JP2015149361A - cooler - Google Patents
cooler Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015149361A JP2015149361A JP2014020661A JP2014020661A JP2015149361A JP 2015149361 A JP2015149361 A JP 2015149361A JP 2014020661 A JP2014020661 A JP 2014020661A JP 2014020661 A JP2014020661 A JP 2014020661A JP 2015149361 A JP2015149361 A JP 2015149361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- space
- cooler
- side plate
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、冷却器に関する。特に、半導体チップなどの冷却対象を取り付けた側板の内側面に冷媒を衝突させる衝突噴流型の冷却器に関する。 The present invention relates to a cooler. In particular, the present invention relates to a collision jet type cooler in which a refrigerant collides with an inner surface of a side plate to which a cooling target such as a semiconductor chip is attached.
半導体チップや電子部品の冷却用に、半導体チップなどの冷却対象を取り付けた筐体側板の内側面に向けて冷媒を噴出させるタイプの冷却器が知られている。そのようなタイプの冷却器は、噴出させた冷媒を、冷却対象を取り付けた部材の裏面(内側面)に衝突させることから、衝突噴流型の冷却器と呼ばれる。 For cooling semiconductor chips and electronic components, a type of cooler in which a coolant is jetted toward the inner surface of a casing side plate to which a cooling target such as a semiconductor chip is attached is known. Such a type of cooler is called a collision jet type cooler because the ejected refrigerant collides with the back surface (inner surface) of the member to which the cooling target is attached.
衝突噴流型の冷却器の例が、例えば特許文献1、2に記載されている。特許文献1に記載された冷却器は次の構造を有している。その冷却器は、一対の側板の夫々に冷却対象物が取り付けられる。筐体内部に、一対の側板に平行な2枚の仕切板が配置されており、その2枚の仕切板によって筐体内部の空間が三層に区画されている。筐体の一方の端部に中央の空間に通じている冷媒供給口が設けられており、筐体の他方の端部には、外側の空間(側板と仕切板の間の空間)に通じている冷媒排出口が設けられている。また、仕切板には、冷媒の流れ方向に沿って並ぶ複数の孔が設けられている。冷媒供給口から中央の空間に供給された冷媒は、仕切板の孔を通じて外側の空間に流れ込む。このとき、冷媒は側板の裏面に衝突し、側板を効率よく冷却する。側板の裏面に衝突した冷媒はその後冷媒排出口から排出される。
Examples of the impinging jet type cooler are described in
また、特許文献2に開示された冷却器は次の構造を有する。仕切板が、冷媒の上流から下流に向かって側板から遠ざかるように側板に対して傾斜して配置されている。仕切板から側板に向けて突出する複数のノズルが設けられている。複数のノズルは冷媒の流れの上流から下流に向けて並んでいるとともに、ノズルの長さは冷媒の下流に向かうほど長くなっており、ノズルの先端と側板との間の距離が一定となっている。衝突噴流型の冷却器では、側板と仕切板の間の空間を流れる冷媒の量が下流に行くほど多くなるが、特許文献2の冷却器は、仕切板が側板に対して傾斜しており、下流に行くほど仕切板と側板の間の間隔が広くなるので多くの冷媒が通れるようになっている。すなわち、冷媒の流量の増加に応じて流路断面積も大きくなるので冷媒の流れが妨げられることなくスムーズに流れる。
Moreover, the cooler disclosed in
本明細書が開示する冷却器も衝突噴流型に係り、特許文献2のように下流に進むにつれて側板から遠ざかるように傾斜している仕切板を備える。本明細書が開示する冷却器は、特許文献2に開示された冷却器をさらに改良し、冷媒がより一層スムーズに流れる冷却器を提供する。冷媒の流れがスムーズになることは、冷却能力の向上に寄与する。
The cooler disclosed in this specification is also related to the collision jet type, and includes a partition plate that is inclined so as to move away from the side plate as it proceeds downstream as in
本明細書が開示する冷却器は、内部を冷媒が流れる筐体と、一対の側板の間の空間を区画する一対の仕切板を備える。筐体は、一方の端部に冷媒の供給口が設けられているとともに他方の端部に冷媒の排出口が設けられている。筐体の対向する一対の側板であって、供給口と排出口の間にある一対の側板の外側に冷却対象物が取り付けられる。その一対の側板の夫々の内側には複数のフィンが設けられても良い。一対の仕切板は、一対の側板の夫々と対向しており一対の側板の間の空間を区画する。夫々の仕切板は、冷媒の供給口から排出口に向かう冷媒の流れ方向に沿って下流に進むにつれて対向する側板から遠ざかるように側板に対して傾斜している。別言すれば、一対の仕切板は、対向しており、冷媒の流れ方向の下流に進むにつれて互いに近づくように配置されている。供給口は、筐体の一方の端部にて一対の仕切板の間の空間に連通しているとともに、排出口は、筐体の他方の端部にて夫々の仕切板と側板の間の空間に連通している。そして、夫々の仕切板には、対向する側板に向けて突出しており流れ方向に沿って細長い溝が設けられている。さらに、溝の横幅が流れ方向に沿って下流側に進むにつれて狭まっている。また、その溝の底面が対向する側板と平行であるとともにその底面に流れ方向に沿って細長いスリットが設けられている。溝とスリットが、側板内側に向けて冷媒を噴出するノズルに相当する。上記の冷却器では、冷媒供給口から流入した冷媒が一対の仕切板の間の空間からスリットを通じて夫々の側板の内側の面に噴き付けられ、その後、排出口から排出される。 