JP2022122229A

JP2022122229A - タンク及びそれを用いた多流路液冷ラジエータ

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Publication number: JP2022122229A
Application number: JP2021075249A
Authority: JP
Inventors: 崇賢 ▲黄▼; Tsung-Hsien Huang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-08-22
Anticipated expiration: 2041-04-27
Also published as: JP7173629B2; CN112762752A; TWI770904B; US20220252354A1; TW202127997A; US11566849B2

Abstract

【課題】タンク及びそれを用いた多流路液冷ラジエータを提供する。【解決手段】タンクは、タンク本体と、タンク本体内に装着される液仕切板とを備え、タンク本体は、集液室を形成するように一体成形される端面板と周側板とを有し、タンク本体の内側面にＵ字形凸部が形成され、両Ｕ字形凸部の間に挿入スロットが形成され、液仕切板が、開口の箇所から挿入スロットに正対して挿入され、Ｕ字形凸部に密封連結され、集液室を多数個の分集液室として画設し、タンクの構造強度を維持させ、表面の均一性が確保され、区画密封性が保たれ、各分集液室の液体の相互混合をなくし、生産製作を容易化し、応用促進に適用する。多流路液冷ラジエータは、タンクを応用することで、液冷ラジエータにおける液体の流動行程を延長することができ、液体を効率よくかつ十分に降温させて放熱させ、全体の放熱効果を向上させる。【選択図】図１

Description

本発明は、液冷放熱器の技術分野に係り、特に、コンピュータ内部部品の放熱に適用されるタンク及び多流路液冷ラジエータに関するものである。

液冷放熱器は、液体ポンプの連動を使用して液体を強制循環させて放熱器の熱量を取り去る放熱技術に関するものであり、従来の風冷放熱技術と比べて静音性、降温安定性に優れ、環境に対する依存性が小さいなどの利点を有する。液冷放熱器の放熱性能は、その中の放熱液（水やその他の液体）の流速と正比例し、放熱液の流速は、冷媒システムの液体ポンプのパワーに関連しており、かつ放熱液の熱容量が大きいために、液冷冷媒システムに優れた熱負荷能力を持たせるものである。

従来の液冷放熱器は、通常、液冷ラジエータと、液冷ヘッドと、液管とから構成され、液冷ラジエータと液冷ヘッドとの間を液管で連結し、液管を利用して液冷ラジエータと液冷ヘッド内の放熱液を循環流動させ、液冷ヘッド上に発熱部品からの熱量を吸収した後の放熱液は、液冷ラジエータ上に進入して放熱を行い、そして放熱後の放熱液を液冷ヘッド内へと流し戻し、循環放熱を行うことができる。

従来の技術において、液冷放熱器の液冷ラジエータの流路は、単一の行程の流路であり、液冷ラジエータにおける放熱液の流動行程を比較的に短くし、放熱液を効率よく降温させて放熱させることができなくなる。そのため、タンク及びそれを用いた多流路液冷ラジエータは、多流路液冷ラジエータ及びタンクについて同時に改良しようと、タンクの区画密封性が良好になり、表面の均一性が好適に確保され、各分集液室の液体の相互混合をなくし、及び生産製作の容易化などの目的の達成が期待される。

本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンクの多流路液冷ラジエータへの応用に適することができると共に、構造強度が良好になり、表面の均一性が好適に確保され、区画密封性が比較的好適に確保され、各分集液室の液体の相互混合をなくし、かつ生産製作の容易化、多流路液冷ラジエータへの応用促進に適用するという目的を達成できる、タンク及び多流路液冷ラジエータを提供することである。

本発明の他の目的は、液冷ラジエータにおける放熱液の流動行程を延長することにより、従来の液冷ラジエータの液体に対して降温・放熱を効率よく行うことができないという問題を有効に解決することができる、タンク及び多流路液冷ラジエータを提供することである。

本発明で開示するタンク及び多流路液冷ラジエータにおいて、前記タンクは、タンク本体と、前記タンク本体内に装着される液仕切板とを備え、前記タンク本体は、集液室を形成するように一体成形される端面板と周側板とを有し、前記タンク本体の内側面にＵ字形凸部が形成され、前記両Ｕ字形凸部の間に挿入スロットが形成され、前記液仕切板が、開口の箇所から前記挿入スロットに正対して挿入されると共に、前記Ｕ字形凸部に密封連結され、前記集液室を多数個の分集液室として画設し、これによって前記タンクの構造強度を好適に維持させ、表面の均一性が好適に確保され、区画密封性が好適に保たれ、各分集液室の液体の相互混合をなくし、かつ生産製作を容易化し、応用促進に適用することができる。前記多流路液冷ラジエータは、前記タンクを応用することで、液冷ラジエータにおける液体の流動行程を延長することができるので、液体を効率よくかつ十分に降温させて放熱させることができることから、全体の放熱効果を向上させることができる。

