JP5519353B2 - heatsink - Google Patents

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本発明は、自動車用バッテリー等の電源ユニットや電子部品を冷却する熱交換器であって、気液2相状態の冷媒が流路を流通するプレート型ヒートシンクに最適なものに関する。   The present invention relates to a heat exchanger that cools a power supply unit such as an automobile battery or an electronic component, and is optimal for a plate-type heat sink in which a gas-liquid two-phase refrigerant flows through a flow path.

下記特許文献1に、プレート型ヒートシンクが提案されている。
これは多数のスリットを有する中間プレートの両側に支持プレートを配置し、中間プレートのスリットに冷媒を流通させ、支持プレートに電子部品等の被冷却部品を取り付けるものである。そして、中間プレートのスリットがU字状に形成され、それが幅方向に並列している例も記載されている。
Patent Document 1 below proposes a plate heat sink.
In this method, support plates are arranged on both sides of an intermediate plate having a large number of slits, a coolant is circulated through the slits of the intermediate plate, and a component to be cooled such as an electronic component is attached to the support plate. An example is also described in which the slits of the intermediate plate are formed in a U shape and are arranged in parallel in the width direction.

特開平9−102568号公報JP-A-9-102568 実用新案登録第3057021号公報Utility Model Registration No. 3057021

気液2相状態の冷媒を一つの入口パイプから多数の冷媒流路となるスリットに分岐させると、各冷媒流路に流通する冷媒が不均一になりがちである。すると、ヒートシンク表面の各部で温度差が生じ、そこに取り付ける電子部品等を均一に冷却できない欠点がある。
これは冷凍サイクルにおいて、膨張弁またはキャピラリーチューブを介して気液2相状態に変化した冷媒が、流路内を気体と液体とに分離し、両者が片寄った状態で流通することに起因する、とのことが本発明者の実験により明らかとなった。即ち、冷媒回路の膨張弁等を通過した気液2相状態の冷媒は、その流速に応じて、2層流または波状流または塊状流または環状流となる。そして、各流れの状態により、例えば2層流の場合には、冷媒の液成分が管の下部を流れ、気体は管の上部を流れ、気液の界面が滑らかとなる。また、波状流はその2層流の状態から界面が波立つ状態となる。そして、塊状流はその波状流の液波の振幅が大きくなって管の上部に触れるようになり泡立った塊を形成する。さらには、環状流は、冷媒の液成分は管壁面を断面環状に流れ、気体は中心部を流れる。いずれにしても気体成分と液体成分とが分離状態にある。それに基づき、冷媒の分流が不均一になっていた。
When the refrigerant in the gas-liquid two-phase state is branched from one inlet pipe into slits serving as a number of refrigerant channels, the refrigerant flowing through each refrigerant channel tends to be non-uniform. Then, a temperature difference occurs in each part on the surface of the heat sink, and there is a drawback that the electronic components and the like attached thereto cannot be cooled uniformly.
This is due to the fact that in the refrigeration cycle, the refrigerant that has changed to a gas-liquid two-phase state via an expansion valve or a capillary tube is separated into gas and liquid in the flow path, and both flow in a state of being offset, This has been clarified by experiments of the present inventors. That is, the gas-liquid two-phase refrigerant that has passed through the expansion valve or the like of the refrigerant circuit becomes a two-layer flow, a wavy flow, a block flow, or an annular flow according to the flow velocity. Depending on the state of each flow, for example, in the case of a two-layer flow, the liquid component of the refrigerant flows through the lower part of the pipe, the gas flows through the upper part of the pipe, and the gas-liquid interface becomes smooth. In addition, the wavy flow changes from the two laminar flow state to the state where the interface is waved. The bulk flow then increases the amplitude of the liquid wave of the wavy flow and comes into contact with the upper part of the tube to form a foamed lump. Furthermore, in the annular flow, the liquid component of the refrigerant flows through the tube wall surface in an annular shape, and the gas flows through the center. In any case, the gas component and the liquid component are in a separated state. Based on this, the refrigerant diversion was uneven.

そこで本発明は、2相流の各流れ状態と分岐部における冷媒の分配との関係を実験的に確かめ、その知見に基づいて本発明を完成したものである。   Therefore, the present invention has experimentally confirmed the relationship between each flow state of the two-phase flow and the distribution of the refrigerant at the branching portion, and has completed the present invention based on the knowledge.

