JP6332493B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
この発明は、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を冷却する冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device that cools a cooling target such as a heating element or a heating element having a curved heat radiation surface.
従来、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を冷却する冷却装置には、冷却装置と発熱体を十分に接触・固定させ、放熱面積を確保するために、細管ヒートパイプを用い曲面に接触させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a cooling device that cools an object to be cooled, such as a heating element or a heating element having a curved heat radiating surface, contacts and fixes the cooling device and the heating element sufficiently to secure a heat radiation area. There is a technique of bringing a curved surface into contact with the surface (for example, see Patent Document 1).
また、冷却構造部材(冷却装置)には、配管(パイプ)内に冷却剤を流通するものがある(例えば、特許文献2参照)。なお、冷却器(冷却装置)と試料(冷却対象)との間に緩衝部材を配置したものがある(例えば、特許文献3参照)。 Further, some cooling structural members (cooling devices) circulate coolant in pipes (pipes) (see, for example, Patent Document 2). In addition, there exists what has arrange | positioned the buffer member between the cooler (cooling device) and the sample (cooling object) (for example, refer patent document 3).
一般的には、空冷の場合、放熱面形状に大きく影響されず冷却できるが、発熱量に応じて大型の送風装置が必要となり、高い発熱量を持つものに対応できない。液冷の場合、空冷よりも冷却能力が高いといわれているが、さらに、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を冷却する外付の冷却装置では、発熱体の放熱面が曲面である場合、放熱面と冷却装置の吸熱面を点接触や線接触では熱交換面積が小さくなり冷却能力が低下する為、面接触をさせて熱交換面積を十分に確保することが重要と考えられている。 In general, in the case of air cooling, cooling can be performed without being greatly affected by the shape of the heat radiating surface, but a large blower is required according to the amount of heat generation, and it is not possible to cope with one having a high heat generation amount. In the case of liquid cooling, it is said that the cooling capacity is higher than that of air cooling. However, in the case of an external cooling device that cools a cooling target such as a heating element or a heating element having a curved heat dissipation surface, heat dissipation of the heating element is performed. If the surface is a curved surface, the point of contact or line contact between the heat dissipation surface and the endothermic surface of the cooling device will reduce the heat exchange area and reduce the cooling capacity. It is considered important.
しかし、特許文献1に記載の従来技術では、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象に対して、必要時にのみ外部から取付け、取り外し可能な冷却装置に関しての記載がないという課題がある。さらに、特許文献2に記載の従来技術では、面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を想定していないという課題があった。
However, in the prior art described in
また、特許文献1及び2に記載の従来技術では、冷却装置と発熱体との接触又は固定に関しては、明記されていないという課題もあった。なお、特許文献3に記載の従来技術では、冷却対象である試料全体を覆う構造であるために、冷却対象が大型なものである場合、装置も非常に大きくなってしまうと課題があった。
Moreover, in the prior art described in
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を外部から効率よく冷却することができる冷却装置に関するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and relates to a cooling device that can efficiently cool a cooling target such as a heating element or a heating element having a curved heat radiation surface from the outside. is there.
この発明に係る冷却装置は、複数の冷却板の流路を連結して冷媒の循環路を形成し、可撓性を有する配管を備え、冷却板が、柱状である冷却対象の放熱面のうち任意の位置に曲面部を内側に向けて円環状に複数配置され、該複数の冷却板を含めて冷却板の形状に沿って変形する固定用ベルトによって冷却対象が縛られ、配管は、冷却板において前固定用ベルトと接触する面と交差する面に形成された開口を介して流路と接続されたことを特徴とするものである。 The cooling device according to the present invention includes a plurality of cooling plate flow paths to form a refrigerant circulation path, a flexible pipe, and the cooling plate having a columnar shape. A plurality of annular surfaces are arranged in an annular shape with the curved surface portion facing inward at an arbitrary position, and an object to be cooled is bound by a fixing belt that deforms along the shape of the cooling plate including the plurality of cooling plates. In this embodiment, the flow path is connected to the flow path through an opening formed in a surface intersecting with the surface in contact with the front fixing belt .