上記の目的を達成するために、本発明のタンクは、タンク本体と、前記タンク本体内に装着される液仕切板とを備え、その内、前記タンク本体は、一体成形連結される端面板と周側板とを有し、前記周側板は、前記端面板の周縁から一体的に同方向に延設され、前記端面板と前記周側板とで集液室が形成され、前記周側板の伸延末端に前記集液室の開口が形成され、前記周側板は、前記端面板の対向側に位置する両側板部を有し、一側板部と、前記端面板と、他側板部の内壁面とに沿って順次にＵ字形凸部が伸延形成され、前記Ｕ字形凸部が２個一組にして間隔をおいて配置され、２個の前記Ｕ字形凸部の間に挿入スロットが形成され、前記液仕切板は、前記開口の箇所から前記挿入スロットに正対して挿入され、かつ前記液仕切板が前記Ｕ字形凸部に密封連結されて、前記集液室は、前記液仕切板の両側に位置する分集液室として区画される。

本発明では、前記タンクにおいて、前記液仕切板を前記挿入スロット内に挿入した後、リベット接合によって２個の前記Ｕ字形凸部の外側で両者を前記液仕切板に対して向かい合って挟持させる。

本発明では、前記タンクにおいて、前記タンク本体は、放熱金属材質で構成される。

本発明では、前記タンクにおいて、前記液仕切板を前記挿入スロット内に挿入した後、高温半田付け接続によって２個の前記Ｕ字形凸部を前記液仕切板の両側に固定させる。

本発明では、前記タンクにおいて、前記液仕切板は、半田付け接続可能な複合材料で構成される。

本発明では、前記タンクにおいて、前記液仕切板は、ステンレスアルミニウム基材と、前記ステンレスアルミニウム基材の表面に複合されたアルミニウム合金誘電体層とを有し、高温時に、前記液仕切板は、表面の前記アルミニウム合金誘電体層を介して前記挿入スロットの内壁面と半田付け接続を形成する。

本発明では、前記タンクにおいて、前記タンク本体は、冷間鍛造されてなる。

本発明は、前記タンクにおいて、前記液仕切板が前記Ｕ字形凸部に密封連結された後、前記液仕切板は、前記開口の箇所に前記周側板の伸延末端から突出露呈される。

本発明では、並行配置される複数組の並列管を含み、前記複数組の並列管の両端にタンクがそれぞれ組付けられ、前記タンクは、請求項１～８のいずれか１項に記載の前記タンクであり、前記タンク本体の前記集液室の前記開口の箇所に蓋体が密封装着され、前記液仕切板が前記蓋体の内壁面に密封連結され、前記蓋体上に各前記分集液室に対応して取付け孔がそれぞれ設置され、前記複数組の並列管の両端には、相応の前記取付け孔がそれぞれ連結されて相応の前記分集液室に連通している。

本発明では、前記多流路液冷ラジエータにおいて、前記並列管が６組配置され、第１並列管、第２並列管、第３並列管、第４並列管、第５並列管及び第６並列管とそれぞれ定義され、前記複数組の並列管の両端の前記タンクが第１タンク及び第２タンクとしてそれぞれ定義され、前記第１タンクには、前記第１タンクを第１分集液室、第２分集液室、第３分集液室及び第４分集液室に区画形成する３枚の液仕切板が設置され、前記第１タンクのタンク本体には、前記第１分集液室に連通する入液口が設置されると共に、前記第４分集液室に連通する出液口が設置され、前記第２タンクには、前記第２タンクを第５分集液室、第６分集液室及び第７分集液室に区画形成する２枚の前記液仕切板が設置され、前記第１並列管から前記第６並列管上にいずれも放熱フィンが設置され、前記第１並列管の一端部が前記第１分集液室と連通し、前記第１並列管の他端部が前記第５分集液室と連通し、前記第２並列管の一端部が前記第２分集液室と連通し、前記第２並列管の他端部が前記第５分集液室と連通し、前記第３並列管の一端部が前記第２分集液室と連通し、前記第３並列管の他端部が前記第６分集液室と連通し、前記第４並列管の一端部が前記第３分集液室と連通し、前記第４並列管の他端部が前記第６分集液室と連通し、前記第５並列管の一端部が前記第３分集液室と連通し、前記第５並列管の他端部が前記第７分集液室と連通し、前記第６並列管の一端部が前記第４分集液室と連通し、前記第６並列管の他端部が前記第７分集液室と連通する。