請求項1に記載の本発明は、平坦な、第1プレート(1)と第2プレート(2)との間に第3プレート(3)が介装され、その第3プレート(3)にスリットからなる冷媒流路が形成され、その冷媒流路に気液二相状態の冷媒が流通し、そのスリットからなる冷媒流路は、積層方向の両端に位置して蓋材となる第1プレート(1)と第2プレート(2)によって被蔽されてなるヒートシンクにおいて、
前記第3プレート(3)に複数の分岐スリット(4)が並列されると共に、各分岐スリット(4)の一端部どうしが、その第3プレート(3)に形成された連通スリット(5)または分岐部(6)で連結され、
蓋材となる前記第1プレート(1)に設けた絞り孔(7)を介して、冷媒の入口パイプ(8)と前記連通スリット(5)または分岐部(6)とが連結され、
前記絞り孔(7)は、前記冷媒がそれを通過することにより、2相流の冷媒がその入口パイプ(8)内で、2層流または塊状流或いは環状流の状態から、連通スリット(5)内または分岐部(6)内で噴霧流に変化するように構成され且つ、前記冷媒が、圧縮器(9)、コンデンサ(10)、膨張弁(11)またはキャピラリーチューブ、ヒートシンク(12)を順に循環する冷凍サイクルにあって、
前記絞り孔(7)の圧力低下は、前記膨張弁(11)またはキャピラリーチューブにおける冷媒の圧力低下に較べて、著しく小さい値であることを特徴とするヒートシンクである。
In the present invention, the third plate (3) is interposed between the flat first plate (1) and the second plate (2), and the third plate (3) is slit. The refrigerant flow path is formed, the gas-liquid two-phase refrigerant flows through the refrigerant flow path, and the refrigerant flow path including the slits is positioned at both ends in the stacking direction and is a first plate that serves as a lid member ( In the heat sink covered by 1) and the second plate (2) ,
A plurality of branch slits (4) are arranged in parallel with the third plate (3), and one end of each branch slit (4) is connected to the communication slit (5) or the third plate (3). Connected at the bifurcation (6),
The refrigerant inlet pipe (8) and the communication slit (5) or the branching portion (6) are connected via a throttle hole (7) provided in the first plate (1) serving as a lid .
The throttle hole (7) is connected to the communication slit (5) from the state of a two-layer flow, a block flow or an annular flow in the inlet pipe (8) when the refrigerant passes through the throttle hole (7). ) Or in the branch part (6), and the refrigerant is changed into a spray flow, and the refrigerant passes through the compressor (9), the condenser (10), the expansion valve (11) or the capillary tube, and the heat sink (12). In the refrigeration cycle circulating in order,
In the heat sink, the pressure drop in the throttle hole (7) is significantly smaller than the refrigerant pressure drop in the expansion valve (11) or capillary tube .

請求項2記載の本発明は、請求項1において、
多数の前記分岐スリット(4)が互いに平行に配置され且つ、それらと前記連通スリット(5)とで、全体の流路が櫛歯状に形成されたヒートシンクである。
請求項3に記載の本発明は、請求項1において、
多数の前記分岐スリット(4)が、前記分岐部(6)から放射状の流路に形成されたヒートシンクである。
The present invention as defined in claim 2 is characterized in that, in claim 1,
A large number of the branch slits (4) are arranged in parallel to each other, and the entire flow path is a heat sink formed by these and the communication slits (5).
The present invention according to claim 3 provides the method according to claim 1,
A large number of the branch slits (4) are heat sinks formed in a radial flow path from the branch part (6).

請求項4に記載の本発明は、請求項2または請求項3において、
各分岐スリット(4)の下流側である復流路(4b)が、その上流側である往流路(4a)に近接してUターンするように構成されたヒートシンクである。
請求項5に記載の本発明は、請求項1〜請求項4のいずれかにおいて、
前記各分岐スリット(4)が水平な方向または、重力方向に平行な方向に配置されたヒートシンクである。
The present invention according to claim 4 provides the method according to claim 2 or claim 3 ,
The return flow path (4b) on the downstream side of each branch slit (4) is a heat sink configured to make a U-turn in the vicinity of the forward flow path (4a) on the upstream side.
The present invention according to claim 5, in any one of claims 1 to 4,
The branch slits (4) are heat sinks arranged in a horizontal direction or a direction parallel to the direction of gravity.