以上のように、この発明によれば、曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体などの冷却対象を外部から効率よく冷却することができる冷却装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a cooling device that can efficiently cool a cooling target such as a heating element or a heating element having a curved heat radiation surface from the outside.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図1〜8を用いて説明する。図3(a)は図2の一点鎖線で示す断面Bにおける冷却部(冷却板)の断面図、図3(b)は図2の一点鎖線で示す断面Cにおける冷却部(冷却板)の断面図、図4は図1の一点鎖線で示す断面Aにおける冷却部(冷却板)の断面図、図5は冷却対象及び冷却対象に巻き付けられた冷却部(冷却板)の一方から見た斜視図、図6は冷却対象及び冷却対象に巻き付けられた冷却部(冷却板)の他方から見た斜視図である。
図1〜図8において、0は本願に係る冷却装置は冷却する対象物である冷却対象(冷却対象物,発熱体,帯熱体)である。冷却対象0は実施の形態1に係る冷却装置と接触している面(部分)以外は模式的に図示している。1は冷却板、2は冷却板の内部に形成され、冷媒が通過する流路である。流路2の内部で配送さ(搬送さ、流)れる冷媒は一般的なものでよい。冷媒は冷媒液を含むものとする。3は冷却板1の片面に形成された曲面部、4は冷却板1,流路2,曲面部3から構成される冷却部である。冷却部4は冷却板1,流路2,曲面部3に加えて後述する熱伝導部材3sを含めてもよい。熱伝導部材3sは、冷却部4と冷却対象0間の隙間の吸収代(しろ)として利用してもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
1 to 8,
冷却板1は熱伝導性が良い平板で構成された第1の板(上板)1aと第2の板(下板)1bとが重なり構成されている。また、第1の板1aと第2の板1bとは締結具(締結用ねじ)1cによって固定されている。本願では、第1の板1aと第2の板1bとは金属平板で構成されている場合を例に説明するが、これに限るものではない。第1の板1aと第2の板1bには、締結具1c用の締結孔(締結用ねじ穴)1dが穿たれている。冷却板1は第1の板1aと第2の板1bとが重なり構成されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
The
曲面部3は第1の板1aにおける第2の板1bと反対側に面に形成されている。流路2は、第1の板1aに形成された複数のフィン1fと第2の板1bの面との間に形成されるものを含む、第1の板1aの面と第2の板1bの面との間に形成された空間と、冷却板1(第1の板1a)に穿たれた開口2wとから構成される。換言すると、流路2と開口2wとは連通しているといえ、複数のフィン1fに挟まれた部分も流路2といえる。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
The
流路2は、第1の板1aに形成された複数のフィン1fと第2の板1bの面に設けられた窪みとの間に形成されるものでもよい。曲面部3は、柔軟性(可撓性)を有する熱伝導部材3sを介して冷却対象0と接触させるとよい。冷却対象0は曲面の放熱面を有する発熱体や帯熱体など発熱するものや熱を帯びているものである。曲面部3の曲面と冷却対象の曲面とが十分に接触することできる場合は、熱伝導部材3sを用いなくてもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
The
熱伝導部材3sは、冷却対象0が、載置されたとき、又は、押し当てられたときに冷却対象0と接触する面が曲面状に変形するもの、或いは、該曲面状の面の曲率と同じ曲率の曲面を冷却対象0が載置される又は押し当てられる面を熱伝導部材3sが有するものであればよい。熱伝導部材3sの曲面は、曲面部3に載置することで生じる曲面であってもよい。これは、曲面部3の曲面に沿って熱伝導部材3sが屈曲していることを意味している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
When the
なお、本願では、「接触」と「押し当て」とを同義的に用いるとする。これは、冷却対象0に冷却部4を接触させるだけの場合と、接触的に押し当てる場合とがあるためである。接触的に押し当てる場合とは、固定具7,固定具(固定用ねじ)7a,固定具(固定用ガイド)7b,固定部(固定用ベルト)8を用いて、冷却対象0に冷却部4を押し当てる場合や冷却対象0の自重によって冷却対象0が冷却部4に押し当てられる場合を指す。
In the present application, “contact” and “pressing” are used synonymously. This is because there are a case where only the
また、熱伝導部材3sを曲面部3(冷却部4)の一部とみなしてもよい。この場合、曲面部3は、「熱伝導部材3sが形成された曲面部」又は「熱伝導部材3sが形成された平坦部」となる。前者の場合、前記熱伝導部材と接触する前記冷却板の面は、前述した冷却対象0による熱伝導部材3sが有する曲率以下、又は、熱伝導部材3sが元々有する曲率以下の曲率を有する曲面(曲面部3)であればよりよい。冷却対象0を冷却部4に載置する場合、熱伝導部材3sの厚みと形状は冷却対象0の重要も考慮して選択すればよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
