JP4776032B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
この発明は、放熱効率に優れた熱交換器、特に放熱フィン間を流れる冷却用空気の流れを減速してフィンとの間の熱交換を高める、ベースプレートと放熱フィンからなる熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger excellent in heat dissipation efficiency, and more particularly to a heat exchanger composed of a base plate and heat dissipating fins that reduces the flow of cooling air flowing between the heat dissipating fins to enhance heat exchange with the fins.
ＣＰＵ、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能の熱交換器が求められている。従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材による熱交換器が利用されてきた。押し出し材による熱交換器は、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易である。また、ベースプレートと放熱フィンとを別々に製造し、ベースプレートの一方の面に放熱フィンを接合して熱交換器を製造する。 There is a need for a high-performance heat exchanger with excellent heat dissipation efficiency due to an increase in heat generation amount and heat generation density of CPUs and elements. Conventionally, a heat exchanger using an extruded aluminum material, which is inexpensive to manufacture, has been used. The heat exchanger made of extruded material is easy to manufacture because the base plate and the heat radiating fins are integrally formed. Moreover, a base plate and a radiation fin are manufactured separately, and a heat exchanger is manufactured by joining the radiation fin to one surface of the base plate.
図６は従来の熱交換器を示す斜視図である。図６に示すように、従来の熱交換器１００は、一方の面に発熱部品が熱的に接続されるベースプレート１０２と、ベースプレートの他方の面に熱的に接続される複数の板状放熱フィン１０３を備えている。 FIG. 6 is a perspective view showing a conventional heat exchanger. As shown in FIG. 6, a conventional heat exchanger 100 includes a base plate 102 in which a heat generating component is thermally connected to one surface, and a plurality of plate-like heat radiating fins that are thermally connected to the other surface of the base plate. 103.
従来の熱交換器１００は、一方の端部からベースプレートの長手方向にファン等によって符号１０８に示すように冷却用空気が吹き付けられて、発熱部品からベースプレートを介して板状放熱フィンに伝導した熱を大気中に放熱する。ベースプレートの長手方向に沿って複数の発熱部品が熱的に接続されている場合には、これら複数の発熱部品の熱を放熱するために大量の冷却用空気が一方の端部から板状放熱フィン間に吹き付けられる。
上述したベースプレートの一方の面に複数の板状放熱フィンが熱的に接続された熱交換器においては、一般的に、供給される冷却用空気の量は装置ごとに決められる。板状放熱フィンの長さが長く、板状放熱フィンの間隔が小さいと、手前のフィンには冷たい空気があたるが奥の方のフィンには冷たい空気があたらない状態が生じる。一方、板状放熱フィンの間隔を大きくとり、冷却効率を期待して、多量の冷却空気流を高速でフィンに吹き付けると、フィン間の中央部を空気が通り抜けるだけで、熱交換が十分に行われないという状態が生じる。従って、従来の熱交換器を冷却する方法では、縦深にわたって配置された複数の発熱部品の熱、特に風下の発熱部品の熱を効果的に冷却することができないという問題点がある。 In a heat exchanger in which a plurality of plate-like radiating fins are thermally connected to one surface of the base plate described above, the amount of cooling air to be supplied is generally determined for each device. If the length of the plate-shaped heat radiation fins is long and the interval between the plate-shaped heat radiation fins is small, a state in which cold air is applied to the front fin but cold air is not applied to the fins in the back. On the other hand, if a large amount of cooling air flow is blown onto the fins at a high speed with a large space between the plate-shaped heat radiation fins in anticipation of cooling efficiency, sufficient heat exchange is achieved simply by passing air through the center between the fins. A state of not being broken occurs. Therefore, the conventional method of cooling a heat exchanger has a problem in that it cannot effectively cool the heat of a plurality of heat generating components arranged in the vertical depth, particularly the heat of a heat generating component in the lee.
従って、この発明の目的は、縦深にわたって配置された複数の発熱部品を効率的に冷却することができる放熱効率に優れた熱交換器を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat exchanger excellent in heat dissipation efficiency capable of efficiently cooling a plurality of heat generating components arranged over a vertical depth.
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、板状フィンの間を流れる冷却空気の流速を下げて、温度境界層（即ち、空気流がフィンの間を通過する際に、フィンの熱が伝わって空気流の一部の温度が上がり、フィンの熱の影響を受けない空気流の部分との間に境界ができる。このときの境界層を温度境界層という）が重なり合うようにすると、熱交換器の板状フィンの表面の温度をフィンの出口側での温度に近くすることができることが判明した。 The inventor has conducted extensive research to solve the above-described conventional problems. As a result, the flow velocity of the cooling air flowing between the plate fins is reduced, and the temperature boundary layer (i.e., when the air flow passes between the fins, the heat of the fins is transmitted and the temperature of a part of the air flow is reduced. The temperature of the surface fin surface of the heat exchanger plate is created by overlapping the boundary between the air flow and the part of the air flow that is not affected by the heat of the fins. It has been found that the temperature at the outlet side of the fin can be brought close to.
即ち、板状フィン間にできるだけ高速の冷却空気流を吹き付けても、冷却空気流のかなりの部分が熱交換に関係しないで単に板状フィン間を通り抜けてしまうだけであり、放熱効率を高めるためには、板状フィンの間隔、板状フィンの長さ、板状フィン間を流れる冷却空気の流速の関係を適切に律することが必要であることが判明した。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。 In other words, even if a cooling air flow as fast as possible is blown between the plate fins, a significant portion of the cooling air flow simply passes between the plate fins regardless of heat exchange, so as to increase the heat radiation efficiency. Therefore, it has been found that it is necessary to appropriately regulate the relationship between the interval between the plate fins, the length of the plate fins, and the flow velocity of the cooling air flowing between the plate fins. The present invention has been made based on the research results described above.
この発明の熱交換器の第１の態様は、少なくとも１つの発熱部品が一方の面に熱的に接続されたベースプレート部と、前記ベースプレート部の他方の面の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置されベースプレートと熱的に接続された複数のフィンからなる少なくとも１つのフィン部と、前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部と、前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、前記冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部および仕切り板部と、冷却用空気を排出する排出口とを備えた熱交換器である。 According to a first aspect of the heat exchanger of the present invention, a base plate portion in which at least one heat generating component is thermally connected to one surface, and a predetermined angle along a longitudinal direction of the other surface of the base plate portion. Each of the at least one fin portion including a plurality of fins arranged in parallel and thermally connected to the base plate, an inlet portion for sending cooling air to each of the at least one fin portion, and each of the at least one fin portion In which the cooling air is decelerated between the fins and flows substantially uniformly, and includes a baffle plate portion and a partition plate portion that guide the flow of the cooling air, and a discharge port that discharges the cooling air. It is an exchanger.
