JP2011185484A - 冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ、筐体内に流入された冷媒を適切に分配させることができる冷却器を提供する。
【解決手段】冷却器１は、管状の筐体２を備えている。筐体２は、冷媒流通部３と、この冷媒流通部３の一端部に突設された冷媒流入部４とを有している。冷媒流通部３の断面積は、冷媒流入部４の断面積よりも大きい。冷媒流通部３の内部において、冷媒流入部４の側にはフィン部５が配置され、このフィン部５に対して冷媒流入部４の反対側にはフィン部６が配置されている。フィン部５は、筐体２の長手方向及び幅方向に並んで配置された複数のフィン７から構成されている。フィン部５には、筐体２の幅方向に延びるように形成され、冷媒を分配させるための複数の冷媒分配流路１０が設けられている。フィン部６は、フィン７よりも長い断面直線状の複数のフィン１１から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体の内部にフィン部が設けられた冷却器に関するものである。

従来の冷却器としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の冷却器は、冷却管の内部の２箇所に複数の対応フィンからなる対応フィン群を配置し、冷却管の内部における各対応フィン群の間、上流側対応フィン群の上流側及び下流側対応フィン群の下流側に、対応フィンよりも長い複数のストレートフィンを並列配置したものである。

特開２００９−１５２４５５号公報

ところで、一般的な冷却器では、外部から冷媒を流入するための冷媒流入部が筐体の一端部に設けられている。その冷媒流入部の断面積は、筐体において実際にフィンにより熱交換を行う部位の断面積よりも小さくなっていることが多い。このため、冷媒流入部から筐体内に流入された冷媒を均等に分配させるためには、筐体における冷媒流入部の近傍に冷媒分配スペースを設ける必要があり、結果的に冷却器の小型化を阻害する要因の一つとなっている。

本発明の目的は、小型化を図りつつ、筐体内に流入された冷媒を適切に分配させることができる冷却器を提供することである。

本発明の冷却器は、外部から冷媒を導入するための冷媒流入部よりも断面積が大きい冷媒流通部を有する筐体と、冷媒流通部内における冷媒流入部の側に配置された第１フィン部と、冷媒流通部内における第１フィン部に対して冷媒流入部の反対側に配置された第２フィン部とを備え、第１フィン部は、筐体の直交する長手方向及び幅方向に並んで配置された複数の第１フィンから構成されると共に、筐体の幅方向に沿った冷媒分配流路を有し、第２フィン部は、筐体の幅方向に並んで配置された複数の断面直線状の第２フィンから構成されていることを特徴とするものである。

このような本発明の冷却器においては、筐体の冷媒流通部内における冷媒流入部の側に、筐体の幅方向に沿った冷媒分配流路を有する第１フィン部を配置することにより、冷媒流入部から冷媒流通部内に冷媒が流入されると、その冷媒は冷媒分配流路を流れるようになる。このため、冷媒流通部内における冷媒流入部の近傍において、筐体の幅方向に対する冷媒の分配が促進されることになる。これにより、冷媒流通部内における冷媒流入部の近傍に冷媒分配のためのスペースを設けなくて済むため、冷却器の小型化を図ることができる。

好ましくは、冷媒流通部上における第１フィン部に対応する領域には、第１発熱体が配置され、冷媒流通部上における第２フィン部に対応する領域には、第１発熱体よりも発熱量の大きい第２発熱体が配置される。

上述したように、第１フィン部の冷媒分配流路によって冷媒の分配が促進されることから、第１フィン部よりも下流側の第２フィン部では、十分に冷媒が分配されていて、第１フィン部よりも冷却効率が高い状態となっている。従って、冷媒流通部上における第１フィン部に対応する領域に発熱量の小さい第１発熱体を配置し、冷媒流通部上における第２フィン部に対応する領域に発熱量の大きい第２発熱体を配置することにより、第１発熱体及び第２発熱体を何れも効率良く冷却することができる。

また、好ましくは、筐体の長手方向に隣接する各第１フィン同士は、筐体の幅方向にずれて配置されている。

この場合には、第１フィン部において、筐体の幅方向に隣接する各第１フィン間を流れる冷媒が、下流側の第１フィンに当たって筐体の幅方向に向かいやすくなる。従って、筐体の幅方向に対する冷媒の分配が一層促進されるようになる。