Moreover, you may consider heat conductive member 3s as a part of curved-surface part 3 (cooling part 4). In this case, the
続いて、図1〜図8において、5は冷却板1の開口2wを介して、冷却板1の流路2同士をそれぞれ接続する複数の配管、6は流路2と配管5とが形成する冷媒の循環路における送出側と流入側とに接続され、流入側から流入する冷媒を冷却して送出側から送り出すポンプ、ポンプ6は冷媒を送出するポンプ機能と冷媒を冷却する冷却機能との二つの機能を有しておればよいので、ポンプ機能と冷却機能とが別体でもよい。7は冷却対象を固定する固定具であり、固定具7aは第2の板1bにおける第1の板1aと反対側に面側から挿入され、冷却板1を固定する固定用ねじである。また、固定具7bは曲面部3上に載置する冷却対象を固定することが可能な固定用ガイドである。8は冷却板1が曲面部3を内側に向けて円環状に複数配置し、該複数の冷却板同士を固定し、冷却対象を固定するする固定部(固定用ベルト)である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
Subsequently, in FIGS. 1 to 8, 5 is a plurality of pipes that connect the
実施の形態1に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)の構成を図1に示す。実施の形態1に係る冷却装置の冷却部4は、第1の板1aと第2の板1bとによる金属平板内部に流路2を設け、内部を流れる冷媒と金属平板間で熱交換を行なう。金属平板間の第1の板1a側にフィン1fを形成することで、冷却対象に対する冷却効率をさらに高めることができる。流路2は開口2wを介して、冷媒を冷却するポンプ6との間を配管5で接続され、冷媒が循環する。開口2wは、第1の板1aに穿たれたものを図示しているが、開口2wは第2の板2aに穿たれ、流路2と連通するものでもよいし、開口2wは、第1の板1aに設けられた窪みと第2の板1bに設けられた窪みとが第1の板1aと第2の板1bと重ね合わせることで形成されるものでもよい。
The configuration of the cooling device (external liquid cooling device) according to
冷却板1の例として、図2及び図3を示す。ポンプ6から冷却された冷媒が送出され、配管5を経由して、開口2wを介して、流路2に流れ込む。冷媒は、複数のフィン1fに挟まれた細長い複数の流路2を通過する過程で、熱交換により、冷却部4の曲面部3上の冷却対象から熱を奪い、流入した開口2wと反対側に設えられた開口2wから排出されて、配管5を経由して、ポンプ6に戻ってきて、ポンプ6により冷却される。熱交換のため、流入側の開口2wにおける冷媒は低温であり、流出側の開口2wにおける冷媒は高温となる。
As an example of the
流路2は、複数のフィン1fに挟まれた細長い部分(複数)と開口2wとの間に前室に相当する空間が冷却部4の内部に形成されており、この空間と開口2wとが連通している。また、実施の形態1に係る冷却装置において、配管5に可撓性(柔軟性)を有するものを使用することで、冷媒が循環するポンプ6との間及び冷却部4間を配管5が有する可撓性の範囲で、配管5を変形させることができるので、設置の自由度が高まる。
In the
冷却板1は、第1の板1aと第2の板1bを重ね合わせて締結具1cなどで固定され、内部の流路2を冷媒が流れ、さらに、前述のように、吸熱面(曲面部3)を有する第1の板1aにフィン1fを設けることにより、冷媒と冷却板1との熱交換を促進できる構造である第2の板1bの四隅に締結用ねじ(締結具)1cの頭を配置し、締結用ねじ1cが曲面部3から突出しないようにすることで、曲面部3の冷却に有効な面積を減らすことなく、冷却板1を構成することができる。図2に示すように、第2の板1bの四隅には、締結用ねじ1cの頭が隠れるような切り欠きや窪みを形成してもよい。
The
実施の形態1に係る冷却装置の曲面部3に熱伝導部材3sを形成すること、具体的には、冷却板1の吸熱面(曲面部3)には、柔軟性のある高い熱伝導材料である熱伝導部材3sが接着又は密着させることで、曲面部3の曲面と冷却対象0の放熱面(曲面)の形状が一致していない場合でも、柔軟性を有する熱伝導部材3sが緩衝材となる。よって、図4に示すように、冷却部4の曲面部3と冷却対象0の放熱面との間に隙間が殆どなくなり、熱伝導部材3sを介して冷却対象0の熱が効率よく放熱される。
The heat conductive member 3s is formed on the
つまり、熱伝導部材3sにより、冷却対象0の放熱面と曲面部3とお形状に差異があっても、熱伝導部材3sが冷却対象0の放熱面の形状をある程度は吸収することができるため、放熱面と吸熱面(曲面部3)間の細かな位置決めが不必要となり、接触面積を常に十分確保でき、安定した冷却能力が得られる。また、曲面以外にも、凹凸形状をもつ表面の場合においても熱伝導部材3sが凹凸の隙間に入り込むことにより、接触面積を稼ぐことができ、十分な熱交換を期待できる。なお、冷却対象0の放熱面との熱伝導部材3sの接触面とが、非粘着の性質を持つことで、実施の形態1に係る冷却装置を必要な時にのみ接触させ冷却し、不必要なときには取り外すことができる。