The cooler disclosed in the present specification includes a casing through which a refrigerant flows and a pair of partition plates that divide a space between the pair of side plates. The casing has a refrigerant supply port at one end and a refrigerant discharge port at the other end. A cooling object is attached to the outside of the pair of side plates that are opposed to each other in the housing and are between the supply port and the discharge port. A plurality of fins may be provided inside each of the pair of side plates. The pair of partition plates opposes each of the pair of side plates and partitions a space between the pair of side plates. Each partition plate is inclined with respect to the side plate so as to move away from the opposing side plate as it proceeds downstream along the flow direction of the refrigerant from the refrigerant supply port toward the discharge port. In other words, the pair of partition plates face each other and are arranged so as to approach each other as they proceed downstream in the refrigerant flow direction. The supply port communicates with the space between the pair of partition plates at one end of the housing, and the discharge port communicates with the space between each partition plate and the side plate at the other end of the housing. doing. Each partition plate is provided with an elongated groove that protrudes toward the opposite side plate and extends in the flow direction. Furthermore, the lateral width of the groove becomes narrower as it proceeds downstream along the flow direction. The bottom surface of the groove is parallel to the opposing side plate, and an elongated slit is provided on the bottom surface along the flow direction. The groove and the slit correspond to a nozzle that ejects the refrigerant toward the inside of the side plate. In the above-described cooler, the refrigerant flowing in from the refrigerant supply port is sprayed from the space between the pair of partition plates to the inner surface of each side plate through the slit, and then discharged from the discharge port.
本明細書が開示する冷却器は、溝の横幅(流れ方向に直交する方向の幅)が冷媒の流れ方向の下流に進むにつれて狭まっている。別言すれば、溝の側面の外側の空間が冷媒の流れ方向の下流に進むにつれて拡がっている。ここで、溝の側面の外側の空間は、仕切板と側板で挟まれた空間であり、スリットから噴出した冷媒が通る流路に相当する。また、仕切板は流れ方向に沿って下流に進むにつれて側板から遠ざかっている。即ち、上記の冷却器は、スリットから噴出した冷媒が通る流路が、下流に進むにつれて縦横に拡がっている。ここで、「縦」とは側板に垂直な方向であり、「横」とは流れ方向に垂直であって側板に平行な方向である。上記の冷却器は、スリットから噴出した冷媒が流れる流路が二次元的に拡がるのでスリットから噴出した冷媒がよりスムーズに流れる。別言すれば、仕切板の側板に対する傾斜が小さくても流路は下流に進むにつれて横方向に拡がり、流量の増加に対応して流路断面積が大きくなる。仕切板の傾斜が小さくても冷媒をスムーズに流すことができることは、冷却能力を損なわずに冷却器の厚みを小さくできることを意味する。 The cooler disclosed in this specification is narrowed as the lateral width of the groove (the width in the direction perpendicular to the flow direction) proceeds downstream in the refrigerant flow direction. In other words, the space outside the side surface of the groove expands as it goes downstream in the flow direction of the refrigerant. Here, the space outside the side surface of the groove is a space sandwiched between the partition plate and the side plate, and corresponds to a flow path through which the refrigerant ejected from the slit passes. Moreover, the partition plate is moving away from the side plate as it proceeds downstream along the flow direction. That is, in the above-described cooler, the flow path through which the refrigerant ejected from the slit passes expands vertically and horizontally as it proceeds downstream. Here, “vertical” is a direction perpendicular to the side plate, and “horizontal” is a direction perpendicular to the flow direction and parallel to the side plate. In the above-described cooler, since the flow path through which the refrigerant ejected from the slit flows two-dimensionally, the refrigerant ejected from the slit flows more smoothly. In other words, even if the inclination of the partition plate with respect to the side plate is small, the flow channel expands in the lateral direction as it proceeds downstream, and the flow channel cross-sectional area increases corresponding to the increase in flow rate. The fact that the refrigerant can flow smoothly even if the inclination of the partition plate is small means that the thickness of the cooler can be reduced without impairing the cooling capacity.