本発明のヒートシンクは、それぞれ平坦な第1プレート1と第2プレート2との間にスリットからなる冷媒流路を有する第3プレート3が介装され、その冷媒流路に気液2相状態の冷媒が流通するものにおいて、その第3プレート3には複数の分岐スリット4が連通スリット5または分岐部6で連通されている。そして、第1プレート1に絞り孔7が設けられ、冷媒がそれを通過することにより入口パイプ8内で2層流または塊状流あるいは環状流の状態から、冷媒が連通スリット5内または分岐部6内で噴霧流に変化するように構成したものである。
その絞り孔7の存在により、複数の分岐スリット4に均等に冷媒が流通し、ヒートシンク各部を均一に冷却して、性能のよいヒートシンクを提供できる。即ち、入口パイプ8内で気液が片寄って分離した状態である2層流または塊状流あるいは環状流の状態から、それらの液膜が破れ、液体はすべて飛沫同伴液滴として気体中に分散した噴霧流に変化するから、並列した複数の分岐スリット4に均等に分配される。これは絞り孔7によって、その部分で流速が増すことにより、例えば、環状流をなしていた液膜が破れ、液体はすべて飛沫として気体中に分散するからである。
In the heat sink of the present invention, a third plate 3 having a refrigerant flow path composed of a slit is interposed between the flat first plate 1 and the second plate 2, respectively, and the refrigerant flow path is in a gas-liquid two-phase state. In the refrigerant flow, a plurality of branch slits 4 are communicated with the third plate 3 through communication slits 5 or branch portions 6. A throttle hole 7 is provided in the first plate 1, and the refrigerant passes through the first plate 1 from the state of a two-layer flow, a block flow, or an annular flow in the inlet pipe 8. It is comprised so that it may change to a spray flow within.
Due to the presence of the throttle hole 7, the refrigerant flows evenly through the plurality of branch slits 4, and each part of the heat sink can be uniformly cooled to provide a heat sink with good performance. That is, the liquid film is broken from the state of the two-layer flow, the block flow or the annular flow in which the gas and liquid are separated in the inlet pipe 8, and the liquid is dispersed in the gas as droplet entrained droplets. Since it changes to a spray flow, it is equally distributed to a plurality of branch slits 4 arranged in parallel. This is because when the flow velocity is increased at the portion by the throttle hole 7, for example, the liquid film forming the annular flow is broken, and all the liquid is dispersed in the gas as droplets.

また、冷媒が冷凍サイクルの膨張弁またはキャピラリーチューブを通過するものであって、絞り孔7の圧力低下を膨張弁11またはキャピラリーチューブにおける冷媒の圧力低下に比べて著しく小さくしたので、絞り孔7と膨張弁等の圧力損失の和を可及的に小さくし、圧縮器9における動力消費を可及的に少なくできる。 Further, there is the refrigerant through the expansion valve or capillary tube of the refrigeration cycle, so was significantly smaller than the pressure drop of the throttle hole 7 to the pressure drop of the refrigerant in the expansion valve 11 or a capillary tube, and the throttle hole 7 The sum of pressure losses of the expansion valve or the like can be made as small as possible, and the power consumption in the compressor 9 can be made as small as possible.

上記構成において、請求項2に記載のように、多数の分岐スリット4を互いに平行に配置し、それらと連通スリット5とで全体の流路を櫛歯状に形成することができる。この場合には、第3プレート3の製作が比較的容易である。それとともに、流路設計が容易となる。
上記構成において、請求項3に記載のように、多数の分岐スリット4を分岐部6から放射状に形成することができる。この場合には、さらにより均等に各分岐スリット4に冷媒を流通させることができる。
In the above configuration, as described in claim 2 , a large number of branch slits 4 can be arranged in parallel to each other, and the entire flow path can be formed in a comb shape by these and the communication slits 5. In this case, the production of the third plate 3 is relatively easy. At the same time, the flow path design becomes easy.
In the above configuration, as described in claim 3 , a large number of branch slits 4 can be formed radially from the branch portions 6. In this case, the refrigerant can be circulated through each branch slit 4 more evenly.

上記構成において、請求項4に記載のように、各分岐スリット4の下流側である復流路4bをその上流側である往流路4aに近接してUターンするように構成することができる。この場合には、往流路4aと復流路4bとの間に熱移動が行なわれるため、ヒートシンク表面温度を均一化し、被冷却体17の冷却性能を向上できる。
上記構成において、請求項5に記載のように、各分岐スリット4を水平な方向または重力方向に平行な方向に配置することができる。この場合には、冷媒中の液成分を重力に影響されること無く、各分岐スリット4に均等に流通させることができる。それによりさらに性能の高いヒートシンクを提供できる。
In the above configuration, as described in claim 4 , the return flow path 4b on the downstream side of each branch slit 4 can be configured to make a U-turn in the vicinity of the forward flow path 4a on the upstream side. . In this case, heat transfer is performed between the forward flow path 4a and the return flow path 4b, so that the heat sink surface temperature can be made uniform and the cooling performance of the cooled object 17 can be improved.
In the above configuration, as described in claim 5 , each branch slit 4 can be arranged in a horizontal direction or a direction parallel to the direction of gravity. In this case, the liquid component in the refrigerant can be evenly distributed to each branch slit 4 without being affected by gravity. Thereby, a heat sink with higher performance can be provided.