That is, even if there is a difference in the shape of the heat radiation surface of the
実施の形態1に係る冷却装置によって冷却する対象である冷却対象0の発熱量が、より大きいときは、金属(熱伝導部材)である冷却板1と比較して熱伝導部材3sの熱抵抗が大きくなるため、冷却板1の曲面部3の形状を冷却対象0の放熱面の形状に近づけ、熱伝導部材3sの厚さを薄くし、接触又は載置させることにより、熱抵抗を小さくし、冷却能力を向上できる。
When the heat generation amount of the
特に、熱伝導部材と接触する前記冷却板の面は、前述した冷却対象0による熱伝導部材3sが有する曲率以下、又は、熱伝導部材3sが元々有する曲率以下の曲率を有する曲面(曲面部3)であれば、図4に記載のとおり、熱伝導部材3sの端部(縁端)での撓みを少なくすることができるので、冷却対象0と熱伝導部材3sとの接触をより確実にすることができる。これは、熱伝導部材3sの端部(縁端)に向かうにつれ、曲面部3と熱伝導部材3sとの距離が広がっていき、押しつぶされた熱伝導部材3sの逃げ場となる空間が生じ得るためである。
In particular, the surface of the cooling plate in contact with the heat conducting member has a curved surface (curved surface portion 3) having a curvature equal to or less than the curvature of the heat conducting member 3s according to the object to be cooled 0 or less than the curvature originally possessed by the heat conducting member 3s. 4), as described in FIG. 4, it is possible to reduce the bending at the end portion (edge) of the heat conducting member 3 s, thereby further ensuring the contact between the cooling
実施の形態1に係る冷却装置は、冷却装置の吸熱面に柔軟性のある高熱伝導材料(熱伝導部材3s)を接着させることにより、放熱面側の曲面形状にかかわらず容易に運用可能なものである。また、実施の形態1に係る冷却装置は、空冷では対応できない高い発熱量をもつ発熱体に対して、容易に運用可能なものである。
The cooling device according to the first embodiment can be easily operated regardless of the curved surface shape on the heat radiating surface side by adhering a flexible high heat conductive material (the heat conducting member 3s) to the heat absorbing surface of the cooling device. It is. In addition, the cooling device according to
ここで、実施の形態1に係る冷却装置によって、冷却対象0を冷却板1に固定する場合について説明する。まず、図5及び図6を用いて、固定部(固定用ベルト)8による固定態様を説明し、次に、図7及び図8を用いて、固定具(固定用ねじ)7a又は固定具(固定用ガイド)7bによる固定態様を説明する。なお、いずれの固定態様においても、柔軟性のある熱伝導部材3sを用いると、熱伝導部材3sが変形し、冷却板1と冷却対象0との適宜隙間を埋めるため、冷却板1と冷却対象0との厳密な位置決めの必要はなく、常に安定した冷却能力を発揮できる。
Here, the case where the
まず、図5及び図6を用いて、固定部(固定用ベルト)8による固定態様を説明する。図5及び図6に示すように、冷却部4の背面(冷却板1の冷却対象側と反対の面,第2の板1bにおける第1の板1bと接触する面とは反対面)に固定用ベルト8を通すことができる構造を持たせる。これによって、冷却対象0が柱状のものである場合、複数の冷却部4(図5及び図6では4つであるが、これに限るものではない)を冷却対象0の周囲に配置して、複数の冷却部4を含む固定用ベルト8で冷却対象0を縛ることにより、複数の冷却部4を冷却対象0に固定できるので、冷却対象0の周囲から冷却することができる。
First, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, a fixing mode by the fixing portion (fixing belt) 8 will be described. As shown in FIG.5 and FIG.6, it fixes to the back surface of the cooling part 4 (The surface opposite to the cooling object side of the
図5及び図6に示すように、複数の冷却部4である冷却部4a,冷却部4b,冷却部4c,冷却部4dは、それぞれ、配管5で接続され、冷却部4aとポンプ6,冷却部4dとポンプ6も配管5で接続されている。ポンプ6で冷却された冷媒は、冷却部4a→配管5→冷却部4b→配管5→冷却部4c→配管5→冷却部4dと配送され、熱交換により、それぞれ冷却部4a,冷却部4b,冷却部4c,冷却部4dの曲面部3上の冷却対象0から熱を奪い、冷媒は冷却部4dから配管5を通ってポンプ6へ戻る。