本明細書が開示する技術は衝突噴流型の冷却器に関し、ノズルから噴出した冷媒がスムーズに流れる構造を提供する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 The technology disclosed in the present specification relates to a collision jet type cooler and provides a structure in which a refrigerant jetted from a nozzle flows smoothly. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
(第1実施例)図面を参照して第1実施例の冷却器を説明する。図1Aは、冷却器10の平面図である。なお、図1Aは、内部構造が理解できるように、図1Bに示すIA−IA線に沿った断面図で示される。図1Bと図1Cは、冷却器10を同一の投影方向(Y軸方向)から視た異なる断面の縦断面図である。図1Bは、図1AのIB−IB線に沿った冷却器10の縦断面図を示している。同様に図1Cは、図1AのIC−IC線に沿った冷却器10の縦断面図を示している。一方、図1Dと図1Eは、図1B(図1C)の投影方向及び図1Aの投影方向と直交する方向(X軸方向)から視た異なる断面の横断面図である。図1Dは、図1AのID−ID線に沿った冷却器10の横断面図を示している。同様に図1Eは、図1AのIE−IE線に沿った冷却器10の横断面図を示している。 (First Embodiment) The cooler of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view of the cooler 10. In addition, FIG. 1A is shown with sectional drawing along the IA-IA line shown to FIG. 1B so that an internal structure can be understood. FIG. 1B and FIG. 1C are longitudinal sectional views of different cross sections when the cooler 10 is viewed from the same projection direction (Y-axis direction). FIG. 1B shows a vertical cross-sectional view of the cooler 10 taken along line IB-IB in FIG. 1A. Similarly, FIG. 1C shows a longitudinal sectional view of the cooler 10 along the IC-IC line of FIG. 1A. On the other hand, FIGS. 1D and 1E are cross-sectional views of different cross sections viewed from the projection direction of FIG. 1B (FIG. 1C) and the direction (X-axis direction) orthogonal to the projection direction of FIG. 1A. FIG. 1D shows a cross-sectional view of the cooler 10 along the ID-ID line of FIG. 1A. Similarly, FIG. 1E shows a cross-sectional view of the cooler 10 along the line IE-IE in FIG. 1A.
図1Bに示すように、冷却器10は、外郭を構成する直方体の筺体2と、筐体2の内部に取り付けられる一対の仕切板6a、6bを備えている。そして、筐体2の上面と下面が夫々、冷却対象物42a、42bを取り付ける一対の側板2a、2bに対応している。仕切板6a、6bにより、一対の側板2a、2bの間の空間が区画される。筐体2の内部を冷媒が流れることで、側板2a、2bに取り付けられている冷却対象物42a、42bが冷却される。
As shown in FIG. 1B, the cooler 10 includes a
筐体2について説明する。筐体2の長手方向(X軸方向)の一方の端面には、冷媒の供給口3が設けられており、他方の端面には、冷媒の排出口4が設けられている。排出口4は、側板2a側と側板2b側の夫々に1つずつ、計2個設けられている。供給口3から流入した冷媒は、後述する仕切板6a、6bにより区画された空間を通過して排出口4から流出する。以下、本明細書おいて冷媒の「流れ方向」とは、冷却器10を通過する冷媒の入出流方向を示し、図面で示すX軸方向及び筐体2の長手方向と一致する。
The
一対の側板2a、2bについて説明する。一対の側板2a、2bは上記のように筐体2の上面及び下面に対応している。つまり、一対の側板2a、2bは、筐体2の供給口3から排出口4へ向かう冷媒の流れ方向に沿って互いに対向するように伸びている。側板2aの外側の面(側板2bと対向してる面と反対側の面)には、冷却対象物42aが絶縁部材41を介して取り付けられている。本実施例では、冷却対象物42aは、半導体チップである。半導体チップである冷却対象物42aは絶縁部材41により筐体2と電気的に絶縁されている。
The pair of
さらに、側板2aの内側の面(側板2bと対向してる面)には、複数のフィン5が設けられている。フィン5は、長方形の平板であり、その平面を互いに対向させ、平行に配列されている。そして、フィン5は、筐体2の幅方向(Y軸方向)の側面の一方から他方まで伸びている。また、複数のフィン5は、その平面が冷媒の流れ方向(X軸方向)と直交するように配置されている。別言すれば、複数のフィン5は、筐体2の供給口3が設けられている端面(排出口4が設けられている端面)と平行になるように配置されている。
Furthermore, a plurality of