本発明によれば、冷却器の小型化を図りつつ、筐体内に流入された冷媒を適切に分配させ、発熱体の冷却効率を向上させることができる。

本発明に係わる冷却器の一実施形態を示す水平方向断面図及び垂直方向断面図である。 図１に示したフィン部の構造を示す斜視図である。 図１に示した筐体の内部における冷媒の流れを示す図である。 従来の冷却器の一例を示す水平方向断面図である。

以下、本発明に係わる冷却器の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明に係わる冷却器の一実施形態を示す水平方向断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図（垂直方向断面図）である。同図において、本実施形態の冷却器１は、発熱体付きの水冷式冷却器である。

冷却器１は、管状の筐体２を備えている。筐体２は、断面略矩形状または断面長円形状の冷媒流通部３と、この冷媒流通部３の一端部に突設され、外部から冷媒（ここでは冷却水）を流入するための断面円形状の冷媒流入部４とを有している。冷媒流通部３の断面積は、冷媒流入部４の断面積に比べて十分大きくなっている。冷媒流入部４から冷媒流通部３内に流入された冷媒は、冷媒流通部３の他端側に向かって流通する。

冷媒流通部３の内部において、冷媒流入部４の側にはフィン部５が配置され、このフィン部５に対して冷媒流入部４の反対側（フィン部５の下流側）にはフィン部６が配置されている。

フィン部５は、筐体２の互いに直交する長手方向（図示Ｘ方向）及び幅方向（図示Ｙ方向）に並んで配置された複数のフィン７から構成されている。各フィン７は、例えば図２に示すように、厚肉板で形成されていると共に、ベースプレート８上に等間隔に設けられている。フィン７及びベースプレート８は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属からなっている。

フィン部５は、筐体２の幅方向に隣接する各フィン７により形成され、筐体２の長手方向に延びる複数の冷媒主流路９と、筐体２の幅方向に延びるように形成され、冷媒を筐体２の幅方向に分配（拡散）させるための複数（図１では２つ）の冷媒分配流路１０とを有している。また、フィン部５において、筐体２の長手方向に隣接する各フィン７同士は、互いに筐体２の幅方向にずれて配置されている。

フィン部６は、フィン部５のフィン７よりも長い断面直線状の複数のフィン１１から構成されている。フィン１１の幅は、例えばフィン７の幅と同等である。各フィン１１は、筐体２の長手方向に延びるように筐体２の幅方向に並んで配置されている。フィン１１は、フィン７と同じ金属材料で形成されている。また、フィン部６は、各フィン１１により形成され、筐体２の長手方向に延びる複数の冷媒主流路１２を有している。

このような冷却器１において、冷媒流入部４は筐体２の一端中央部に設けられているので、図３に示すように、外部の冷媒が冷媒流入部４を通って冷媒流通部３内に導入されると、フィン部５の幅方向中央部（図中Ｃ）に流速の速い冷媒の多くが流れ込むようになる。このため、フィン部５における冷媒流入部４の近傍においては、フィン部５の幅方向中央部に冷媒が集中し、フィン部５の幅方向両端部（図中Ｅ）では冷媒不足となるため、高い冷却効果は得られない。

しかし、フィン部５には、筐体２の幅方向に延びる冷媒分配流路１０が設けられている。このため、図３に示すように、フィン部５の幅方向中央部に位置する冷媒主流路９を流れていた冷媒は、冷媒分配流路１０をフィン部５の幅方向両端側に向かって流れるようになる。このとき、筐体２の長手方向に隣接する各フィン７同士は筐体２の幅方向にオフセット配置されているため、冷媒主流路９を流れていた冷媒は、下流側のフィン７に当たって冷媒分配流路１０を流れやすくなる。

このように冷媒が冷媒分配流路１０を流れることで、冷媒が筐体２の幅方向に分配されるようになる。このとき、フィン部５における冷媒流入部４の近傍では冷媒の流れが均一化していなくても、フィン部５の下流側に向かうに従い、冷媒分配流路１０によって冷媒が筐体２の幅方向に均等に分配されるため、冷却効果が徐々に高くなっていく。そして、フィン部６では、全領域にわたって冷媒が筐体２の幅方向に均等に分配されるため、十分高い冷却効果が得られるようになる。