As shown in FIGS. 5 and 6, the cooling unit 4 a, the cooling unit 4 b, the cooling unit 4 c, and the cooling unit 4 d, which are a plurality of
このため、冷媒は配送される過程で低温から高温になるので、冷却部4dにおける熱交換の度合いが低いことがある場合は、配管5の長さを長く取り、配管から放熱されるようにしたり、図5及び図6に記載の冷却装置を冷却対象0に二列巻きつけ、冷媒の流れを一方と他方とでは範囲になるようにしたりすればよい。
For this reason, since the refrigerant goes from a low temperature to a high temperature in the process of delivery, if the degree of heat exchange in the cooling unit 4d is sometimes low, the length of the
また、配管5に可撓性(柔軟性)を有するものを使用することで、冷媒が循環するポンプ6との間及び冷却部4間を配管5が有する可撓性の範囲で、配管5を変形させることができるので、固定用ベルト8で冷却対象0を縛ることにより、冷却部4a,冷却部4b,冷却部4c,冷却部4d間の距離が大きく変わる場合でも、配管5が変形することで、冷却部4a,冷却部4b,冷却部4c,冷却部4d間の距離が変ることによる悪影響を減ずることができる。
In addition, by using a
なお、図5及び図6は、冷却部4が曲面部3を内側に向けて円環状に複数配置し、該複数の冷却部4(冷却部4a,冷却部4b,冷却部4c,冷却部4d)同士を固定する固定部8によって冷却対象0を固定している状態を示しているともいえる。また、図5には、ポンプ6→配管5→冷却部4a,冷却部4b→配管5→冷却部4c,冷却部4d→配管5→ポンプ6の配管5の接続が図示されている。図6には、冷却部4a→配管5→冷却部4b,冷却部4c→配管5→冷却部4dの配管5の接続が図示されている。つまり、図5及び図6は、冷却対象0の一方及び他方から見た斜視図になっている。
5 and 6, a plurality of
もちろん、一つの冷却部4を固定用ベルト8によって、冷却対象0に固定してもよい。但し、この場合、固定用ベルト8が冷却対象0に直接的に接触しないようにするか、接触する場合は、冷却対象0と固定用ベルト8とが接触する部分が固定用ベルト8に対して悪影響が出ない程度の温度であるか、固定用ベルト8に耐熱素材を用いる必要がある。
Of course, one
次に、図7及び図8を用いて、固定具(固定用ねじ)7a又は固定具(固定用ガイド)7bによる固定態様を説明する。図7に示すように、冷却部4に固定用ねじ7aなどの取り付け穴を設けることで、必要時に固定用ねじ7aを取り付けて冷却部4を冷却対象0に固定(姿勢支持)できる。図7のように、固定用ねじ7aと締結用ねじ1cを共有(一体化)することで、固定用ねじ7aの取り付け穴も締結用ねじ穴1dも共用(一体化)することができ、曲面部3(平坦部3)や熱伝導部材3sの面積を広く取ることができる。
Next, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, a fixing mode by the fixing tool (fixing screw) 7 a or the fixing tool (fixing guide) 7 b will be described. As shown in FIG. 7, by providing attachment holes such as fixing screws 7a in the
また、冷却対象0の放熱面に固定用ねじ7a(締結用ねじ1c)などの取り付け穴を設けることで、固定用ねじ7a(締結用ねじ1c)を冷却対象0へ挿入して、より強固に固定してもよい。換言すると、図6に記載の冷却部4は、第2の板1bにおける第1の板1aと反対側に面側から挿入される固定具7aによって冷却対象0に固定されたものであるといえる。
Further, by providing mounting holes such as the fixing screw 7a (fastening screw 1c) on the heat radiating surface of the
図8に示すように、冷却対象0又は冷却部4に、予め固定用ガイド7bを設けることで、固定用ガイド7bによって冷却対象0に冷却部4が固定されたものであるといえる。固定用ガイド7bを冷却対象0に形成した場合は、必要時に二枚の固定用ガイド7bの間に冷却部4を挿入して冷却対象0を冷却することができる。固定用ガイド7bを冷却部4に形成した場合は、冷却対象0の放熱面に固定用ガイド7bの取り付け穴又は固定用ガイド7bの取り付け溝を設けることで、曲面部3上に載置する冷却対象0、又は、曲面部3に押し当てる冷却対象0を固定することが可能である。
As shown in FIG. 8, it can be said that the
実施の形態1に係る冷却装置は、冷却板1の内部に形成され、冷媒が通過する流路2、冷却板1の片面に形成された柔軟性を有する熱伝導部材3sからなる冷却部4を備えたものともいえる。
The cooling device according to the first embodiment includes a
実施の形態2.