この発明の熱交換器の第２の態様は、複数のフィンからなる少なくとも１つのフィン部と、前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部と、前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、前記冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部および仕切り板部と、冷却用空気を排出する排出口とを備えた熱交換器である。 According to a second aspect of the heat exchanger of the present invention, at least one fin portion composed of a plurality of fins, an inlet portion for sending cooling air to each of the at least one fin portion, and the at least one fin portion A baffle plate portion and a partition plate portion for guiding the flow of the cooling air and a discharge port for discharging the cooling air are provided so that the cooling air is decelerated between the fins and flows substantially uniformly in each of the fins. It is a heat exchanger.
この発明の熱交換器の第３の態様は、少なくとも１つの発熱部品が熱的に接続されたベースプレート部と、前記ベースプレート部の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置され前記ベースプレートと熱的に接続された複数のフィンからなる少なくとも２つのフィン部がフィン間を流れる冷却用空気の流速を減速する構造を形成するように配置されたフィン群と、前記少なくとも２つのフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部と、冷却用空気を排出する排出口とを備え、前記少なくとも２つのフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、前記冷却用空気の流れを誘導するように前記フィン群が配置されている熱交換器である。 According to a third aspect of the heat exchanger of the present invention, a base plate portion to which at least one heat generating component is thermally connected, and a base plate and a heat exchanger arranged in parallel at a predetermined angle along a longitudinal direction of the base plate portion. Fins arranged so that at least two fin portions composed of a plurality of fins connected to each other form a structure for reducing the flow velocity of cooling air flowing between the fins, and each of the at least two fin portions An inlet portion for sending cooling air; and a discharge port for discharging cooling air. The cooling air is decelerated between the fins in each of the at least two fin portions so that the cooling air flows almost uniformly. It is a heat exchanger in which the fin group is arranged so as to induce a flow of working air.
この発明の熱交換器の第４の態様は、前記冷却用空気の流速を減速する構造が前記入口部から前記排出口に向かって漸次狭くなるように配置されたハの字形からなっている熱交換器である。 According to a fourth aspect of the heat exchanger of the present invention, the heat formed of a C-shape is arranged such that the structure for reducing the flow velocity of the cooling air is gradually narrowed from the inlet portion toward the outlet. It is an exchanger.
この発明の熱交換器の第５の態様は、前記フィン群が、前記入口部から前記排出口に向かって漸次狭くなるようにハの字形に配置され、前記フィン群の前記排出口側に前記ベースプレートの長手方向に配置される別の少なくとも１対のフィンを更に備えている熱交換器である。 According to a fifth aspect of the heat exchanger of the present invention, the fin group is arranged in a square shape so that the fin group gradually becomes narrower from the inlet portion toward the outlet, and the fin group has the fin on the outlet side. A heat exchanger further comprising at least one other pair of fins disposed in the longitudinal direction of the base plate.
この発明の熱交換器の第６の態様は、前記少なくとも１つのフィン部が１つのフィン部からなっており、前記仕切り板部が前記フィン部の両側端部に配置され、前記邪魔板部が最近端部および最遠端部のフィンの近傍に配置されている熱交換器である。 According to a sixth aspect of the heat exchanger of the present invention, the at least one fin portion is composed of one fin portion, the partition plate portion is disposed at both end portions of the fin portion, and the baffle plate portion is It is the heat exchanger arrange | positioned in the vicinity of the fin of the nearest end part and the farthest end part.
この発明の熱交換器の第７の態様は、前記少なくとも１つのフィン部が前記ベースプレートの幅方向に沿って配置された複数のフィン部からなっており、前記仕切り板部が前記フィン部の間および両外側端部に配置され、前記邪魔板部が各フィン部の最近端部および最遠端部のフィンの近傍に配置されている熱交換器である。 According to a seventh aspect of the heat exchanger of the present invention, the at least one fin portion includes a plurality of fin portions arranged along the width direction of the base plate, and the partition plate portion is between the fin portions. The heat exchanger is disposed at both outer end portions, and the baffle plate portions are disposed in the vicinity of the fins at the nearest end and the farthest end of each fin portion.
この発明の熱交換器の第８の態様は、前記入口から高速でヒートシンクに送り込まれた冷却用空気が前記仕切り板部に沿って複数のフィンの一方の端部と前記仕切り板部との間に形成された通路に沿って流れ、前記邪魔板部および前記仕切り板部に誘導されて減速してフィン間を流れて複数のフィンの他方の端部と前記仕切り板部との間に形成された通路に沿って流れて前記排出口から排出される熱交換器である。 According to an eighth aspect of the heat exchanger of the present invention, the cooling air fed into the heat sink at high speed from the inlet is between the one end of the plurality of fins and the partition plate along the partition plate. Is formed between the other end of the plurality of fins and the partition plate portion by being guided by the baffle plate portion and the partition plate portion, decelerating and flowing between the fins. A heat exchanger which flows along the passage and is discharged from the discharge port.
この発明の熱交換器の第９の態様は、前記発熱部品の熱が伝わった前記フィン表面の温度と前記排出口における冷却用空気の温度との差が小さくなるように、フィン間隔、フィン長およびフィン間を流れる流速が設定される熱交換器である。 According to a ninth aspect of the heat exchanger of the present invention, the fin interval, the fin length, and the difference between the temperature of the fin surface to which the heat of the heat generating component is transferred and the temperature of the cooling air at the discharge port are reduced. And a heat exchanger in which a flow velocity flowing between the fins is set.
この発明の熱交換器の第１０の態様は、フィン間を流れる前記冷却用空気によって形成される、隣接するフィンのそれぞれの温度境界層が重なるように、フィン間を流れる前記冷却用空気が減速する熱交換器である。 According to a tenth aspect of the heat exchanger of the present invention, the cooling air flowing between the fins is decelerated so that the temperature boundary layers of adjacent fins formed by the cooling air flowing between the fins overlap each other. Heat exchanger.
この発明の熱交換器の第１１の態様は、フィン間隔をｄ（ｍｍ）、フィン長をＬ（ｍ）、フィン間を流れる流速をｖ（ｍ／ｓ）とするとき、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）×３である熱交換器である。 The eleventh aspect of the heat exchanger of the present invention is such that d ≦ 9.4, where the fin interval is d (mm), the fin length is L (m), and the flow velocity flowing between the fins is v (m / s). It is a heat exchanger which is √ (L / v) × 3.
この発明の熱交換器の第１２の態様は、フィン間隔をｄ（ｍｍ）、フィン長をＬ（ｍ）、フィン間を流れる流速をｖ（ｍ／ｓ）とするとき、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）×２である熱交換器である。 The twelfth aspect of the heat exchanger of the present invention is such that d ≦ 9.4, where the fin interval is d (mm), the fin length is L (m), and the flow velocity flowing between the fins is v (m / s). It is a heat exchanger that is √ (L / v) × 2.
この発明の熱交換器の第１３の態様は、フィン間隔をｄ（ｍｍ）、フィン長をＬ（ｍ）、フィン間を流れる流速をｖ（ｍ／ｓ）とするとき、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）である熱交換器である。 In a thirteenth aspect of the heat exchanger of the present invention, d ≦ 9.4, where the fin interval is d (mm), the fin length is L (m), and the flow velocity flowing between the fins is v (m / s). It is a heat exchanger that is √ (L / v).