本発明の第1実施例のヒートシンクの分解斜視図。The disassembled perspective view of the heat sink of 1st Example of this invention. 同ヒートシンクにおけるマニホールド14の斜視図。The perspective view of the manifold 14 in the same heat sink. 同ヒートシンクにおける第1プレート1の要部拡大斜視図。The principal part expansion perspective view of the 1st plate 1 in the heat sink. 同ヒートシンクにおける第3プレート3の平面図。The top view of the 3rd plate 3 in the heat sink. 同ヒートシンクの斜視図。The perspective view of the heat sink. 同ヒートシンクにおける本発明の作用を示す横断面拡大図であって、図4におけるVI‐VI矢視断面図。FIG. 5 is a cross-sectional enlarged view showing the operation of the present invention in the heat sink, taken along the line VI-VI in FIG. 4. 同ヒートシンクの作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the effect | action of the heat sink. 同ヒートシンクにおける作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the effect | action in the heat sink. 同ヒートシンク12を水平状態にしたときの作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows an effect | action when the heat sink 12 is made into a horizontal state. 同ヒートシンクを横置きにしたときの作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows an effect | action when the heat sink is set horizontally. 同ヒートシンクの各流路を重力方向に平行に位置したときの作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows an effect | action when each flow path of the heat sink is located in parallel with the direction of gravity. 本発明の第2実施例のヒートシンクの第3プレート3を示す平面図。The top view which shows the 3rd plate 3 of the heat sink of 2nd Example of this invention. 同ヒートシンクの冷凍サイクルの説明図。Explanatory drawing of the refrigerating cycle of the heat sink.

(第1実施例)
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図1〜図6は、本発明のヒートシンクの第1の実施形態を示す。
この実施例は、図1に示すごとく、第3プレート3が一対の第1プレート1、第2プレート2により挟持され、その第1プレート1の端部表面にスペーサ15を介してマニホールド14が配置されている。
(First embodiment)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show a first embodiment of a heat sink according to the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the third plate 3 is sandwiched between a pair of the first plate 1 and the second plate 2, and the manifold 14 is disposed on the end surface of the first plate 1 via the spacer 15. Has been.

第3プレート3は、図1および図4に示すごとく、多数の分岐スリット4が互いに平行に並列されている。各分岐スリット4は、往流路4aと復流路4bとがU字状に且つ、互いに近接してそれらが第3プレート3を貫通して形成されている。そして、往流路4aの入口側端部は連通スリット5によって互いに接続されている。また、復流路4bの端部は往流路4aよりも短く終端している。   As shown in FIGS. 1 and 4, the third plate 3 has a large number of branch slits 4 arranged in parallel with each other. Each branch slit 4 is formed such that the forward flow path 4 a and the return flow path 4 b are U-shaped and close to each other so as to penetrate the third plate 3. And the entrance side edge part of the outward flow path 4a is mutually connected by the communication slit 5. FIG. Further, the end of the return flow path 4b ends shorter than the forward flow path 4a.

次に、第1プレート1の端部には、スペーサ15が一体にろう付けされている。このスペーサ15には、図3に示すごとく入口孔15aと連通溝15bが穿設されている。そして、連通溝15b内には第1プレート1上に多数の出口孔1aが穿設されている。この出口孔1aは、図4において分岐スリット4の復流路4bの終端に整合する。そして、その出口孔1aの直径は復流路4bの溝幅に略整合する。
次に、入口孔15a内の中心で、第1プレート1に絞り孔7が穿設されている。この絞り孔7の直径は一例として2mm程度にすることができ、入口孔15aの直径は10mm程度にすることができる。同様に出口孔1aの直径も10mm程度にすることができる。
Next, a spacer 15 is integrally brazed to the end of the first plate 1. As shown in FIG. 3, the spacer 15 has an inlet hole 15a and a communication groove 15b. A large number of outlet holes 1a are formed on the first plate 1 in the communication groove 15b. The outlet hole 1a is aligned with the end of the return flow path 4b of the branch slit 4 in FIG. The diameter of the outlet hole 1a substantially matches the groove width of the return channel 4b.
Next, a throttle hole 7 is formed in the first plate 1 at the center in the inlet hole 15a. As an example, the diameter of the throttle hole 7 can be about 2 mm, and the diameter of the inlet hole 15a can be about 10 mm. Similarly, the diameter of the outlet hole 1a can be about 10 mm.