本発明は、タンクのタンク本体の内壁面にＵ字形凸部が順次に伸延形成されることにより、Ｕ字形凸部が２個一組にして間隔をおいて配置され、２個のＵ字形凸部の間に挿入スロットが形成されてから、液仕切板を開口の箇所から挿入スロットに正対して挿入し、かつ液仕切板がＵ字形凸部に密封連結されることから、集液室を各液仕切板の両側に位置する分集液室として画設する。本発明のタンクは、構造強度が良好になり、表面の均一性が好適に確保され、区画密封性が良好になり、各分集液室の液体の相互混合をなくし、かつ生産製作を容易化し、多流路液冷ラジエータへの応用促進に適用するなどという効果を有する。

本発明の多流路液冷ラジエータは、タンクを応用することで、本製品における流路に多数個を順次連結した多数個の迂回構造を呈させ、液冷ラジエータにおける液体の流動行程を有効に延長することにより、液体を効率よくかつ十分に降温させて放熱させることができ、液冷ラジエータ全体の放熱効果を向上させることができる。

本発明の実施形態のタンクを示す斜視図である。本発明の図１における平面図である。本発明の図２におけるＡ－Ａ断面を示す図である。本発明の実施形態のタンクを示す分解斜視図である。本発明の図２の部分拡大を示す図である。本発明の図３の部分拡大を示す図である。本発明の実施形態の多流路液冷ラジエータを示す平面図である。本発明の実施形態の多流路液冷ラジエータを示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態によるタンク及びそれを用いた多流路液冷ラジエータを図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１から図６に示すように、本発明にかかるタンクの実施形態は、タンク本体１と、タンク本体１内に装着される液仕切板２とを備え、その内、タンク本体１は、一体成形連結される端面板２１と周側板２２とを有し、周側板２２は、端面板２１の周縁から一体的に同方向に延設され、端面板２１と周側板２２とで集液室２５が形成され、周側板２２の伸延末端に集液室２５の開口が形成され、周側板２２は、端面板２１の対向側に位置する両側板部２２１を有し、かつ一側板部２２１から端面板２１を経て他側板部２２１の内壁面にまで沿うようにＵ字形凸部２３が伸延形成され（一端方向から観察）、Ｕ字形凸部２３が２個一組にして間隔をおいて配置され、２個のＵ字形凸部２３の間に挿入スロット２４が形成される。

液仕切板２は、開口の箇所からタンク本体１の挿入スロット２４内に正対して挿入され、かつ液仕切板２がＵ字形凸部２３に密封連結されることから、集液室２５を液仕切板２の両側に位置する分集液室として画設する。また、液仕切板２がＵ字形凸部２３に密封連結された後、液仕切板２は、開口の箇所に周側板２２の伸延末端から突出露呈される。

液仕切板２をＵ字形凸部２３に密封連結する実際の加工方式としては、多様な方式を採用することができ、例えば、液仕切板２を挿入スロット２４内に挿入した後、リベット接合によって２個のＵ字形凸部２３の外側で両者を液仕切板２に対して向かい合って挟持させ、望ましくは、リベット接合操作時に、２個のＵ字形凸部２３の外側（両者の背向側ともいう）に向かい合う押圧力を受けると同時に、開口の箇所で２個のＵ字形凸部２３に対して押圧が行われる。なお、高温半田付け接続方式を採用してもよく、液仕切板２を挿入スロット２４内に挿入した後、高温半田付け接続によって２個のＵ字形凸部２３を液仕切板２の両側に固定させ、この種の加工方式では、液仕切板２は、半田付け接続可能な複合材料で構成され、ここで、液仕切板２は、３００３ステンレスアルミニウム基材と、３００３ステンレスアルミニウム基材の表面に複合された４３４３アルミニウム合金誘電体層とを有することが望ましく、通炉高温時に、液仕切板２は、表面の４３４３アルミニウム合金誘電体層を介して挿入スロット２４の内壁面と半田付け接続を形成する。

タンクのタンク本体１を製作する時に、冷間鍛造を採用して成形されるようにすることが望ましく、例えば、ステンレスアルミニウム、鉄またはステンレス鋼などの材質から選択できる放熱金属材質を採用することが好ましい。