また、側板2bには、側板2aと同様に、その外側に冷却対象物42b(半導体チップ)が絶縁部材41を介して取り付けられている。また、側板2bの内側にも、側板2aと同様にフィン5が設けられている。
Further, similarly to the
一対の仕切板6a、6bについて説明する。一対の仕切板6a、6bは夫々、側板2a、2bと対向して配置されている。仕切板6aの流れ方向(X軸方向)の一方の縁は、筐体2の供給口3が設けられている端面に接続され、他方の縁は、筐体2の排出口4が設けられている端面に接続されている。また、仕切板6aの幅方向(Y軸方向)の両端は、筐体2の幅方向の内面に接続されている。仕切板6aは、供給口3が設けられている端面から排出口4が設けられている端面に向かうにつれて側板2aから遠ざかるように側板2aに対して傾斜して配置されている。つまり、仕切板6aの供給口3が設けられている端面近傍での側板2aとの距離H1は、仕切板6aの排出口4が設けられている端面近傍での側板2aとの距離H2よりも小さい。別言すれば、仕切板6aは、冷媒の供給口3から排出口4に向かう冷媒の流れ方向(X軸方向)に沿って下流に進むにつれて対向する側板2aから遠ざかるように側板2aに対して傾斜している。側板2bと対向するもう一方の仕切板6bも、仕切板6aと同様の形状及び構成をしている。そして、仕切板6bも、仕切板6aと同様に、供給口3が設けられている端面から排出口4が設けられている端面に向かうにつれて側板2bから遠ざかるように側板2bに対して傾斜して配置されている。ここで、一対の仕切板6a、6bの互いの関係を説明すれば、一対の仕切板6a、6bは、対向しており、流れ方向(X軸方向)の下流に進むにつれて互いに近づくように配置されている。また、仕切板6a、6bの排出口4が設けられている端面に接続されている縁同士は、互いに接続されている。
The pair of
上記した仕切板6a、6bにより、筐体2の側板2a、2bの間の空間は、3つの空間に区画される。一つの空間は、仕切板6a、6bの間の空間であり、図1Bにおいて符号「Pin」で示される空間である。他の2つの空間は、仕切板6aと側板2aの間の空間及び仕切板6bと側板2bの間の空間であり、図1Bにおいて符号「Pout」で示される空間である。空間Pinは、筐体2の長手方向(X軸方向)の一方の端面に位置する供給口3に連通している。空間Poutは、筐体2の長手方向(X軸方向)の他方の端面に位置する排出口4に連通している。仕切板6aと側板2aの間の空間Poutと仕切板6bと側板2bの間の空間Poutの夫々に上記した2つの排出口4の各1つが連通している。また、詳しくは後述するが、夫々の仕切板6a、6bにはスリット9が設けられている。したがって、供給口3から流入した冷媒は、空間Pinを通り、スリット9を通じて空間Pinから空間Poutに抜け、空間Poutから排出口4へ流出する。なお、以下では符号Pinで示される空間を供給空間Pinと、符号Poutで示される空間を排出空間Poutと称する。
With the
一対の仕切板6a、6bには夫々、対応する側板2a、2bに向けて突出している溝7が設けられている。溝7は、流れ方向(X軸方向)に沿って細長い。本実施例では、一つの仕切板6aに同一形状の溝7が2つ設けられており、一対の仕切板6a、6b合わせて4つの溝7が設けられている。溝7の内側の空間は、仕切板6a、6bの間の供給空間Pinと連通している。以下では、仕切板6aに設けられている一つの溝7について説明をする。溝7の底面7aは、対向する側板2aと平行である。別言すれば、溝7の底面7aと対向する側板2aとの距離は、供給口3が設けられている端面から排出口が設けられている端面に向かうに間において一定となる。また、上記のように、仕切板6aと側板2aの間の距離は、供給口3から排出口4に近づくほど小さくなる。したがって、図1D、図1Eによく表されているように、溝7の高さは、ID−ID線に沿った断面(図1D参照)での高さに比べ、IE−IE線に沿った断面(図1E参照)での高さの方が大きい。つまり、溝7の高さは、供給口3から排出口4に近づくほど大きくなる。ここで、「高さ」とは、図中のZ軸方向の溝の長さを意味する。
The pair of
また、図1Aによく表されているように、溝7の横幅(流れ方向と直交する方向(Y軸方向)の幅)は、流れ方向(X軸方向)に沿って下流側に進むにつれて徐々に小さくなっている。別言すれば、溝7を上方(Z軸方向)から視た形状は、流れ方向(X軸方向)に細長い台形となる。つまり、溝7の供給口3に近い端部の横幅L1は、排出口4に近い端部の横幅L2よりも大きい。
Further, as well represented in FIG. 1A, the lateral width of the groove 7 (the width in the direction perpendicular to the flow direction (Y-axis direction)) gradually increases along the flow direction (X-axis direction) toward the downstream side. It is getting smaller. In other words, the shape of the
ここで、図1Dに示すように、ID−ID線に沿った断面における仕切板6aと側板2aとの間の排出空間をPout1と表し、図1Eに示すように、IE−IE線に沿った断面における仕切板6aと側板2aとの間の排出空間をPout2と表す。図1Dに示すように、排出空間Pout1は、溝7の外側の側面と仕切板6aと側板2aにより囲まれた空間となる。排出空間Pout2も、排出空間Pout1と同様の空間となる。ID−ID線は供給口3に近く、IE−IE線は排出口4に近い。上記のように、溝7の横幅は、供給口3から排出口4に近づくにつれて徐々に小さくなっている。これにより、図1D、図1Eによく表されているように、排出空間Pout2の断面は、排出空間Pout1の断面に比べて横方向(Y軸方向)に拡がっている。また、上記のように、仕切板6a、6bの間の間隔は、供給口3から排出口4に近づくほど小さくなる。これにより、排出空間Pout2の断面は、排出空間Pout1の断面に比べて縦方向(Z軸方向)に拡がっている。つまり、仕切板6aと側板2aとの間の排出空間Poutは、供給口3から排出口4に向かうにつれて、その断面が縦横の両方向において拡がっている。また、仕切板6bと側板2bとの間の空間も同様に、供給口3に近いID−ID線に沿った断面における排出空間Pout3よりも、排出口4に近いIE−IE線に沿った断面における排出空間Pout4の方が拡がっている。