この発明の熱交換器の第１４の態様は、前記複数のフィン部のそれぞれに流れる冷却用空気の流量および／またはフィン間を流れる冷却用空気の流量が異なっている熱交換器である。 A fourteenth aspect of the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger in which a flow rate of cooling air flowing through each of the plurality of fin portions and / or a flow rate of cooling air flowing between the fins are different.
この発明の熱交換器の第１５の態様は、前記熱交換器が自然空冷の熱交換器である熱交換器である。 A fifteenth aspect of the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger in which the heat exchanger is a natural air-cooled heat exchanger.
この発明の熱交換器の第１６の態様は、前記熱交換器が水冷の熱交換器である熱交換器である。 A sixteenth aspect of the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger in which the heat exchanger is a water-cooled heat exchanger.
この発明によると、同一包絡体積で冷却能力が高く、風上風下方向で概ね温度差を生じることなく即ち風下でも冷たい空気が入る放熱効率に優れた熱交換器を得ることができる。特に、フィンが配置されるベースプレートが長い熱交換器の場合、放熱効率が顕著に優れている熱交換器が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a heat exchanger excellent in heat dissipation efficiency in which cooling capacity is high with the same envelope volume and there is almost no temperature difference in the windward and leeward direction, that is, cold air enters even leeward. In particular, in the case of a heat exchanger having a long base plate on which fins are arranged, a heat exchanger having a remarkably excellent heat dissipation efficiency can be obtained.
この発明の熱交換器を、図面を参照しながら説明する。
この発明の熱交換器の１つの態様は、少なくとも１つの発熱部品が一方の面に熱的に接続されたベースプレート部と、前記ベースプレート部の他方の面の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置されベースプレートと熱的に接続された複数のフィンからなる少なくとも１つのフィン部と、前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部と、前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、前記冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部および仕切り板部と、冷却用空気を排出する排出口とを備えた熱交換器である。
The heat exchanger of this invention is demonstrated referring drawings.
One aspect of the heat exchanger of the present invention includes a base plate portion in which at least one heat generating component is thermally connected to one surface, and a parallel at a predetermined angle along the longitudinal direction of the other surface of the base plate portion. In each of the at least one fin portion, the at least one fin portion including a plurality of fins that are disposed on the base plate and thermally connected to the base plate, an inlet portion that sends cooling air to each of the at least one fin portion, and Heat exchange comprising a baffle plate and a partition plate for guiding the flow of the cooling air and a discharge port for discharging the cooling air so that the cooling air is decelerated between the fins and flows substantially uniformly. It is a vessel.
例えば、１つの態様において、少なくとも１つのフィン部が１つのフィン部からなっており、仕切り板部がフィン部の両側端部に配置され、邪魔板部が最近端部および最遠端部の板状フィンの近傍に配置されている。
以下の説明において、この発明において使用される板状フィン、フィン部、フィン群について次の通り定義する。即ち、個々の板状フィンは図１において符号３で示すフィンのことであり、フィン部とは図１に示すように板状フィン３が縦方向に複数個並んで一列に配置されたものの全体を言う。フィン群とは、２つのフィン部が概ねハの字形に配置されて形成されたもので、図８に示すように、フィン部が符号１７で示されたものであり、フィン群は符号１８に示されるものである。
For example, in one aspect, at least one fin portion is composed of one fin portion, the partition plate portions are disposed at both side end portions of the fin portion, and the baffle plate portions are plates of the nearest end portion and the farthest end portion. It arrange | positions in the vicinity of a fin.
In the following description, the plate-like fins, fin portions, and fin groups used in the present invention are defined as follows. That is, each plate-like fin is a fin denoted by reference numeral 3 in FIG. 1, and the fin portion is a whole of a plurality of plate-like fins 3 arranged in a row in the vertical direction as shown in FIG. Say. The fin group is formed by arranging two fin portions in a generally C shape. As shown in FIG. 8, the fin portion is denoted by reference numeral 17, and the fin group is denoted by reference numeral 18. It is shown.
図１は、この発明の熱交換器を説明する部分斜視図である。図１に示すように、この発明の熱交換器は、（図示しない）発熱部品が裏面に熱的に接続されたベースプレート部２と、ベースプレート部の表面の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置された複数の板状フィン３からなるフィン部と、フィン部３に冷却用空気を送り込む入口部６と、フィン部の各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部５−１、５−２および（図示しない）仕切り板部と、冷却用空気を排出する排出口７とを備えている。図１において、高速の空気流が入口部６（即ち見かけ上の入口）から送り込まれ、低速の空気流がフィン間に送り込まれる（即ち実質的な入口）。 FIG. 1 is a partial perspective view illustrating a heat exchanger according to the present invention. As shown in FIG. 1, the heat exchanger of the present invention includes a base plate part 2 in which a heat generating component (not shown) is thermally connected to the back surface, and a parallel at a predetermined angle along the longitudinal direction of the surface of the base plate part. So that the cooling air is decelerated between the fins composed of a plurality of plate-like fins 3 disposed in the inlet portion 6, the inlet portion 6 for feeding the cooling air to the fin portion 3, and the fins of the fin portion to flow substantially uniformly. , Baffle plates 5-1 and 5-2 for guiding the flow of cooling air, partition plates (not shown), and a discharge port 7 for discharging cooling air. In FIG. 1, a high speed air stream is fed from the inlet 6 (ie, the apparent inlet) and a low speed air stream is sent between the fins (ie, the substantial inlet).
図２は、図１に示す態様の熱交換器を説明する平面図である。図２に示すように、ベースプレート部２の上に複数の板状フィン３が所定の角度で長手方向に沿って並列に配置されている。所定の間隔で隣接する板状フィンが配置されている。図１では説明を容易にするために省略したが、仕切り板部４がベースプレート部２の両側端部に設けられている。最も手前の板状フィンおよび最も奥の板状フィンには、それぞれ邪魔板部５−１、５−２が設けられている。 FIG. 2 is a plan view for explaining the heat exchanger of the embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of plate-like fins 3 are arranged in parallel along the longitudinal direction at a predetermined angle on the base plate portion 2. Adjacent plate-like fins are arranged at a predetermined interval. Although omitted in FIG. 1 for ease of explanation, the partition plate portion 4 is provided at both end portions of the base plate portion 2. The front plate fin and the back plate fin are provided with baffle plates 5-1 and 5-2, respectively.