次に、図７及び図８に示すように、本発明にかかる多流路液冷ラジエータの実施形態は、並行配置される複数組の並列管３００を含み、複数組の並列管３００の両端にタンクがそれぞれ組付けられ、タンクは、タンク本体１と、液仕切板２とから構成されるタンクである。タンク本体１の集液室２５の開口の箇所に蓋体３が密封装着され、液仕切板２が蓋体３の内壁面に密封連結され、蓋体３上に各分集液室に対応して多数個の取付け孔がそれぞれ設置され、複数組の並列管３００の両端には、相応の各取付け孔がそれぞれ連結されて相応の分集液室に連通している。液仕切板２が開口の箇所に周側板２２の伸延末端から突出露呈されるため、それらを複数組の並列管３００の両端に組付けた後、より一層好適な密封組付けが確保され、液仕切板２の露呈端は、複数組の並列管３００の両端と密閉接触を形成することができ、タンク、複数組の並列管の両端の寸法誤差との互換性がより好適となる。望ましくは、タンク本体１の周側板２２が蓋体３内に延び入って緊密な連結が形成される。

本実施形態において、複数組の並列管３００が６組配置され、第１並列管３１、第２並列管３２、第３並列管３３、第４並列管３４、第５並列管３５及び第６並列管３６とそれぞれ定義され、複数組の並列管３００の両端に組付けられるタンクが第１タンク１００及び第２タンク２００としてそれぞれ定義され、第１タンク１００には、上記の構造に基づいて３組のＵ字形凸部２３、挿入スロット２４及び液仕切板２が設置されて、第１タンク１００を第１分集液室１０１、第２分集液室１０２、第３分集液室１０３及び第４分集液室１０４に区画形成し、第１タンク１００のタンク本体１には、第１分集液室１０１に連通する入液口１０１１が設置され、及び第４分集液室１０４に連通する出液口１０４１が設置され、放熱液を流入及び流出させるために用いられる。第２タンク２００には、上記の構造に基づいて２組のＵ字形凸部２３、挿入スロット２４及び液仕切板２が設置されることが好ましく、第２タンク２００を第５分集液室２０１、第６分集液室２０２及び第７分集液室２０３に区画形成し、かつ第１タンク１００の液仕切板２及び第２タンク２００の液仕切板２同士が、互いに位置ずれして配置されている。

上記の第１並列管３１、第２並列管３２、第３並列管３３、第４並列管３４、第５並列管３５及び第６並列管３６上にいずれも放熱フィンが設置され、第１並列管３１の一端部が第１分集液室１０１と連通し、第１並列管３１の他端部が第５分集液室２０１と連通し、第２並列管３２の一端部が第２分集液室１０２と連通し、第２並列管３２の他端部が第５分集液室２０１と連通し、第３並列管３３の一端部が第２分集液室１０２と連通し、第３並列管３３の他端部が第６分集液室２０２と連通し、第４並列管３４の一端部が第３分集液室１０３と連通し、第４並列管３４の他端部が第６分集液室２０２と連通し、第５並列管３５の一端部が第３分集液室１０３と連通し、第５並列管３５の他端部が第７分集液室２０３と連通し、第６並列管３６の一端部が第４分集液室１０４と連通し、第６並列管３６の他端部が第７分集液室２０３と連通し、これによって放熱のために用いられる多流路液冷ラジエータが構成される。

本発明を詳述する動作原理は、以下の通りである。
本発明の多流路液冷ラジエータは、使用時に、図７に示すように、温度が比較的に高い液体が入液口１０１１から第１分集液室１０１に進入し、その後、順次第１並列管３１、第５分集液室２０１、第２並列管３２、第２分集液室１０２、第３並列管３３、第６分集液室２０２、第４並列管３４、第３分集液室１０３、第５並列管３５、第７分集液室２０３、第４分集液室１０４を流過し、最後に、出液口１０４１から出力され、液体が第１分集液室１０１を流過し、その後、順次第１並列管３１、第５分集液室２０１、第２並列管３２、第２分集液室１０２、第３並列管３３、第６分集液室２０２、第４並列管３４、第３分集液室１０３、第５並列管３５、第７分集液室２０３、第４分集液室１０４を流過する過程において温度が漸次低下し、出液口１０４１から出力される液体の温度が比較的に低いので、より好適な降温・放熱効果を実現することができる。

以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１タンク本体
２液仕切板
２１端面板
２２周側板
２２１側板部
２３Ｕ字形凸部
２４挿入スロット
２５集液室
３００複数組の並列管
３１第１並列管
３２第２並列管
３３第３並列管
３４第４並列管
３５第５並列管
３６第６並列管
１００第１タンク
１０１第１分集液室
１０２第２分集液室
１０３第３分集液室
１０４第４分集液室
１０１１入液口
１０４１出液口
２００第２タンク
２０１第５分集液室
２０２第６分集液室
２０３第７分集液室