Here, as shown in FIG. 1D, the discharge space between the
溝7の底面7aには、流れ方向(X軸方向)に沿って細長い略長方形のスリット9が設けられている。溝7とスリット9を合わせて、ノズル8と称する場合がある。ノズル8により、ノズル内に流れ込んだ冷媒が側板2aに向かって噴出する。
The
冷却器10の内部を通過する冷媒の流れについて説明する。先ずは、図1Bを参照して冷媒の流れを説明する。図1Bに示す矢印付きの太線が、冷媒の流れを表している。ここで、符号「Fin」が供給口3に流入する冷媒を表し、符号「Fout」が排出口4から流出する冷媒を表している。供給口3から供給された冷媒は、仕切板6a、6bの間の供給空間Pinに流れ込む。そして、供給空間Pinに流れ込んだ冷媒は、供給空間Pinと連通しているノズル8の内側の空間(溝7の内側の空間)に流れ込む。ノズル8は側板2a、2bに向かって突出しているため、冷媒は側板2a、2bへ向かって流れる方向を変える。また、ノズル8は、側板2a側と側板2b側の上下2方向に突出しているため、冷媒は上下2方向に流れを変える。なお、図面からは見えない空間を通る冷媒の流れは矢印付きの破線で表されていることに留意されたい。ノズル8に流れ込んだ冷媒は、溝7の底面7aに設けられたスリット9から噴出し、ノズル8の外側の排出空間Poutに流れ込む。そして、排出空間Poutに流れ込んだ冷媒は、排出口4から冷却器10の外部へ流出する。上記の冷媒の流れを、他の断面から視ると、図1Cに示すように、ノズル8からスリット9を通して噴出した冷媒は、矢印付きの破線で表されるようにノズル8の外側の排出空間Poutへ流れ込む。
The flow of the refrigerant passing through the inside of the cooler 10 will be described. First, the flow of the refrigerant will be described with reference to FIG. 1B. The thick line with the arrow shown to FIG. 1B represents the flow of the refrigerant | coolant. Here, the symbol “Fin” represents the refrigerant flowing into the
図1Dを参照して、別の視点からノズル8から側板2a、2bへ噴出する冷媒の流れについて説明する。図1Dに示す矢印付きの太線も、図1Bと同様に、供給空間Pinからノズル8を通じて排出空間Poutへ流れる冷媒を表している。ノズル8から噴出する冷媒は、細長いスリット9を通過することで、勢いよく側板2a、2bに噴出する。噴出した冷媒は、側板2a、2bの内面に衝突し跳ね返り、フィン5の間を通り、排出空間Poutへ流れ込む。本実施例では、仕切板6a、6bの夫々に2本の溝7(ノズル8)が形成されている。したがって、側板2aには、仕切板6aから伸びる2本のノズル8から冷媒が噴出し、側板2bには、仕切板6bから伸びる2本のノズル8から冷媒が噴出する。
With reference to FIG. 1D, the flow of the refrigerant ejected from the
上記の構成による冷却器10によれば、側板2a、2bの外側に取付られている冷却対象物42a、42b(半導体チップ)から放出される熱は、側板2a、2bへ伝わり、フィン5へと拡散する。上記のように、ノズル8から噴出する冷媒は、側板2a、2bに衝突し、フィン5の間を通る。そのとき、側板2a、2b及びフィン5の熱は冷媒に伝達される。これにより、冷却対象物42a、42bが効率よく冷却される。
According to the cooler 10 having the above-described configuration, the heat released from the cooling objects 42a and 42b (semiconductor chips) attached to the outside of the
また、排出空間Poutを流れる冷媒の流量は、下流に向かうにつれて多くなる。ここで、本実施例では、上記のように、排出空間Poutの断面は、下流に向かうにつれて拡がっている。つまり、下流に行くほど排出空間Poutには、多くの冷媒が通れるようになっている。すなわち、冷媒の流量の増加に応じて流路の断面積も大きくなるので、冷媒の流れが妨げられることなく、冷媒がスムーズに流れることができる。 Further, the flow rate of the refrigerant flowing through the discharge space Pout increases as it goes downstream. Here, in the present embodiment, as described above, the cross section of the discharge space Pout expands toward the downstream. In other words, a larger amount of refrigerant can pass through the discharge space Pout as it goes downstream. That is, since the cross-sectional area of the flow path increases as the flow rate of the refrigerant increases, the refrigerant can flow smoothly without being obstructed.
