepared. The cooling device 1 has a width of 60 mm, a length of 120 mm and a height of 10 mm, and seals the upper plate member 2 and the flat plate-like lower plate member 3 formed by cutting, pressing and drawing using a bonding method such as brazing. I did.
また上板材２の所定の位置には、冷媒を循環させるための冷媒入口５と冷媒出口６として、配管口が設けられている。また、冷却装置１内部には微細流路構造体としてのフィンモジュール４がロウ付などの接合方法により、冷却装置１の上板材２および下板材３にそれぞれ取り付けられた。 Further, at predetermined positions of the upper plate member 2, piping ports are provided as a refrigerant inlet 5 and a refrigerant outlet 6 for circulating the refrigerant. Further, inside the cooling device 1, fin modules 4 as fine channel structures were attached to the upper plate 2 and the lower plate 3 of the cooling device 1 by a bonding method such as brazing.
なお、各部材の接合方法についてはロウ付のほか、半田付、接着、拡散接合などの接合方法が考えられ、拡散接合を利用する場合にはロウ材などの接合のための部材を必要としないために、部材コストを抑えることが可能となる。また、冷却装置を構成する部材の材質は、冷媒の組成に応じて、銅、アルミ、鉄、ステンレスなどの熱伝導性の良い金属が利用される。 In addition to brazing, bonding methods such as soldering, adhesion, and diffusion bonding can be considered as a method of bonding each member, and when diffusion bonding is used, members for bonding such as brazing materials are not required. Therefore, the member cost can be reduced. Further, as a material of the member constituting the cooling device, a metal having a good thermal conductivity such as copper, aluminum, iron, stainless steel or the like is used according to the composition of the refrigerant.
図１（ｂ）の分解図で示す、この発明の冷却装置における微細流路構造としてのフィンモジュール４は、図２（ａ）から（ｃ）に示すような上面部、垂直面部および下面部からなる断面概ねコの字形のフィンを複数並列配置して形成されている。即ち、高さ5mm、長さ50mmの６２枚のフィンプレートが、フィンピッチ0.8 mm（即ち、フィンの上面部および下面部の長さ）で並べられて構成されている。フィンプレートの材質は、冷却装置を構成する容器の部材（上板材、下板材）と同じものを使用することができる。 The fin module 4 as a fine flow channel structure in the cooling device of the present invention shown in the exploded view of FIG. 1 (b) is obtained from the upper surface, the vertical surface and the lower surface as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c). A plurality of U-shaped fins are arranged in parallel. That is, 62 fin plates having a height of 5 mm and a length of 50 mm are arranged at a fin pitch of 0.8 mm (that is, the length of the upper surface portion and the lower surface portion of the fins). The material of the fin plate can be the same as the member (upper plate material, lower plate material) of the container constituting the cooling device.
この発明の冷却装置に、大きさ４０mm角の１００Ｗの熱源を取り付けたところ、熱源の温度を（冷却装置の入口部における冷媒の温度＋１０）℃に抑えることができた。 When a 100 W heat source of 40 mm square was attached to the cooling device of the present invention, the temperature of the heat source could be suppressed to (the temperature of the refrigerant at the inlet of the cooling device +10) ° C.
なお、微細流路構造体としてのフィンモジュールを、図３に示すような複数の薄板状フィンの所定の位置にバーリング加工などで設けられた支持体取り付け穴に、支持体を挿通させて、それぞれの薄板状フィンが所定の間隔で並べられた構造としても、所望の冷却効果が得られた。 The support is inserted into the support mounting holes provided by burring or the like at predetermined positions of a plurality of thin plate-like fins as shown in FIG. The desired cooling effect was obtained even if the thin plate-like fins were arranged at predetermined intervals.
また、図４に示すように一部の薄板状フィンの長さを延長させると、耐圧構造として機能させることが可能になり、冷却装置内部の空洞部が変形するのを防ぐことができた。 Further, as shown in FIG. 4, when the length of a part of thin plate fins is extended, it becomes possible to function as a pressure resistant structure, and it was possible to prevent the hollow portion inside the cooling device from being deformed.
上述したように、この発明によると、形成が容易で、微細流路の幅を任意に設定して、微細流路を流れる冷媒の速度のバラツキを抑制し、且つ、微細流路の幅を容易に変更することができる冷却装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the formation is easy, the width of the micro channel is set arbitrarily, the variation in the velocity of the refrigerant flowing in the micro channel is suppressed, and the width of the micro channel is easy It is possible to provide a cooling device that can be changed to
１ 冷却装置
２ 上板材
３ 下板材
４ フィンモジュール
５ 冷媒入口
６ 冷媒出口
７ 凹部
８ フィン
９ 上面部
１０ 垂直面部
１１ 下面部
１２ 窪み部
１３ 突起部
１４ 微細流路
１５ 上面
１６ 下面
２４ フィンモジュール
２５ 薄板状フィン
２６ 支持体
２７ 取り付け孔
２８ 微細流路
２９ 耐圧用フィン
Reference Signs List 1 cooling device 2 upper plate member 3 lower plate member 4 fin module 5 refrigerant inlet 6 refrigerant outlet 7 recessed portion 8 fin 9 upper surface portion 10 vertical surface portion 11 lower surface portion 12 recessed portion 13 protrusion 14 minute channel 15 upper surface 16 lower surface 24 fin module 25 thin plate Fin 26 support 27 mounting hole 28 fine channel 29 pressure resistant fin
Claims (9)
冷媒入口および冷媒出口を備え、前記下板材と対向して配置されることによって空洞部を形成する上板材と、
前記空洞部内に配置される、任意のフィンピッチでフィンが配列されたフィンモジュールとを備えた冷却装置であって、
前記上板材と前記下板材が前記フィンモジュールによって接合されていることを特徴とする冷却装置。 A lower plate thermally connected to the heat-generating component,
An upper plate member having a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and disposed to face the lower plate member to form a cavity;
And a fin module having fins arranged at an arbitrary fin pitch, disposed in the cavity.
The cooling device characterized in that the upper plate member and the lower plate member are joined by the fin module.
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