この実施の形態2は、実施の形態1に係る冷却装置の冷却部4(冷却板1)を複数用いた場合(図5及び図6に記載のものと異なるもの)を説明する。よって、実施の形態2では実施の形態1と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態2では実施の形態1及び2で共通する部分の説明は省略している場合がある。
In the second embodiment, a case where a plurality of cooling units 4 (cooling plates 1) of the cooling device according to the first embodiment are used (different from those shown in FIGS. 5 and 6) will be described. Therefore, the second embodiment will be described with a focus on parts different from the first embodiment, and in the second embodiment, the description of the parts common to the first and second embodiments may be omitted.
発明の実施の形態2について、図9〜図13を用いて説明する。図10(a)は図9の一点鎖線で示す断面Dにおける冷却部(冷却板)の断面図、図10(b)は図10(a)に記載の冷却対象0に冷却部4(冷却板1)を接触させたときの断面図、図11(a)は図9の一点鎖線で示す断面Eにおける冷却部(冷却板)の断面の近傍図、図11(b)は図11(a)に記載の複数の冷却部4(冷却板1)を接続する配管5の接続形態の別構成を示す図、図12は図11(a)に記載の冷却部4(冷却板1)群を複数組形成して、複数の冷却部4のうち、所定の数(9つ)ごとに異なる系統で配管5をそれぞれ配設したもの示す図、図13は図11(b)に記載の冷却部4(冷却板1)群を複数組形成して、複数の冷却部4のうち、所定の数(9つ)ごとに異なる系統で配管5をそれぞれ配設したもの示す図である。また、図11,図12,図13に示す点線矢印は、配管5内を流れる冷媒の進行方向を指している。図12及び図13は、図9の一点鎖線で示す断面Eにおける冷却部(冷却板)の断面の近傍図に相当する図である。
図9〜図13において、9は複数の冷却部4をマトリックス(行列)状に配列し、少なくとも二つの冷却部4(冷却板1)の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部(架台)、支持部9によって、大型の冷却対象0の放熱面(曲面)に、前述の少なくとも二つの冷却部4(冷却板1)の一方を他方に対し、傾斜した冷却部4(冷却板1)を対応させることができる。10は支持部9の冷却部4が形成された側と反対側に形成され、支持部9を昇降させて、冷却部4と冷却対象0との距離を変更することが可能な昇降部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
9 to 13,
昇降部10はジャッキやウインチなどの一般的な昇降機構であればなんでもよい。また、冷却時に冷却部4へ冷却対象0の自重が掛からない場合は、昇降部10は簡易的なものでもよい。本願では、昇降部10の形状は、模式的に図示する。また、本願でいう昇降部とは単に上下運動するものではなく、冷却部4と冷却対象0との距離を変更することが可能な機構を指すとする。つまり、昇降部10を伸縮部10と称してもよい。
The elevating
複数の冷却部4の流路2はそれぞれ配管5により連結されている。実施の形態2に係る冷却装置においても、配管5に可撓性(柔軟性)を有するものを使用することで、冷媒が循環するポンプ6との間及び冷却部4間を配管5が有する可撓性の範囲で、配管5を変形させることができるので、設置の自由度が高まる。
The
図9に示すように、冷却部4を複数、冷却対象0の放熱面に沿ってマトリックス状に配置し、それぞれ冷却板1(冷却部4)間を配管5で接続することで、大型の冷却板を模擬することができる。また、冷却対象0の放熱面である曲面に対応する曲面は、二つの冷却部4の一方を他方に対し、傾斜させて支持することで得ることができる。そして、これらの冷却板1(冷却部4)群を冷却対象0の放熱面に接触させることにより、放熱面全体を冷却できる。
As shown in FIG. 9, a large number of
冷却部4の枚数は、図9に図示するように行方向に3枚、列方向に3枚の9枚だけでなく、冷却対象0と冷却部1(冷却部4)の大きさに応じて適宜選択可能であり、大きな放熱面に対しては冷却板の大型化に加え冷却板の数を増やすことで対応でき、複雑な形状の放熱面に対しては、より多くの小型の冷却部4を用いることで対応できる。冷却対象0の放熱面の形状を考慮した支持部9(架台9)を設ける。つまり、冷却対象0の放熱面である曲面の直線的に模擬した構造や、冷却対象0の放熱面である曲面と同じ曲面を支持部9に形成する。図9及び図10は、冷却対象0の放熱面である曲面の直線的に模擬した構造を有する支持部9(架台9)を示している。
As shown in FIG. 9, the number of the
図10では、複数設けた冷却部4ごとに冷却対象0の放熱面に接触させる昇降機構(昇降部10)をそれぞれ形成させるのではなく、冷却対象0の放熱面の形状を考慮した支持部9(架台9)を設け、その上に複数の冷却部4を設置し(図9,図10(a))、支持部9のみを昇降部10で押し上げることで、全冷却板1(冷却部4)を同時に接触させることができる(図10(b))。もちろん、複数設けた冷却部4ごとに冷却対象0の放熱面に接触させる昇降機構(昇降部10)を形成してもよいが、図9及び図10に記載の昇降部10のようにすることで、複数の冷却部4の押し上げ構造が簡素化され、冷却対象0に対する冷却部4の着脱が容易となる。