また、仕切板6aの外側の排出空間Poutは、仕切板6a、6bの傾斜により縦方向(Z軸方向)に拡がっているだけでなく、溝7の横幅が流れ方向の上流から下流に向かって小さくなっていることにより、横方向(Y軸方向)にも拡がっている。したがって、仕切板6a、6bの傾斜を小さくしても、排出空間Poutの断面を冷媒の流れ方向の下流に向かって拡げることができる。このことは、冷却能力を損なわず冷却器の厚みを小さくできることを意味する。
Further, the discharge space Pout outside the
図2に示すグラフを参照して、本実施例の冷却器10が従来に比べ冷媒がスムーズに流れるようになった効果について説明する。冷媒がスムーズに流れるようになったことを定量的に知るためには、冷却器10において冷媒が流れる空間(以下、冷媒流路)の圧力損失を測定する方法がある。圧力損失が小さいほど、冷媒は冷媒流路をスムーズに流れるようになる。図2は、本実施例の冷却器10の冷媒流路の圧力損失と比較例の冷却器の圧力損失を比べたグラフの一例である。ここで、比較例は、本実施例と異なり、仕切板と側板が平行に配置され、仕切板の側板に対する傾斜が無く、仕切板に設けられた溝の横幅は流れ方向の上流から下流に向かって一定の冷却器である。図2のグラフに示すように、本実施例の圧力損失は比較例と比べて、15.1パーセント減少することができた。このことは、本実施例を流れる冷媒が比較例に比べてスムーズに流れることを意味している。 With reference to the graph shown in FIG. 2, the effect of the cooler 10 of the present embodiment that allows the refrigerant to flow more smoothly than before will be described. In order to quantitatively know that the refrigerant has flowed smoothly, there is a method of measuring the pressure loss in the space (hereinafter referred to as the refrigerant flow path) in which the refrigerant flows in the cooler 10. The smaller the pressure loss, the smoother the refrigerant flows through the refrigerant flow path. FIG. 2 is an example of a graph comparing the pressure loss of the refrigerant flow path of the cooler 10 of this embodiment with the pressure loss of the cooler of the comparative example. Here, unlike the present example, in the comparative example, the partition plate and the side plate are arranged in parallel, there is no inclination with respect to the side plate of the partition plate, and the lateral width of the groove provided in the partition plate is from upstream to downstream in the flow direction. And a constant cooler. As shown in the graph of FIG. 2, the pressure loss of this example could be reduced by 15.1% compared to the comparative example. This means that the refrigerant flowing in this embodiment flows more smoothly than in the comparative example.
図3に示すグラフを参照して、本実施例の冷却器10の冷却効率について説明する。本実施例において、冷却効率は、側板に設けられたフィンの根元の温度により評価する。図3は、図2に示した比較例と同一の冷却器と本実施例の冷却器10においてフィンの根元の温度(以下、根元温度)を比較したグラフの一例である。図3のグラフの横軸は、温度の計測位置を表している。即ち、横軸の左端は冷媒の供給口に最も近いフィンに対応し、横軸の右端は冷媒の排出口に最も近いフィンに対応する。一方、図3の縦軸は、各フィンの根元温度である。図3の実線で示す曲線が実施例のフィンの根元温度で、破線で示す曲線が比較例のフィンの根元温度である。図3には、本実施例と比較例の複数のフィンの根元温度の平均値も示してある。ここでは、冷却効率を、複数のフィンの根元温度の平均値で評価する。複数のフィンの根元温度の平均が低いほど冷却対象物の熱が冷媒に良く吸収されたことを意味するからである。図4において、実線の直線が本実施例の平均値を示しており、破線の直線が比較例の平均値を示している。本実施例の根元温度の平均値は、比較例の場合の平均値と比べて、0.15度低くなっている。したがって、本実施例の冷却器10の冷却効率は、比較例と比べて向上していると評価できる。 With reference to the graph shown in FIG. 3, the cooling efficiency of the cooler 10 of a present Example is demonstrated. In this embodiment, the cooling efficiency is evaluated based on the temperature of the fin base provided on the side plate. FIG. 3 is an example of a graph comparing fin base temperatures (hereinafter referred to as root temperatures) in the same cooler as the comparative example shown in FIG. 2 and the cooler 10 of the present embodiment. The horizontal axis of the graph of FIG. 3 represents the temperature measurement position. That is, the left end of the horizontal axis corresponds to the fin closest to the refrigerant supply port, and the right end of the horizontal axis corresponds to the fin closest to the refrigerant discharge port. On the other hand, the vertical axis in FIG. 3 is the root temperature of each fin. The curve indicated by the solid line in FIG. 3 is the root temperature of the fin of the example, and the curve indicated by the broken line is the root temperature of the fin of the comparative example. FIG. 3 also shows the average value of the root temperatures of the plurality of fins of this example and the comparative example. Here, the cooling efficiency is evaluated by the average value of the root temperatures of the plurality of fins. This is because the lower the average of the root temperatures of the plurality of fins, the better the heat of the cooling object is absorbed by the refrigerant. In FIG. 4, the solid line represents the average value of the present example, and the broken line represents the average value of the comparative example. The average value of the root temperature in this example is 0.15 degrees lower than the average value in the comparative example. Therefore, it can be evaluated that the cooling efficiency of the cooler 10 of the present embodiment is improved as compared with the comparative example.