Claims

タンク本体と、前記タンク本体内に装着される液仕切板とを備えるタンクであって、
前記タンク本体は、一体成形連結される端面板と周側板とを有し、前記周側板は、前記端面板の周縁から一体的に同方向に延設され、前記端面板と前記周側板とで集液室が形成され、前記周側板の伸延末端に前記集液室の開口が形成され、前記周側板は、前記端面板の対向側に位置する両側板部を有し、一側板部と、前記端面板と、他側板部の内壁面とに沿って順次にＵ字形凸部が伸延形成され、前記Ｕ字形凸部が２個一組にして間隔をおいて配置され、２個の前記Ｕ字形凸部の間に挿入スロットが形成され、
前記液仕切板は、前記開口の箇所から前記挿入スロットに正対して挿入され、かつ前記液仕切板が前記Ｕ字形凸部に密封連結されて、前記集液室は、前記液仕切板の両側に位置する分集液室として区画されることを特徴とする、タンク。
前記液仕切板を前記挿入スロットに挿入した後、リベット接合によって前記Ｕ字形凸部の外側を前記液仕切板に対して挟持することを特徴とする、請求項１に記載のタンク。
前記タンク本体は、放熱金属材質で構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のタンク。
前記液仕切板を前記挿入スロットに挿入した後、高温半田付け接続によって前記Ｕ字形凸部を前記液仕切板の両側に固定させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のタンク。
前記液仕切板は、半田付け接続可能な複合材料で構成されることを特徴とする、請求項４に記載のタンク。
前記液仕切板は、ステンレスアルミニウム基材と、前記ステンレスアルミニウム基材の表面に複合されたアルミニウム合金誘電体層とを有し、高温時に、前記液仕切板は、表面の前記アルミニウム合金誘電体層を介して前記挿入スロットの内壁面と半田付け接続を形成することを特徴とする、請求項４に記載のタンク。
前記タンク本体は、冷間鍛造されることを特徴とする、請求項１に記載のタンク。
前記液仕切板が前記Ｕ字形凸部に密封連結された後、前記液仕切板は、前記開口の箇所に前記周側板の伸延末端から突出露呈されることを特徴とする、請求項４に記載のタンク。
並行配置される複数組の並列管を含む多流路液冷ラジエータであって、
前記複数組の並列管の両端にタンクがそれぞれ組付けられ、前記タンクは、請求項１～８のいずれか１項に記載の前記タンクであり、前記タンク本体の前記集液室の前記開口の箇所に蓋体が密封装着され、前記液仕切板が前記蓋体の内壁面に密封連結され、前記蓋体上に各前記分集液室に対応して取付け孔がそれぞれ設置され、前記複数組の並列管の両端には、相応の前記取付け孔がそれぞれ連結されて相応の前記分集液室に連通していることを特徴とする、多流路液冷ラジエータ。
前記並列管が６組配置され、第１並列管、第２並列管、第３並列管、第４並列管、第５並列管及び第６並列管とそれぞれ定義され、前記複数組の並列管の両端の前記タンクが第１タンク及び第２タンクとしてそれぞれ定義され、前記第１タンクには、前記第１タンクを第１分集液室、第２分集液室、第３分集液室及び第４分集液室に区画形成する３枚の前記液仕切板が設置され、前記第１タンクのタンク本体には、前記第１分集液室に連通する入液口が設置されると共に、前記第４分集液室に連通する出液口が設置され、前記第２タンクには、前記第２タンクを第５分集液室、第６分集液室及び第７分集液室に区画形成する２枚の前記液仕切板が設置され、
前記第１並列管から前記第６並列管上にいずれも放熱フィンが設置され、前記第１並列管の一端部が前記第１分集液室と連通し、前記第１並列管の他端部が前記第５分集液室と連通し、前記第２並列管の一端部が前記第２分集液室と連通し、前記第２並列管の他端部が前記第５分集液室と連通し、前記第３並列管の一端部が前記第２分集液室と連通し、前記第３並列管の他端部が前記第６分集液室と連通し、前記第４並列管の一端部が前記第３分集液室と連通し、前記第４並列管の他端部が前記第６分集液室と連通し、前記第５並列管の一端部が前記第３分集液室と連通し、前記第５並列管の他端部が前記第７分集液室と連通し、前記第６並列管の一端部が前記第４分集液室と連通し、前記第６並列管の他端部が前記第７分集液室と連通することを特徴とする、請求項９に記載の多流路液冷ラジエータ。