熱交換器には空気流が送り込まれる入口部と空気流が排出される排出口とが設けられている。熱交換器には、入口部から高速の空気流８が送り込まれる。最も手前の板状フィン３には邪魔板部５−１が取り付けられているので、邪魔板部によって流れを妨げられて、高速の空気流８は、ベースプレート部の長手方向に沿って並列に配置された複数の板状フィンの一方の端部と仕切り板部４によって形成される通路に沿って流れる。 The heat exchanger is provided with an inlet portion through which an air flow is sent and an outlet through which the air flow is discharged. A high-speed air flow 8 is fed into the heat exchanger from the inlet. Since the baffle plate portion 5-1 is attached to the foremost plate-like fin 3, the flow is blocked by the baffle plate portion, and the high-speed air flow 8 is arranged in parallel along the longitudinal direction of the base plate portion. It flows along a passage formed by one end portion of the plurality of plate-like fins and the partition plate portion 4.
上述した高速の空気流８は、最も遠い板状フィンに取り付けられた邪魔板部５−２に当たり流れを乱され、邪魔板部５−２および仕切り板部４によって誘導されて、方向を変換し、速度を減じて低速の空気流９として、板状フィン３間を流れ、ベースプレート部２の長手方向に沿って並列に配置された複数の板状フィンの他方の端部と仕切り板部４によって形成される通路で合流して排出口７から熱交換器外に排出される（符号１１で示す）。 The above-described high-speed air flow 8 hits the baffle plate portion 5-2 attached to the farthest plate-like fin, is disturbed in the flow, and is guided by the baffle plate portion 5-2 and the partition plate portion 4 to change the direction. The speed of the airflow 9 is reduced and the airflow 9 flows between the plate-like fins 3, and the other end of the plurality of plate-like fins arranged in parallel along the longitudinal direction of the base plate portion 2 and the partition plate portion 4. They join in the formed passage and are discharged from the outlet 7 to the outside of the heat exchanger (indicated by reference numeral 11).
図４および図５を参照して、この発明の熱交換器および従来の熱交換器の放熱特性について比較説明する。
図４はこの発明の熱交換器の放熱特性を説明する部分断面図である。図５は従来の熱交換器の放熱特性を説明する部分断面図である。図４および図５のそれぞれの左側部には、板状フィンの間を通る冷却空気流によって形成される温度境界層（即ち、空気流がフィンの間を通過する際に、フィンの熱が伝わって空気流の一部の温度が上がり、フィンの熱の影響を受けない空気流の部分との間に境界ができる。このときの境界層を温度境界層という）を示す。図４および図５の右側部には、フィン間隔と温度分布の関係を示す。
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the heat dissipation characteristics of the heat exchanger of the present invention and the conventional heat exchanger will be described in comparison.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating the heat dissipation characteristics of the heat exchanger of the present invention. FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating the heat dissipation characteristics of a conventional heat exchanger. 4 and 5, the temperature boundary layer formed by the cooling air flow passing between the plate-like fins (that is, the heat of the fin is transmitted as the air flow passes between the fins). As a result, the temperature of a part of the air flow rises and a boundary is formed between the part of the air flow that is not affected by the heat of the fins. The relationship between the fin interval and the temperature distribution is shown on the right side of FIGS.
図５に示す従来の熱交換器では、板状フィン３の間の間隔が大きく、高速の冷却空気流が板状フィン間を吹きぬけている。即ち、温度境界層１５、１５間に、熱交換に関係しないで流れる空気流の空間が存在し、フィンの表面では温度が高く、熱交換に関係しないで流れる空気流の部分は冷却空気流のままで温度が上昇していない。このように、板状フィン間に高速の冷却空気流を吹き付けても、冷却空気流のかなりの部分が熱交換に関係しないで単に板状フィン間を通り抜けるだけの状態が生じている（符号１６参照）。 In the conventional heat exchanger shown in FIG. 5, the space | interval between the plate-shaped fins 3 is large, and the high-speed cooling air flow has blown between the plate-shaped fins. That is, there is a space of airflow that flows regardless of heat exchange between the temperature boundary layers 15 and 15, the temperature is high on the fin surface, and the portion of the airflow that flows regardless of heat exchange is a part of the cooling airflow. The temperature has not risen. In this way, even if a high-speed cooling air flow is blown between the plate fins, a significant portion of the cooling air flow simply passes between the plate fins regardless of heat exchange (reference numeral 16). reference).
図５の右側部に示すように、板状フィンの表面では温度が高く、板状フィンの間の中央部においては、温度がまったく上昇していない。即ち、温度差が非常に大きくなっている。従って、高速で冷却空気流を吹き付けても、フィンの表面の温度は下がらず、放熱効率が極めて悪いことが明らかである。 As shown on the right side of FIG. 5, the temperature is high on the surface of the plate-like fins, and the temperature does not rise at all in the central part between the plate-like fins. That is, the temperature difference is very large. Therefore, it is clear that even if the cooling air flow is blown at a high speed, the surface temperature of the fin does not decrease, and the heat radiation efficiency is extremely poor.
図４に示すこの発明の熱交換器においては、高速でフィンに冷却空気流を吹き付けるのではなく、板状フィン３の間を流れる冷却空気の流量を下げて、温度境界層１５が重なり合うようにすると、熱交換器の板状フィンの表面の温度をフィンの出口側での温度に近くすることができる。 In the heat exchanger of the present invention shown in FIG. 4, the flow of cooling air is not blown onto the fins at high speed, but the flow rate of the cooling air flowing between the plate-like fins 3 is lowered so that the temperature boundary layer 15 overlaps. Then, the surface temperature of the plate-like fin of the heat exchanger can be brought close to the temperature on the outlet side of the fin.
即ち、図４の右側部に示すように、板状フィンの表面の温度が低下し、板状フィン間の中央部においても温度の上昇が見られる。即ち、板状フィンの表面の温度とフィン間の中央部の温度の差が小さく、従って、フィンの表面の温度が低下し、放熱効率に優れていることが明らかである。 That is, as shown on the right side of FIG. 4, the temperature of the surface of the plate fins decreases, and an increase in temperature is also observed at the center between the plate fins. That is, it is clear that the difference between the temperature of the surface of the plate-like fin and the temperature of the central portion between the fins is small, and therefore the temperature of the surface of the fin is lowered and the heat radiation efficiency is excellent.
図４を参照して説明した放熱効率に優れた熱交換器は、板状フィンの間隔、板状フィンの長さ、板状フィン間を流れる冷却空気の流速の関係を適切に律することが必要である。 The heat exchanger having excellent heat dissipation efficiency described with reference to FIG. 4 needs to properly regulate the relationship between the distance between the plate fins, the length of the plate fins, and the flow velocity of the cooling air flowing between the plate fins. It is.
図４で示したように、温度境界層が重なり合う（即ち、温度境界層を十分に厚くする）ための条件から、板状フィンの間隔をｄ（ｍｍ）、板状フィンの長さをＬ（ｍ）、板状フィン間を流れる冷却空気の流速をｖ（ｍ／ｓ）とすると、
ｄ＝２√（２２＊１０−６）（Ｌ／ｖ）＝９．４＊１０−３√（Ｌ／ｖ）
となり、フィン間隔ｄ＝９．４√（Ｌ／ｖ）となる。
As shown in FIG. 4, from the condition for the temperature boundary layers to overlap (that is, to make the temperature boundary layer sufficiently thick), the distance between the plate fins is d (mm), and the length of the plate fins is L ( m) When the flow velocity of the cooling air flowing between the plate fins is v (m / s),
d = 2√ (22 * 10 −6 ) (L / v) = 9.4 * 10−3√ (L / v)
Thus, the fin interval d = 9.4√ (L / v).