次に、この入口孔15aには、それに整合するマニホールド14の入口孔14aがろう付けされる。マニホールド14は図2に示すごとく入口パイプ8と出口パイプ13とを有し、入口パイプ8に入口孔14aが穿設され、その中心が絞り孔7の軸線に整合する。また、マニホールド14には連通溝14cが設けられ、その連通溝14cに出口パイプ13の出口孔14bが連通する。その連通溝14cはスペーサ15の連通溝15bに整合する。そして、マニホールド14とスペーサ15と第1プレート1と第3プレート3と第2プレート2とが、積層されそれらが一体にろう付け固定される。   The inlet hole 15a is then brazed with the inlet hole 14a of the manifold 14 aligned therewith. As shown in FIG. 2, the manifold 14 has an inlet pipe 8 and an outlet pipe 13. An inlet hole 14 a is formed in the inlet pipe 8, and the center thereof is aligned with the axis of the throttle hole 7. The manifold 14 is provided with a communication groove 14c, and the outlet hole 14b of the outlet pipe 13 communicates with the communication groove 14c. The communication groove 14 c is aligned with the communication groove 15 b of the spacer 15. The manifold 14, the spacer 15, the first plate 1, the third plate 3, and the second plate 2 are laminated and fixed by brazing together.

そして、入口パイプ8より冷媒16が流入し、入口孔14a、15a、絞り孔7を介して、第3プレート3の連通スリット5にその冷媒16が流通する。そして、各冷媒はそれぞれの分岐スリット4の往流路4aに均等に分配され、それが復流路4bを介し、出口孔1aからマニホールド14の連通溝14c、出口パイプ13を介して流出する。   Then, the refrigerant 16 flows in from the inlet pipe 8, and the refrigerant 16 flows through the communication holes 5 of the third plate 3 through the inlet holes 14 a and 15 a and the throttle hole 7. Each refrigerant is equally distributed to the forward flow path 4a of each branch slit 4 and flows out from the outlet hole 1a through the communication groove 14c of the manifold 14 and the outlet pipe 13 through the return flow path 4b.

この冷媒16は、図13に示す冷凍サイクルによって循環される。即ち、ヒートシンク12を通過した冷媒は圧縮器9によって圧縮され、コンデンサ10により放熱された後に、膨張弁11を通過して気液2相状態になる。そして、ヒートシンク12の絞り孔7を通過することにより、冷媒は前記噴霧流となって各分岐スリット4に供給される。
この噴霧流は、図7において、例えば横軸の値が85のとき、縦軸の値が約30000以上となる場合である。なお、この図7は、その2相流の流れ様式の状態を示すものである。縦軸の値が約30000以下の場合には、順に環状流、塊状流、波状流、2層流となる。この横軸におけるGl成分は、冷媒の液体成分が時間あたり流通する質量であり、ηは係数であって、空気および水に比較した、冷媒の気体成分の密度と液体成分の密度との積の2分の1乗としたものである。Ψは係数であって、水の密度及び表面張力をそれぞれ、冷媒の液体成分の密度及び表面張力で除したものどうしの積と、冷媒の粘度との積の3分の1乗である。
横軸および縦軸のGg成分は、冷媒中の気体成分の時間当たりの流通量を流路断面積で除したものである。
The refrigerant 16 is circulated by the refrigeration cycle shown in FIG. That is, the refrigerant that has passed through the heat sink 12 is compressed by the compressor 9 and radiated by the capacitor 10, and then passes through the expansion valve 11 to be in a gas-liquid two-phase state. Then, by passing through the throttle hole 7 of the heat sink 12, the refrigerant is supplied to each branch slit 4 as the spray flow.
In FIG. 7, for example, when the horizontal axis value is 85 in FIG. 7, the vertical axis value is about 30000 or more. FIG. 7 shows the state of the flow pattern of the two-phase flow. When the value on the vertical axis is about 30000 or less, the flow becomes an annular flow, a block flow, a wave flow, and a two-layer flow in this order. The Gl component on the horizontal axis is the mass through which the liquid component of the refrigerant circulates per hour, and η is a coefficient, which is the product of the density of the gas component of the refrigerant and the density of the liquid component compared to air and water. It is a half power. Ψ is a coefficient, and is a third power of the product of the density of water divided by the density and the surface tension of the liquid component of the refrigerant and the viscosity of the refrigerant.
The Gg component on the horizontal axis and the vertical axis is obtained by dividing the flow rate of the gas component in the refrigerant per hour by the cross-sectional area of the flow path.