In FIG. 10, the elevating mechanism (elevating unit 10) for contacting the heat radiating surface of the
さらに、冷却対象0の放熱面の形状を考慮した支持部9(架台9)を設けているので、冷却部4の形状を統一することが容易であるので、冷却部4の製作コストを低減できる。また、支持部9の形状を放熱面の形状に対応させ、冷却対象0が、載置されたとき、又は、押し当てられたときに冷却対象0と接触する面が曲面状に変形するもの、或いは、該曲面状の面の曲率と同じ曲率の曲面を冷却対象0が載置される又は押し当てられる面を熱伝導部材3sが有するものであれば、熱伝導部材3sの厚さを小さくし、熱抵抗を下げることにより、より高い冷却能力を得ることができる。
Furthermore, since the support portion 9 (the gantry 9) is provided in consideration of the shape of the heat radiating surface of the
図10に複数の冷却部4間をつなぐ配管5接続構造の例を示す。図10(a)は、複数の冷却部4を配管5で直列に接続した例であり、模擬した大型の冷却板内の温度は、配管5のルートに沿って入口から出口に向かうにつれ冷媒の温度が高くなる。よって、冷却対象0の放熱面の温度が高い部分に接触させる冷却部4を配管5の出口近傍になるように接続し、放熱面の温度が比較的低い部分に、接触させる冷却部4を配管5の入口近傍になるように接続すれば、効率よく冷却できる。
FIG. 10 shows an example of a
一方、図10(b)は、複数の冷却部4を配管5で並列に接続することにより、模擬した大型の冷却板内の冷媒の温度分布が入口側で低温、出口側で高温となり、冷却部4と同一形状の1枚の大型の冷却板を模擬した構造を有する冷却装置になる。以上より、冷却対象0の放熱面の温度分布に合わせて、冷却部4間の配管5の接続を決定することにより、効率的に冷却を行うことができる。
On the other hand, in FIG. 10B, by connecting a plurality of
また、実施の形態2に係る冷却装置は、配管5が、複数の冷却部4(冷却板1)のうち、所定の数ごとに異なる系統で配設してもよいが、系統ごとの冷却部4(冷却板1)の枚数や行方向及び列方向の枚数は互いにそろえておく方が実用的である。この例を図12及び13に示す一系統が行方向に3枚、列方向に3枚の9枚の冷却部4(冷却板1)を有する場合を用いて説明する。図12及び13から分かるように、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものとなっているので、模擬した大型の冷却板内の冷媒の温度分布が入口側で低温、出口側で高温となることが隣り合う系統同士で、ある程度は相殺されるので、全体的に、均一若しくは均一に近い冷却機能を得ることができる。
In the cooling device according to the second embodiment, the
なお、図13に示す配列では、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が、列方向では、冷却部4の配列だけで、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものなるが、行方向では、冷却部4の配列だけでは、そうならないので、図13における系統1の冷媒流入側と系統3の冷媒流出側との配管を同じ方向(側)に曲がったものを使用することで、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものとする必要がある。同じく、図13における系統2の冷媒流出側と系統4の冷媒流入側との配管を同じ方向(側)に曲がったものを使用することで、隣り合う系統同士の冷媒の流れる方向が異なるものとする必要がある。
In the arrangement shown in FIG. 13, the flow direction of the refrigerant between the adjacent systems is different only in the arrangement of the
全体的に、均一若しくは均一に近い冷却機能を得ることは、系統数を増やせば増やすほど効果が高まる。よって、構造の複雑化とトレードオフして系統数を決定すればよい。なお、図12及び図13では、配管5の系統は4つとしているがこれに限るものではない。また、各系統の配管5が全て同じポンプ6に接続されていてもよいし、各系統の配管5ごとに異なるポンプ6に接続されていてもよい。
Overall, obtaining a uniform or nearly uniform cooling function increases as the number of systems increases. Therefore, the number of systems may be determined in a trade-off with the complexity of the structure. In FIG. 12 and FIG. 13, the number of systems of the
実施に形態2に係る冷却装置は、冷却板1の内部に形成され、冷媒が通過する流路2、冷却板1の片面に形成された柔軟性を有する熱伝導部材3sからなる冷却部4と、複数の冷却部4をマトリックス状に配列し、少なくとも二つの冷却板1の一方を他方に対し、傾斜させて支持する支持部9と、複数の冷却部4の流路を連結する配管5とを備えたものともいえる。熱伝導部材3sによる冷却部4と冷却対象0間の隙間の吸収代(しろ)を超える放熱面をもつ大型の冷却対象0の場合、もしくは大型の冷却対象0に対し1枚の大型の冷却部4の作成が困難である場合に好適なものといえる。
The cooling device according to
実施の形態3.