この発明においては、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）×３である。更に好ましくは、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）×２である。より好ましくは、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）である。この発明の本質は、フィン形状、風速を適切に律することにある。説明には簡単のため、フィンの表面が平面であるような平板フィンを用いて説明したが、この発明の効果は平板フィンに限定されるものではない。格子型フィン、ローレットフィン（表面に凹凸をつけたフィン）、ピンフィン、風上風下方向にうねりのあるフィンなども、明らかに同等の効果を奏する。 In the present invention, d ≦ 9.4√ (L / v) × 3. More preferably, d ≦ 9.4√ (L / v) × 2. More preferably, d ≦ 9.4√ (L / v). The essence of the present invention is to appropriately regulate the fin shape and the wind speed. For the sake of simplicity, description has been made using flat fins having a flat fin surface, but the effects of the present invention are not limited to flat fins. Clearly, lattice-type fins, knurled fins (fins with surface irregularities), pin fins, fins with swells in the windward direction, and the like also have the same effect.
図４および図５に示すＵ字型の曲線について以下に詳細に説明する。
フィン入り口からの長さをｘ、フィン表面からの距離をｙ、空気温度をＴ(x,t)とする
と、フィン温度をＴ０、主流の流速をｖ、熱拡散率をa'として、
空気温度とフィン温度の関係は、
Ｔ(x,t)=Ｔ０*erfc(z), z=ｙ/2/√(a'x/v)
と表わすことができる。なお、ｚはフィンからの実質的な距離を示す。
更に、隣のフィンからの影響を考慮すると、フィン間隔をｄとして、
Ｔ(x,t)=Ｔ０*（erfc(z)+erfc(z')), z'=(d-ｙ)/2/√(a'x/v)
となり、図４、図５に図示したＵ字型の曲線が得られる。
上述したように、フィンからの実質的な距離ｚは、z=ｙ/2/√(a'x/v)と考えてよいので、この値をパラメータとしてデザインすることが出来る。
The U-shaped curve shown in FIGS. 4 and 5 will be described in detail below.
When the length from the fin entrance is x, the distance from the fin surface is y, and the air temperature is T (x, t), the fin temperature is T0, the main flow velocity is v, and the thermal diffusivity is a '.
The relationship between air temperature and fin temperature is
T (x, t) = T0 * erfc (z), z = y / 2 / √ (a'x / v)
Can be expressed as Note that z represents a substantial distance from the fin.
Furthermore, considering the influence from the adjacent fins, let d be the fin spacing.
T (x, t) = T0 * (erfc (z) + erfc (z ')), z' = (d-y) / 2 / √ (a'x / v)
Thus, the U-shaped curve shown in FIGS. 4 and 5 is obtained.
As described above, since the substantial distance z from the fin may be considered as z = y / 2 / √ (a′x / v), this value can be designed as a parameter.
排気温度に対するフィンの平均温度の倍率は、ｚ＝３の時２．６５倍、ｚ＝２の時１．７９倍、ｚ＝１の時１．１２倍となる。
ｚ＜３であることが望ましく、ｚ＜２であればさらに望ましく、ｚ＜１であれば最も望ましい。
典型的な値として、フィン間隔は０．５ｍｍ〜１ｍｍ、フィン厚さは１ｍｍ〜２ｍｍで、フィン厚さはフィン間隔の２倍程度に選ばれる。
また、フィン長さとしては３〜２０ｍｍ程度がよく用いられる。なお、これは一例を示しただけで、本発明が効果を発揮する範囲を限定しているわけではない。
The ratio of the average fin temperature to the exhaust temperature is 2.65 times when z = 3, 1.79 times when z = 2, and 1.12 times when z = 1.
Preferably, z <3, more preferably if z <2, and most preferably if z <1.
As typical values, the fin interval is 0.5 mm to 1 mm, the fin thickness is 1 mm to 2 mm, and the fin thickness is selected to be about twice the fin interval.
Further, a fin length of about 3 to 20 mm is often used. This is only an example, and does not limit the range in which the present invention is effective.
この発明の熱交換器の他の１つの態様は、発熱部品が一方の面に熱的に接続されたベースプレート部と、ベースプレート部の他方の面の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置された複数の板状フィンからなる複数のフィン部と、複数のフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部と、複数のフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部および仕切り板部と、冷却用空気を排出する排出口とを備えた熱交換器である。 Another aspect of the heat exchanger according to the present invention includes a base plate portion in which a heat generating component is thermally connected to one surface, and a parallel arrangement at a predetermined angle along the longitudinal direction of the other surface of the base plate portion. A plurality of fin portions composed of a plurality of plate-shaped fins, an inlet portion for sending cooling air to each of the plurality of fin portions, and the cooling air decelerates between the fins in each of the plurality of fin portions, The heat exchanger includes a baffle plate portion and a partition plate portion that guide the flow of the cooling air so as to flow uniformly, and a discharge port that discharges the cooling air.
複数のフィン部がベースプレートの幅方向に沿って配置されており、仕切り板部がフィン部の間および両外側端部に配置され、邪魔板部が各フィン部の最近端部および最遠端部の板状フィンに接続して配置されている。 A plurality of fin portions are arranged along the width direction of the base plate, the partition plate portions are arranged between the fin portions and at both outer end portions, and the baffle plate portions are the nearest end portion and the farthest end portion of each fin portion. It is connected to the plate-like fins.
図３は複数のフィン部を備えたこの発明の他の１つの態様の熱交換器を説明する斜視図である。図３に示すように、この態様の熱交換器１０は、図１を参照して説明した仕切り板部および邪魔板部に囲まれて複数の板状フィンがベースプレートの長手方向に沿って配置された熱交換器１がベースプレートの幅方向に複数並列配置されている。 FIG. 3 is a perspective view for explaining a heat exchanger according to another embodiment of the present invention having a plurality of fin portions. As shown in FIG. 3, the heat exchanger 10 of this aspect includes a plurality of plate-like fins arranged along the longitudinal direction of the base plate, surrounded by the partition plate portion and the baffle plate portion described with reference to FIG. 1. A plurality of heat exchangers 1 are arranged in parallel in the width direction of the base plate.