(作用)
気液2相状態の冷媒16は、図6に示すごとく、入口パイプ8に流入するとき塊状流16aの状態または図7における環状流の状態あるいは2層流の状態にある。そして、入口パイプ8の入口孔14aから絞り孔7を通過すると、それにともなって塊状流16a等から噴霧流16bに変化する。これは絞り孔7によって流速が急激に速くなるからである。すると、冷媒の液体成分の液膜が破れ、液体がすべて飛沫となった液滴として気体中に分散する。
このように連通スリット5内で噴霧流16bになると、各連通スリット5の分岐スリット4の往流路4aに均一に流れる。そして、往流路4aから復流路4bを介し、スペーサ15の連通溝15b、マニホールド14の連通溝14cを介して出口パイプ13より流出する。
(Function)
As shown in FIG. 6, the refrigerant 16 in the gas-liquid two-phase state is in the state of the bulk flow 16a, the state of the annular flow in FIG. 7, or the state of the two-layer flow when flowing into the inlet pipe 8. And if it passes through the throttle hole 7 from the inlet hole 14a of the inlet pipe 8, it will change from the block flow 16a etc. to the spray flow 16b in connection with it. This is because the flow rate is rapidly increased by the throttle hole 7. Then, the liquid film of the liquid component of the refrigerant is broken, and all the liquid is dispersed in the gas as droplets.
Thus, when it becomes the spray flow 16b in the communication slit 5, it will flow uniformly to the outward flow path 4a of the branch slit 4 of each communication slit 5. FIG. Then, it flows out from the outlet pipe 13 from the forward flow path 4a through the return flow path 4b, through the communication groove 15b of the spacer 15 and through the communication groove 14c of the manifold 14.

このとき、絞り孔7における圧力損失は、図13の膨張弁11のそれに比べて極めて小である。これを図8に示す。図8は横軸にエンタルピーを、縦軸に圧力をとったものである。図8において、圧縮器9によりポイント1からポイント2に圧力が高まり、コンデンサ10によって冷却されポイント2からポイント3になる。そして、膨張弁11を通過することによりポイント3からポイント4aになり、それがヒートシンク12の絞り孔7を通過することによりポイント4aからポイント4に移行する。そして、ヒートシンク12に固定された被冷却体17との熱交換により、冷媒はポイント4からポイント1に変化する。なお、ポイント3は過冷却の状態にあり、ポイント1は完全な気化状態にある。これは、図4において復流路4bの終端では冷媒は液体成分を有しないことを意味する。   At this time, the pressure loss in the throttle hole 7 is extremely smaller than that of the expansion valve 11 in FIG. This is shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents enthalpy and the vertical axis represents pressure. In FIG. 8, the pressure is increased from the point 1 to the point 2 by the compressor 9, and is cooled by the condenser 10 from the point 2 to the point 3. Then, the point 3 changes from the point 3 to the point 4 a by passing through the expansion valve 11, and the point 4 a changes to the point 4 by passing through the throttle hole 7 of the heat sink 12. The refrigerant changes from point 4 to point 1 by heat exchange with the cooled object 17 fixed to the heat sink 12. Note that point 3 is in a supercooled state, and point 1 is in a completely vaporized state. This means that the refrigerant has no liquid component at the end of the return flow path 4b in FIG.

上記の作用は、図9に示すごとく、ヒートシンク12およびその第2プレート2を水平に配置されした状態で、被冷却体17に行なったものである。このとき同図(A)において、図示のL側とR側との第1列目に流路(図4では最上段、最下段の流路)のプレート表面温度を測定すると、同図(B)に示す如く、その入口側から出口側に向かって両者の温度差はほとんど存在しないことがわかった。   As shown in FIG. 9, the above operation is performed on the cooled object 17 in a state where the heat sink 12 and the second plate 2 are horizontally arranged. At this time, when the plate surface temperature of the flow path (the uppermost and lowermost flow paths in FIG. 4) is measured in the first row of the L side and the R side shown in FIG. ), It was found that there was almost no temperature difference between the inlet side and the outlet side.