上記のように、本明細書で開示する技術は、冷却器の冷却効率を高めることができると共に、冷却器の小型化に貢献することができる。 As described above, the technology disclosed in this specification can increase the cooling efficiency of the cooler and can contribute to downsizing of the cooler.
(第2実施例)図4を参照して、第2実施例の冷却器について説明する。第2実施例の冷却器110は、仕切板6a、6bに設けられた溝の形状が第1実施例と異なる以外、他の構成は第1実施例と同じである。以下、冷却器110の溝107について説明する。図4に示すように、溝107の形状は、溝107の幅方向(Y軸方向)の側面107aの形状が第1実施例と異なっている。溝107の幅方向の側面107aは、平面ではなく、曲面となっている。側面107aは、溝107の横幅が冷媒の流れ方向(X軸方向)の下流に進むにつれて徐々に狭くなる構成を確保するように湾曲している。このような構成においても、第1実施例と同様の効果を得ることができる。
(Second Embodiment) A cooler according to a second embodiment will be described with reference to FIG. The cooler 110 of the second embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the grooves provided in the
(第3実施例)図5A、5B、5Cを参照して、第3実施例の冷却器について説明する。第3実施例の冷却器210は、仕切板6a、6bに設けられた溝の形状が第1実施例と異なる以外、他の構成は第1実施例と同じである。以下、冷却器210の溝207について説明する。図5Aは、冷却器210の平面図である。図1Aと同様に断面で示されている。溝207の開口部の幅は、冷媒の流れ方向(X軸方向)の上流から下流において一定である。一方、溝207の底面の幅は冷媒の流れ方向の上流から下流に向けて小さくなっている。つまり、溝207の幅方向(Y軸方向)の側面207aが、溝207の開口部から底面にかけて、溝207の幅が狭まるように傾斜している。この形状は、図5Bと図5Cによく表されている。図5Bに示すように、筐体2の供給口3が設けられている端面付近の横断面図では、溝207の底面の横幅はL3で示される。一方、図5Cに示すように、筐体2の排出口4が設けられている端面付近の横断面図では、溝207の底面の横幅はL4で示される。溝207の底面の上流側における横幅L3と下流側における横幅L4を比較するとL3よりもL4の方が小さくなる。このような構成においても、第1実施例と同様に、溝207の外側の空間を上流側よりも下流側で広くすることができる。よって、第1実施例と同様の効果を得ることができる。また、図5Cに示すように、溝207の横幅が、開口部から底面にかけて徐々に小さくなっている。この構成により、溝207に沿って冷媒の流れが変わる際、急な流路面積の減少を抑えることができ、溝207の開口部での圧力損失の増加を抑制することができる。
(Third Embodiment) A cooler according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 5A, 5B and 5C. The cooler 210 of the third embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the grooves provided in the
実施例で示した技術に関する留意点を述べる。仕切板における溝の底面に設けられたスリットの形状は、実施例のような、略長方形に限らない。例えば、スリットの横幅が冷媒の流れ方向に沿って下流側に進むにつれて徐々に小さくなるような形状であってもよい。仕切板の間の空間では、上流側の方が流れる冷媒が多い。したがって、このような構成にすれば、スリットによる上流側での圧力損失を抑えることができる。 Points to be noted regarding the technology shown in the embodiments will be described. The shape of the slit provided on the bottom surface of the groove in the partition plate is not limited to a substantially rectangular shape as in the embodiment. For example, the shape may be such that the width of the slit gradually decreases as it proceeds downstream along the flow direction of the refrigerant. In the space between the partition plates, a large amount of refrigerant flows on the upstream side. Therefore, with such a configuration, pressure loss on the upstream side due to the slit can be suppressed.
また、上記の実施例では、仕切板に設けられる溝の数が合計4本であったが、4本以上であってもよい。また、実施例の図面では、冷却対象物が取り付けられる側板が冷却器の上下に位置するように示されていたが、実際に使用される場合の姿勢は図面の通りとは限らない。冷媒に作用する重力を考慮すれば、冷却対象物が取り付けられる側板が水平方向に位置する姿勢で使用する方が望ましい。 In the above embodiment, the total number of grooves provided in the partition plate is four, but may be four or more. In the drawings of the embodiments, the side plates to which the object to be cooled are attached are shown so as to be positioned above and below the cooler. However, the posture when actually used is not always as shown in the drawings. In consideration of the gravity acting on the refrigerant, it is desirable to use the side plate to which the object to be cooled is attached in a horizontal position.