即ち、（図示しない）発熱部品が一方の面に熱的に接続されたベースプレート部２と、ベースプレート部の他方の面の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置された複数の板状フィン３からなる複数のフィン部と、複数のフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部６と、複数のフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部５−１、５−２および仕切り板部４と、冷却用空気を排出する排出口７とを備えた熱交換器である。 That is, a base plate portion 2 in which a heat generating component (not shown) is thermally connected to one surface and a plurality of plate fins arranged in parallel at a predetermined angle along the longitudinal direction of the other surface of the base plate portion. A plurality of fin portions composed of three, an inlet portion 6 for sending cooling air to each of the plurality of fin portions, and the cooling air decelerates between the fins in each of the plurality of fin portions so as to flow substantially uniformly. The heat exchanger includes baffle plates 5-1 and 5-2 and a partition plate portion 4 for guiding the flow of cooling air, and a discharge port 7 for discharging cooling air.
即ち、複数のフィン部３がベースプレート２の幅方向に沿って配置されており、仕切り板部４がフィン部３の間および両外側端部に配置され、邪魔板部５−１，５−２が各フィン部の最近端部および最遠端部の板状フィンに接続して配置されている。 That is, the plurality of fin portions 3 are arranged along the width direction of the base plate 2, the partition plate portions 4 are arranged between the fin portions 3 and at both outer end portions, and the baffle plate portions 5-1 and 5-2. Are arranged in connection with the plate-like fins at the nearest end and the farthest end of each fin portion.
熱交換器１０は、仕切り板部によって仕切られた空間に複数の板状フィンが長手方向に沿って配置された放熱部材がベースプレートの幅方向に並列配置されている。個々の放熱部材には、それぞれの入口部から高速の空気流８が送り込まれる。最も手前の板状フィン３には邪魔板部５−１が取り付けられているので、邪魔板部によって流れを妨げられて、高速の空気流８は、ベースプレート部の長手方向に沿って並列に配置された複数の板状フィンの一方の端部と仕切り板部４によって形成される通路に沿って流れる。 In the heat exchanger 10, a heat dissipation member in which a plurality of plate-like fins are arranged along the longitudinal direction in a space partitioned by a partition plate portion is arranged in parallel in the width direction of the base plate. The individual air radiating members are fed with a high-speed air flow 8 from the respective inlet portions. Since the baffle plate portion 5-1 is attached to the foremost plate-like fin 3, the flow is blocked by the baffle plate portion, and the high-speed air flow 8 is arranged in parallel along the longitudinal direction of the base plate portion. It flows along a passage formed by one end portion of the plurality of plate-like fins and the partition plate portion 4.
上述した高速の空気流８は、最も遠い板状フィンに取り付けられた邪魔板部５−２に当たり流れを乱され、邪魔板部５−２および仕切り板部４によって誘導されて、方向を変換し、速度を減じて低速の空気流９として、板状フィン３間を流れ、ベースプレート部２の長手方向に沿って並列に配置された複数の板状フィンの他方の端部と仕切り板部４によって形成される通路で合流して排出口７から熱交換器外に排出される。このように長手方向に沿って配置された複数の板状フィンの全ての間に、冷たい冷却用空気が流れる。 The above-described high-speed air flow 8 hits the baffle plate portion 5-2 attached to the farthest plate-like fin, is disturbed in the flow, and is guided by the baffle plate portion 5-2 and the partition plate portion 4 to change the direction. The speed of the airflow 9 is reduced and the airflow 9 flows between the plate-like fins 3, and the other end of the plurality of plate-like fins arranged in parallel along the longitudinal direction of the base plate portion 2 and the partition plate portion 4. They merge in the formed passage and are discharged from the discharge port 7 to the outside of the heat exchanger. Thus, cold cooling air flows between all of the plurality of plate-like fins arranged along the longitudinal direction.
この態様の熱交換器においても、図４を参照して説明したように、板状フィンの間隔、板状フィンの長さ、板状フィン間を流れる冷却空気の流速の関係が律せられて、放熱効率に優れている。即ち、上述したように、板状フィンの間隔をｄ（ｍｍ）、板状フィンの長さをＬ（ｍ）、板状フィン間を流れる冷却空気の流速をｖ（ｍ／ｓ）とすると、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）×３である。更に好ましくは、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）×２である。より好ましくは、ｄ≦９．４√（Ｌ／ｖ）である。 Also in the heat exchanger of this aspect, as described with reference to FIG. 4, the relationship between the plate fin interval, the plate fin length, and the flow velocity of the cooling air flowing between the plate fins is regulated. Excellent heat dissipation efficiency. That is, as described above, when the interval between the plate fins is d (mm), the length of the plate fins is L (m), and the flow velocity of the cooling air flowing between the plate fins is v (m / s), d ≦ 9.4√ (L / v) × 3. More preferably, d ≦ 9.4√ (L / v) × 2. More preferably, d ≦ 9.4√ (L / v).
図３に示す態様の熱交換器を用いることによって、ベースプレートの長手方向に沿った複数の発熱部品の放熱だけでなく、幅方向に配置された複数の発熱部品の放熱を効率的に行うことができ、各種発熱部品の冷却・放熱に適し、その適用範囲が広がる。
図７（ａ）はこの発明の熱交換器の他の態様を説明する部分斜視図である。図７（ｂ）は平面図である。この態様においては、邪魔板５Ａは奥に向かって板状フィン３との間の間隔が漸次狭まるように配置され、そして、フィン上部にも邪魔板５Ｄが配置されている。従って、冷却用空気は邪魔板に誘導されて方向を変換して減速し、板状フィン３の間を流れる。図７（ａ）に示す態様では、板状フィン３は風向き（手前から奥に向かう）に対して直角に配置されている。板状フィン３は図７（ｂ）に示すように風向きに対して傾斜して配置されていてもよい。
By using the heat exchanger of the aspect shown in FIG. 3, it is possible to efficiently dissipate heat not only from a plurality of heat generating components along the longitudinal direction of the base plate but also from a plurality of heat generating components arranged in the width direction. It is suitable for cooling and heat dissipation of various heat generating parts, and its application range is expanded.
Fig.7 (a) is a fragmentary perspective view explaining the other aspect of the heat exchanger of this invention. FIG. 7B is a plan view. In this embodiment, the baffle plate 5A is disposed so that the distance between the baffle plate 3 and the plate-like fins 3 gradually decreases toward the back, and the baffle plate 5D is also disposed on the fin upper portion. Accordingly, the cooling air is guided to the baffle plate, changes its direction, decelerates, and flows between the plate-like fins 3. In the embodiment shown in FIG. 7A, the plate-like fins 3 are arranged at right angles to the wind direction (from the front to the back). The plate-like fins 3 may be arranged to be inclined with respect to the wind direction as shown in FIG.
即ち、図７に示すように、フィン上部にも邪魔板を設けることにより、図１に示す態様における空気取り入れ口よりフィン高さを低く設定することができ、フィン効率が高くなり、熱特性上より好ましい。
また、熱伝達を促進する目的で、フィン近傍に棒状の部材を設置したり、フィンに１個または複数のスリットを入れたり、流路をクランク状（２個のＬ字状）にすることも効果を呈する。
That is, as shown in FIG. 7, by providing a baffle plate at the top of the fin, the fin height can be set lower than the air intake port in the embodiment shown in FIG. More preferred.