次に、ヒートシンク12を図10のごとく、横置きに位置すると、その内部の各冷媒流路が上下方向に並列する。この場合のプレート表面の温度分布を測定すると、同図(B)のごとく、最上部の冷媒温度と最下部の冷媒温度との間に大きな温度差が生じることがわかった。これは冷媒が重力の影響を受けるからである。   Next, when the heat sink 12 is positioned horizontally as shown in FIG. 10, the respective refrigerant flow paths in the heat sink 12 are aligned in the vertical direction. When the temperature distribution on the plate surface in this case was measured, it was found that a large temperature difference occurred between the uppermost refrigerant temperature and the lowermost refrigerant temperature as shown in FIG. This is because the refrigerant is affected by gravity.

次いで、図11のごとく、ヒートシンク12のマニホールド14がヒートシンク12の最下端に水平に位置するようにし、且つ各分岐流路が上下方向に向くようにして、プレートの各表面の温度分布を測定した。この場合は(B)に示すごとく図9の場合と略同様に各部分において温度差が生じなかった。そこで、本発明は請求項6に記載のように、各分岐スリット4の方向を定める。   Next, as shown in FIG. 11, the temperature distribution of each surface of the plate was measured so that the manifold 14 of the heat sink 12 was positioned horizontally at the lowermost end of the heat sink 12 and each branch flow path was directed vertically. . In this case, as shown in (B), a temperature difference did not occur in each part as in the case of FIG. Therefore, the present invention determines the direction of each branch slit 4 as described in claim 6.

(第2実施例)
次に図12は、本発明の第2の実施形態を示す第3プレート3の平面図である。
この第3プレート3は、その長手方向端部中央に分岐部6が設けられ、その分岐部6から放射状に多数の分岐スリット4の往流路4aが分岐し、その復流路4bの端部がUターンして往流路4aに近接かつ、それに沿って位置され、その端部が分岐部6近傍に達する。
(Second embodiment)
Next, FIG. 12 is a plan view of the third plate 3 showing the second embodiment of the present invention.
The third plate 3 is provided with a branching portion 6 in the center of the longitudinal end portion thereof, and the forward flow paths 4a of a large number of branch slits 4 diverge radially from the branching portion 6, and the end portions of the return flow paths 4b. Is U-turned and located near and along the forward flow path 4a, and its end reaches the vicinity of the branching section 6.

この例では、入口パイプ8の端部が図示しない第1プレート1の絞り孔7を介して分岐部6に連通する。即ち、入口パイプ8から流入する気液2相状態の冷媒は、その図示しない第1プレート1の絞り孔7を介して分岐部6に流入し、その絞り孔7によって噴霧流となり各分岐スリット4に均等に流出する。そして、その復流路4bの終端からマニホールド14,出口パイプ13を介して圧縮器9に流出する。
このように、分岐部6の外周に各分岐スリット4が放射状に連通するため、冷媒の分配をより均等に行なうことができる。なお、マニホールド14および絞り孔7は前記第1の実施例同様に第1プレート1に取り付けられる。そして、第1プレート1の絞り孔7によって、上流側の気液分離状態から冷媒が噴霧流に変えられ、各流路に均一に分流する。
In this example, the end portion of the inlet pipe 8 communicates with the branch portion 6 via the throttle hole 7 of the first plate 1 (not shown). That is, the gas-liquid two-phase refrigerant flowing in from the inlet pipe 8 flows into the branch portion 6 through the throttle hole 7 of the first plate 1 (not shown), and becomes a spray flow through the throttle hole 7. To be evenly spilled. Then, it flows out from the end of the return flow path 4b to the compressor 9 through the manifold 14 and the outlet pipe 13.
Thus, since each branch slit 4 communicates radially with the outer periphery of the branch portion 6, the refrigerant can be distributed more evenly. The manifold 14 and the throttle hole 7 are attached to the first plate 1 as in the first embodiment. And the refrigerant | coolant is changed into a spray flow from the upstream gas-liquid separation state by the throttle hole 7 of the 1st plate 1, and it is equally divided into each flow path.

1 第1プレート
1a 出口孔
2 第2プレート
3 第3プレート
4 分岐スリット
4a 往流路
4b 復流路
5 連通スリット
6 分岐部
7 絞り孔
8 入口パイプ
9 圧縮器
1 First plate
1a Outlet 2 Second plate 3 Third plate 4 Branch slit
4a Outbound channel
4b Return flow path 5 Communication slit 6 Branching section 7 Restriction hole 8 Inlet pipe 9 Compressor

10 コンデンサ
11 膨張弁
12 ヒートシンク
13 出口パイプ
14 マニホールド
14a 入口孔
14b 出口孔
14c 連通溝
10 capacitors
11 Expansion valve
12 heat sink
13 Outlet pipe
14 Manifold
14a Inlet hole
14b Outlet hole
14c Communication groove