上述したように、フィン部５における冷媒流入部４の近傍では冷媒が筐体２の幅方向に均一に分散されていないため、フィン部５ではフィン部６に比べて冷却効果が低くなっている。従って、発熱体を冷媒流通部３の上面に実装する場合には、図１（ｂ）に示すように、冷媒流通部３の上面におけるフィン部５に対応する領域に、冷却性能要求の低い低発熱体１３を実装し、冷媒流通部３の上面におけるフィン部６に対応する領域に、冷却性能要求の高い高発熱体１４を配置するのが望ましい。これにより、低発熱体１３だけでなく高発熱体１４も効果的に冷却することができる。

なお、冷媒分配流路１０の幅が大きいほど、また冷媒分配流路１０の数が多いほど、筐体２の幅方向に対する拡散効果は高くなるが、冷却性能が低下する。このため、冷媒分配流路１０の幅及び数は、発熱体の要求冷却性能との兼ね合いにより決定する。

ここで、従来の冷却器の一例を図４に示す。同図に示す冷却器５０は、冷媒流通部５１及び冷媒流入部５２からなる筐体５３を備え、冷媒流通部５１内には、筐体５３の長手方向に沿って複数のフィン部５４が設けられている。各フィン部５４は、上述した断面直線状の複数のフィン１１から構成されている。

このような冷却器５０においては、筐体５３の幅方向に隣接する各フィン１１間を流れる冷媒の流量を均一化すべく、冷媒流通部５１内における冷媒流入部５２とフィン部５４との間に、冷媒を筐体５３の幅方向に均一に分配するための冷媒分配スペースＳが設けられている。このため、筐体５３が長くなるため、冷却器５０の大型化につながる。

これに対し本実施形態においては、冷媒流通部３の内部における冷媒流入部４の側に、筐体２の幅方向に延びる冷媒分配流路１０を有するフィン部５を設けたので、冷媒流入部４から冷媒流通部３内に流入された冷媒が冷媒分配流路１０を流れるようになる。このため、フィン部５において冷媒が筐体２の幅方向に均一に分配されるようになるため、冷媒流通部３内における冷媒流入部４とフィン部５との間に、図４に示すような冷媒分配スペースＳを設けなくて済む。これにより、筐体２の長さが短くなるため、冷却器１を小型化することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、フィン部５のフィン７を厚肉金属板で形成したが、フィン７の構造としては特に上記のものには限られない。例えば薄肉金属板を筐体２の幅方向に沿ってジグザク状に折り曲げ加工することで、筐体２の幅方向に並設された複数のフィンを形成しても良いし、或いは複数本のピン状フィンとしても良い。

また、上記実施形態は水冷式の冷却器１であるが、本発明は、水冷式以外（例えば空冷式）の冷却器にも適用可能である。

１…冷却器、２…筐体、３…冷媒流通部、４…冷媒流入部、５…フィン部（第１フィン部）、６…フィン部（第２フィン部）、７…フィン（第１フィン）、１０…冷媒分配流路、１１…フィン（第２フィン）、１３…低発熱体（第１発熱体）、１４…高発熱体（第２発熱体）。

Claims (3)

1. 外部から冷媒を導入するための冷媒流入部よりも断面積が大きい冷媒流通部を有する筐体と、
   前記冷媒流通部内における前記冷媒流入部の側に配置された第１フィン部と、
   前記冷媒流通部内における前記第１フィン部に対して前記冷媒流入部の反対側に配置された第２フィン部とを備え、
   前記第１フィン部は、前記筐体の直交する長手方向及び幅方向に並んで配置された複数の第１フィンから構成されると共に、前記筐体の幅方向に沿った冷媒分配流路を有し、
   前記第２フィン部は、前記筐体の幅方向に並んで配置された複数の断面直線状の第２フィンから構成されていることを特徴とする冷却器。
2. 前記冷媒流通部上における前記第１フィン部に対応する領域には、第１発熱体が配置され、
   前記冷媒流通部上における前記第２フィン部に対応する領域には、前記第１発熱体よりも発熱量の大きい第２発熱体が配置されることを特徴とする請求項１記載の冷却器。
3. 前記筐体の長手方向に隣接する前記各第１フィン同士は、前記筐体の幅方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の冷却器。
   
   

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