For the purpose of promoting heat transfer, a rod-shaped member may be installed near the fin, one or more slits may be inserted in the fin, and the flow path may be crank-shaped (two L-shaped). It is effective.
図８はこの発明の熱交換器の他の１つの態様を説明する部分斜視図である。図８に示すように、ベースプレート部２の上に、複数の板状フィン３が縦方向に所定の間隔で配置されてフィン部１７が形成されている。上述した２つのフィン部１７が入口部に対してハの字形に配置されて１対のフィン部からなるフィン群１８が形成されている。ハの字形は、冷却用空気（高速）８に沿って入口部から排出口に向かって漸次狭まるように配置されている。ハの字の頂の部分の板状フィンは相互に接触するように配置すると、隣接する板状フィンの横方向の間隔が閉じられて、冷却用空気の流れが横方向に誘導される。図８に示すように、１対のフィン部からなるフィン群１８の左側の最も前方に位置する板状フィン３と、隣接するフィン群１８の右側の最も前方に位置する板状フィン３とを接触させて配置することによって、ハの字形の内側に冷却用空気の流れを誘導することができる。
上述したように、ベースプレート部の上に１対のフィン部からなるフィン群１８を並列配置すると、邪魔板部および仕切り板部を使用することなく、高速の冷却用空気８を各フィン間に減速して概ね均一に流れるようにすることができる。
FIG. 8 is a partial perspective view for explaining another embodiment of the heat exchanger of the present invention. As shown in FIG. 8, a plurality of plate-like fins 3 are arranged at predetermined intervals in the vertical direction on the base plate portion 2 to form fin portions 17. The two fin portions 17 described above are arranged in a square shape with respect to the inlet portion to form a fin group 18 including a pair of fin portions. The C-shape is arranged so as to gradually narrow along the cooling air (high speed) 8 from the inlet to the outlet. When the plate-like fins at the top of the C-shape are arranged so as to contact each other, the horizontal interval between adjacent plate-like fins is closed, and the flow of cooling air is induced in the horizontal direction. As shown in FIG. 8, a plate-like fin 3 located on the leftmost front side of the fin group 18 composed of a pair of fin portions and a plate-like fin 3 located on the rightmost side of the adjacent fin group 18 are arranged. By disposing them in contact with each other, it is possible to induce a flow of cooling air inside the C shape.
As described above, when the fin group 18 including a pair of fin portions is arranged in parallel on the base plate portion, the high-speed cooling air 8 is decelerated between the fins without using the baffle plate portion and the partition plate portion. Thus, it can flow almost uniformly.
図９は、この発明の熱交換器の他の１つの態様を説明する平面図である。図９に示すように、この態様では、図８を参照して説明した態様（即ち、２つのフィン部１７が入口部に対してハの字形に配置されて形成された１対のフィン部からなるフィン群１８）のハの字の頂の部分の隣接する板状フィン３の横方向の間隔が開き、その排出口側に高速の冷却用空気の流れ８に沿って配置された１対のフィン（即ち、直行フィン）１９が設けられている。直行フィンを設けた場合でも、熱設計上はパラメータzに関して、z=ｙ/2/√(a'x/v)を同等に設計するので性能低下はない。即ち、この態様においても、邪魔板部および仕
切り板部を使用することなく、高速の冷却用空気８を各フィン間に符号９で示すように減速して概ね均一に流れるようにすることができる。なお、このように直行フィンを設けると、風速が変化した場合にも熱性能を安定させることができる。
FIG. 9 is a plan view for explaining another embodiment of the heat exchanger of the present invention. As shown in FIG. 9, in this embodiment, the embodiment described with reference to FIG. 8 (that is, from a pair of fin portions formed by arranging two fin portions 17 in a C shape with respect to the inlet portion). A pair of fins 18) having a pair of fins 18) adjacent to each other in the lateral direction of the plate-like fins 3 adjacent to each other is opened, and a pair of high-speed cooling air flows 8 arranged on the discharge port side. Fins (ie, direct fins) 19 are provided. Even when a direct fin is provided, there is no performance degradation because, in terms of thermal design, z = y / 2 / √ (a′x / v) is designed equally with respect to the parameter z. That is, also in this aspect, the high-speed cooling air 8 can be decelerated as indicated by reference numeral 9 between the fins and flow substantially uniformly without using the baffle plate and the partition plate. . In addition, when the direct fin is provided in this way, the thermal performance can be stabilized even when the wind speed changes.
図１０はこの発明の熱交換器に用いられるフィン部の製造方法の１つの態様を説明する図である。図１０（ａ）に示すように、押し出し成形等の方法によって、嵌合構造を形成する突起部２１および凹部２０をそれぞれの面に備えた板状フィン３を形成する。次いで、複数枚の板状フィンを、隣接フィンの凹部２０に突起部２１を嵌め合わせる。ベースプレート部２とは符号Ｄで示すように、熱伝導が良好なように板状フィンの基部と熱的に接続される。符号Ｅで示すように、嵌合構造はロウ上がりを防ぐ構造になっている。なお、押し出し成形の他に、アルミニウム材に対してプレス加工（熱間または冷間）でフィンを形成することができ、板に対してパンチングメタル状に穴加工した板を積層してフィン部分を形成することができる。更に機械加工によってフィンを形成してもよく、厚板状のアルミニウム材をプレス加工（熱間または冷間）により、棒状のフィンをベース上に立ち上げる加工も用いることができる。先ず図１０（ａ）に示すように、隣接フィンの凹部２０に突起部２１を嵌め合わせ、次いで、図１０（ｂ）に示すように、嵌合させたフィンを符号Ｆに示す幅でカットしてフィン部として用いる。なおＦは例えば３〜２０ｍｍ程度の寸法である。 FIG. 10 is a diagram for explaining one embodiment of a method for manufacturing a fin portion used in the heat exchanger of the present invention. As shown in FIG. 10 (a), the plate-like fins 3 having the projections 21 and the recesses 20 forming the fitting structure on the respective surfaces are formed by a method such as extrusion molding. Next, the protrusions 21 are fitted into the recesses 20 of the adjacent fins with the plurality of plate-like fins. As indicated by the symbol D, the base plate portion 2 is thermally connected to the base portion of the plate-like fin so that the heat conduction is good. As indicated by reference numeral E, the fitting structure is structured to prevent the rise. In addition to extrusion molding, fins can be formed by pressing (hot or cold) on an aluminum material, and the fin portion is formed by laminating plates punched into a punching metal shape on the plate. Can be formed. Further, fins may be formed by machining, and a process of raising a rod-like fin on the base by pressing (hot or cold) a thick plate-like aluminum material can also be used. First, as shown in FIG. 10 (a), the protrusion 21 is fitted into the recess 20 of the adjacent fin, and then the fitted fin is cut with a width indicated by reference F as shown in FIG. 10 (b). Used as a fin part. In addition, F is a dimension of about 3-20 mm, for example.