15 スペーサ
15a 入口孔
15b 連通溝
16 冷媒
16a 塊状流
16b 噴霧流
17 被冷却体
15 Spacer
15a Inlet hole
15b Communication groove
16 Refrigerant
16a Bulk flow
16b spray flow
17 Object to be cooled

Claims (5)

  1. 平坦な、第1プレート(1)と第2プレート(2)との間に第3プレート(3)が介装され、その第3プレート(3)にスリットからなる冷媒流路が形成され、その冷媒流路に気液二相状態の冷媒が流通し、そのスリットからなる冷媒流路は、積層方向の両端に位置してその蓋材となる第1プレート(1)と第2プレート(2)によって被蔽されてなるヒートシンクにおいて、
    前記第3プレート(3)に複数の分岐スリット(4)が並列されると共に、各分岐スリット(4)の一端部どうしが、その第3プレート(3)に形成された連通スリット(5)または分岐部(6)で連結され、
    蓋材となる前記第1プレート(1)に設けた絞り孔(7)を介して、冷媒の入口パイプ(8)と前記連通スリット(5)または分岐部(6)とが連結され、
    前記絞り孔(7)は、前記冷媒がそれを通過することにより、2相流の冷媒がその入口パイプ(8)内で、2層流または塊状流或いは環状流の状態から、連通スリット(5)内または分岐部(6)内で噴霧流に変化するように構成され且つ、前記冷媒が、圧縮器(9)、コンデンサ(10)、膨張弁(11)またはキャピラリーチューブ、ヒートシンク(12)を順に循環する冷凍サイクルにあって、
    前記絞り孔(7)の圧力低下は、前記膨張弁(11)またはキャピラリーチューブにおける冷媒の圧力低下に較べて、著しく小さい値であることを特徴とするヒートシンク。
    A third plate (3) is interposed between the flat first plate (1) and the second plate (2), and a refrigerant flow path comprising slits is formed in the third plate (3). A gas-liquid two-phase refrigerant flows through the refrigerant flow path, and the refrigerant flow path formed by the slits is positioned at both ends in the stacking direction, and the first plate (1) and the second plate (2) serving as the lid members. In the heat sink covered by
    A plurality of branch slits (4) are arranged in parallel with the third plate (3), and one end of each branch slit (4) is connected to the communication slit (5) or the third plate (3). Connected at the bifurcation (6),
    The refrigerant inlet pipe (8) and the communication slit (5) or the branching portion (6) are connected via a throttle hole (7) provided in the first plate (1) serving as a lid .
    The throttle hole (7) is connected to the communication slit (5) from the state of a two-layer flow, a block flow or an annular flow in the inlet pipe (8) when the refrigerant passes through the throttle hole (7). ) Or in the branch part (6), and the refrigerant is changed into a spray flow, and the refrigerant passes through the compressor (9), the condenser (10), the expansion valve (11) or the capillary tube, and the heat sink (12). In the refrigeration cycle circulating in order,
    The heat sink , wherein the pressure drop in the throttle hole (7) is significantly smaller than the refrigerant pressure drop in the expansion valve (11) or capillary tube .
  2. 請求項1において、
    多数の前記分岐スリット(4)が互いに平行に配置され且つ、それらと前記連通スリット(5)とで、全体の流路が櫛歯状に形成されたヒートシンク。
    In claim 1,
    A heat sink in which a large number of the branch slits (4) are arranged in parallel to each other, and the entire flow path is formed in a comb-teeth shape by these and the communication slits (5).
  3. 請求項1において、
    多数の前記分岐スリット(4)が、前記分岐部(6)から放射状の流路に形成されたヒートシンク。
    In claim 1,
    A heat sink in which a large number of the branch slits (4) are formed in a radial flow path from the branch part (6).
  4. 請求項2または請求項3において、
    各分岐スリット(4)の下流側である復流路(4b)が、その上流側である往流路(4a)に近接してUターンするように構成されたヒートシンク。
    In claim 2 or claim 3 ,
    A heat sink configured such that the return flow path (4b) on the downstream side of each branch slit (4) makes a U-turn in the vicinity of the forward flow path (4a) on the upstream side.
  5. 請求項1〜請求項4のいずれかにおいて、
    前記各分岐スリット(4)が水平な方向または、重力方向に平行な方向に配置されたヒートシンク。
    In any one of Claims 1-4 ,
    A heat sink in which each of the branch slits (4) is arranged in a horizontal direction or in a direction parallel to the direction of gravity.
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