また、冷却対象物は半導体チップ以外の電子機器でもよい。例えば、リアクトルやコンデンサ若しくはバッテリ等の発熱体となるような電子機器であってもよい。 Further, the cooling object may be an electronic device other than the semiconductor chip. For example, the electronic device may be a heating element such as a reactor, a capacitor, or a battery.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:筐体
2a、2b:側板
3:供給口
4:排出口
5:フィン
6a、6b:仕切板
7、107、207:溝
8:ノズル
9:スリット
10、110、210:冷却器
41:絶縁部材
42a、42b:冷却対象物
Pin:供給空間
Pout、Pout1、Pout2、Pout3、Pout4:排出空間
2: casing 2a, 2b: side plate 3: supply port 4: discharge port 5:
Claims (1)
前記筐体の対向する一対の側板であって、前記供給口から前記排出口へ向かう冷媒の流れ方向に沿って伸びており、外側に冷却対象物が取り付けられる側板と、
前記一対の側板の夫々と対向しており前記一対の側板の間の空間を区画する一対の仕切板であり、夫々の仕切板が、前記冷媒の流れ方向に沿って下流に進むにつれて対向する前記側板から遠ざかるように前記側板に対して傾斜している一対の仕切板と、
を備えており、
前記供給口は、前記筐体の一方の端部にて前記一対の仕切板の間の空間に連通しているとともに、前記排出口は、前記筐体の他方の端部にて夫々の前記仕切板と前記側板の間の空間に連通しており、
夫々の前記仕切板に、対向する前記側板に向けて突出しているとともに前記流れ方向に沿って細長く、その横幅が前記流れ方向に沿って下流に進むにつれて狭まっている溝が設けられており、
当該溝の底面が対向する前記側板と平行であるとともに当該底面に前記流れ方向に沿って細長いスリットが設けられており、
前記供給口から流入した冷媒が一対の前記仕切板の間の空間から前記スリットを通じて夫々の前記側板の内側の面に噴き付けられた後に前記排出口から排出される、
ことを特徴とする冷却器。 A refrigerant supply port is provided at one end and a refrigerant discharge port is provided at the other end, and a casing through which the refrigerant flows,
A pair of side plates facing the housing, extending along the flow direction of the refrigerant from the supply port to the discharge port, and a side plate to which a cooling object is attached on the outside;
A pair of partition plates facing each of the pair of side plates and partitioning a space between the pair of side plates, each of the partition plates facing as it progresses downstream along the flow direction of the refrigerant. A pair of partition plates that are inclined with respect to the side plate so as to be away from
With
The supply port communicates with the space between the pair of partition plates at one end of the housing, and the discharge port communicates with each partition plate at the other end of the housing. Communicating with the space between the side plates,
Each of the partition plates is provided with a groove that protrudes toward the opposing side plate and that is elongated along the flow direction and narrows as the lateral width proceeds downstream along the flow direction,
The bottom surface of the groove is parallel to the opposing side plate and the bottom surface is provided with an elongated slit along the flow direction,
After the refrigerant flowing in from the supply port is sprayed from the space between the pair of partition plates to the inner surface of each side plate through the slit, the refrigerant is discharged from the discharge port.
A cooler characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014020661A JP2015149361A (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | cooler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014020661A JP2015149361A (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | cooler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015149361A true JP2015149361A (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53892522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014020661A Pending JP2015149361A (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | cooler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015149361A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017224651A (en) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Cooler |
JP2018085386A (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | Double sided cooler |
CN112997303A (en) * | 2018-11-13 | 2021-06-18 | 麦格纳国际公司 | Impingement jet cooling plate for power electronics with enhanced heat transfer |
-
2014
- 2014-02-05 JP JP2014020661A patent/JP2015149361A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017224651A (en) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Cooler |
JP2018085386A (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | Double sided cooler |
US10422592B2 (en) | 2016-11-21 | 2019-09-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Double-sided cooler |
CN112997303A (en) * | 2018-11-13 | 2021-06-18 | 麦格纳国际公司 | Impingement jet cooling plate for power electronics with enhanced heat transfer |
EP3853889A4 (en) * | 2018-11-13 | 2021-12-08 | Magna International Inc. | Impinging jet coldplate for power electronics with enhanced heat transfer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5803963B2 (en) | Cooler | |
US8300409B2 (en) | Fan duct for electronic components of electronic device | |
US20140158324A1 (en) | Cooling apparatus | |
JP6789335B2 (en) | Heat sink and semiconductor module equipped with it | |
KR101624523B1 (en) | Heat dissipation device and semiconductor device | |
CN110226365B (en) | Heat radiator | |
US9642287B2 (en) | Cooling plate and data processing system provided with cooling plates | |
US20150122465A1 (en) | Heat sink device | |
JP6075299B2 (en) | Cooler and its manufacturing method | |
JP6279980B2 (en) | Liquid cooling system | |
JP2018085386A (en) | Double sided cooler | |
JP2015076575A (en) | Cooler | |
JP2015149361A (en) | cooler | |
EP2833403B1 (en) | Header for electronic cooler | |
US20190080985A1 (en) | Liquid-cooled type cooling device | |
JP2008300447A (en) | Heat radiation device | |
JP6178276B2 (en) | Cooler | |
WO2019180762A1 (en) | Liquid-cooled cooler | |
JP2019054224A (en) | Liquid-cooled type cooling device | |
JP2020004766A (en) | Cooler | |
JP6162632B2 (en) | Cooler | |
JP2014033015A (en) | Cooler | |
JP7002384B2 (en) | Cooling device and electrical equipment equipped with it | |
US10168112B2 (en) | Heat exchanging apparatus and method for transferring heat | |
JP2014150117A (en) | Cooler |