典型的な寸法は、フィン間隔０．５ｍｍ、フィン厚さ１〜３ｍｍ、フィン長さ３〜７ｍｍ、フィン高さ３〜６０ｍｍであり、［フィン厚さ］／［フィン間隔］＝１〜３である。また、ヒートシンク入り口での冷却風の向きに対して、フィンの方向を３０°程度に設置する場合があり、ヒートシンク入り口でのフィンのみかけ上の厚さを入り口全体に対して３０％程度に抑えることにより圧力損失の低減を図る場合もある。これは一例を示しただけで、本発明が効果を発揮する範囲を限定しているわけではない。 Typical dimensions are fin spacing 0.5 mm, fin thickness 1 to 3 mm, fin length 3 to 7 mm, fin height 3 to 60 mm, and [fin thickness] / [fin spacing] = 1 to 3. is there. In addition, the direction of the fin may be set to about 30 ° with respect to the direction of the cooling air at the heat sink entrance, and the apparent thickness of the fin at the heat sink entrance is suppressed to about 30% with respect to the entire entrance. In some cases, the pressure loss may be reduced. This is just an example, and does not limit the scope of the present invention.
図１１は熱交換器を直火用の鍋へ応用する状態を説明する図である。図１１（ａ）はフィン２２を示す。ベースプレート部２の上に板状フィン３が所定の間隔で配置されている。図１１（ｂ）はフィンを直火用の鍋の下側に設置して熱交換を行う状態を示す。図１１（ｂ）に示すように、例えば、ハの字形に配置されたフィン対を、ハの字の頂が鍋の外周に向くように星型に配置する。このように直火用の鍋の下側に配置することによって、熱交換の効率を３０〜５０％向上させることができ、燃料（または薪）の使用量を半分から２／３まで減らすことができ、地球温暖化対策の一環としてＣＯ２削減にも寄与できる。また上述した熱交換器は、鍋とは別部品にして、使用時のみ接触させて用いることができる。 Drawing 11 is a figure explaining the state where a heat exchanger is applied to a pan for direct fire. FIG. 11A shows the fins 22. Plate-like fins 3 are arranged on the base plate portion 2 at a predetermined interval. FIG.11 (b) shows the state which installs a fin under the pan for direct fires, and performs heat exchange. As shown in FIG.11 (b), for example, the fin pair arrange | positioned at a square shape is arrange | positioned at star shape so that the top of a square shape may face the outer periphery of a pan. By arranging it under the pan for direct fire in this way, the efficiency of heat exchange can be improved by 30-50%, and the amount of fuel (or soot) used can be reduced from half to 2/3. It can also contribute to CO2 reduction as part of global warming countermeasures. Moreover, the heat exchanger mentioned above can be used as a separate component from the pan and in contact only during use.
この発明の熱交換器は自然空冷、水冷のいずれの熱交換器にも応用することができる。即ち、自然空冷では、交換される熱量を１０％向上させることができた。また水冷の熱交換器では、熱伝達率を２５％向上させることができた。
典型的な寸法は、フィン間隔２ｍｍ、フィン厚さ１〜３ｍｍ、フィン長さ３〜７ｍｍ、フィン高さ３〜６０ｍｍであり、［フィン厚さ］／［フィン間隔］＝１〜２である。これは一例を示しただけで、本発明が効果を発揮する範囲を限定しているわけではない。
The heat exchanger of the present invention can be applied to either natural air cooling or water cooling. That is, with natural air cooling, the amount of heat exchanged could be improved by 10%. In the water-cooled heat exchanger, the heat transfer coefficient could be improved by 25%.
Typical dimensions are fin spacing 2 mm, fin thickness 1 to 3 mm, fin length 3 to 7 mm, fin height 3 to 60 mm, and [fin thickness] / [fin spacing] = 1 to 2. This is just an example, and does not limit the scope of the present invention.
この発明によると、定められた包絡体積、定められた風量のもとで、発熱部品の温度を下げるとともに、流体の圧力損失も下げることができる。即ち、同一包絡体積で冷却能力が高く、風上風下方向で概ね温度差を生じることなく即ち風下でも冷たい空気が入る放熱効率に優れた熱交換器を得ることができる。特に、フィンが配置されるベースプレートが長い熱交換器の場合、放熱効率が顕著に優れている熱交換器が得られる。 According to the present invention, the temperature of the heat-generating component can be lowered and the pressure loss of the fluid can be lowered under a predetermined envelope volume and a predetermined air volume. That is, it is possible to obtain a heat exchanger that has the same envelope volume and has a high cooling capacity, and that has almost no temperature difference in the windward and leeward direction, that is, excellent heat dissipation efficiency in which cold air enters even leeward. In particular, in the case of a heat exchanger having a long base plate on which fins are arranged, a heat exchanger having a remarkably excellent heat dissipation efficiency can be obtained.
１ この発明の熱交換器
２ ベースプレート部
３ 板状フィン
４ 仕切り板部
５ 邪魔板部
６ 入口部
７ 排出口
８ 冷却用空気の流れ（高速）
９ 冷却用空気の流れ（減速）
１０ この発明の熱交換器
１１ 冷却用空気の流れ（排出）
１５ 温度境界層
１６ 通り抜ける空気流
１７ フィン部
１８ フィン群
１９ 直行フィン
２０ 凹部
２１ 突起部
２２ フィン
２３ 鍋の下側
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger 2 of this invention Base plate part 3 Plate-like fin 4 Partition plate part 5 Baffle plate part 6 Inlet part 7 Outlet 8 Flow of cooling air (high speed)
9 Flow of cooling air (deceleration)
10 Heat exchanger 11 of the present invention Flow of cooling air (discharge)
15 Temperature boundary layer 16 Air flow through 17 Fin part 18 Fin group 19 Direct fin 20 Recess 21 Projection part 22 Fin 23 Bottom of pan
Claims (5)
前記ベースプレート部の長手方向に沿って所定の角度で並列に配置されベースプレートと熱的に接続された複数のフィンからなる少なくとも１つのフィン部と、
前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれに冷却用空気を送り込む入口部と、
前記冷却用空気を排出する排出口と、を備え、
前記少なくとも１つのフィン部のそれぞれにおいて各フィン間を前記冷却用空気が減速して概ね均一に流れるように、前記冷却用空気の流れを誘導する邪魔板部および仕切り板部が、前記ベースプレート部上に配置されていることを特徴とする熱交換器。 A base plate portion to which at least one heat generating component is thermally connected;
At least one fin portion comprising a plurality of fins arranged in parallel at a predetermined angle along the longitudinal direction of the base plate portion and thermally connected to the base plate;
An inlet portion for sending cooling air to each of the at least one fin portion;
A discharge port for discharging the cooling air,
Wherein between the fins in each of the at least one fin portion to flow to the generally uniform the speed reduction cooling air, the baffle plate portion and the partition plate portion to induce a flow of cooling air, on the base plate portion It is arrange | positioned in the heat exchanger characterized by the above-mentioned .
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