この発明の実施の形態3について、図14〜図18を用いて説明する。実施の形態3は、実施の形態1に係る冷却装置の冷却部4(冷却板1)を複数用いた場合(図5及び図6に記載のものと異なるもの)を説明する。よって、実施の形態3では実施の形態1と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態1及び3で共通する部分の説明は省略している場合がある。なお、実施の形態2に係る冷却装置に、複数の冷却部4の支持角度を所定の範囲で変更が可能なものとする支持角度可変部が追加されたものが、実施の形態3に係る冷却装置に相当する。よって、実施の形態3では実施の形態2と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態3では、実施の形態2及び3で共通する部分の説明は省略している場合がある。図14の点線内は、一つの冷却部4を拡大したものである。
図14〜18において、11は複数の冷却部4(冷却部1)の支持角度を所定の範囲で変更が可能なものとする支持部(支持角度可変部)であり、支持部11(支持角度可変部11)は、冷却部4(冷却部1の背面)をボールジョイント11jとサスペンション12とにより支持するものであり、冷却部4(冷却部1)を支持する機構としては、実施の形態2における支持部9の一部に相当する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
14-18, 11 is a support part (support angle variable part) which can change the support angle of the some cooling part 4 (cooling part 1) in the predetermined range, and the support part 11 (support angle) The variable unit 11) supports the cooling unit 4 (the back surface of the cooling unit 1) by the ball joint 11j and the suspension 12, and a mechanism for supporting the cooling unit 4 (cooling unit 1) is described in the second embodiment. This corresponds to a part of the
図14〜18では、ボールジョイントのボール部分を冷却部4側に配置されたものを図示しているが、ボールジョイントのボール部分を支持部9側に配置してもよい。ボールジョイントのボール部分を支持部9側に配置した場合は、サスペンション12の長さ分だけ、冷却部4の支持角度を変更する所定の範囲を広げることができる。また、ボールジョイントのボール部分を冷却部4側に配置した場合は、冷却部4の支持角度を変更する所定の範囲は狭まるが、複数の冷却部4を密にマトリックス状に配列することができる。冷却部4が可動するので、それぞれ冷却板1(冷却部4)間を柔軟性のある配管5で接続することで、大型の冷却板を模擬する。
In FIGS. 14 to 18, the ball portion of the ball joint disposed on the cooling
実施の形態3に係る冷却装置は、図14に示すように、冷却部4の底面(背面)にボールジョイント11jとサスペンション12が取り付き、それぞれの冷却板1(冷却部4)のサスペンション12は、一つの支持部9に設置されている。この支持部9には、実施の形態2と同様に、昇降部10(伸縮部10)が形成されている。冷却部4は、ボールジョイント11jとサスペンション12により、冷却部4の回転と高さ方向の調整ができる構造となっている。また、冷却板1間を柔軟性のある配管5で接続することで、冷却板は周囲の冷却板の姿勢に拘束されずに自由に動くことができる。
As shown in FIG. 14, the cooling device according to
支持部9を昇降部10で押し上げることにより、複数の冷却部4がそれぞれ、ボールジョイント11jにより冷却部4が冷却対象0の放熱面に沿う向きに回転(首振り)し、サスペンション12により冷却部4が高さ方向に適宜移動するため、支持部9を押し上げる動作のみで全冷却板1が自動的に放熱面に沿うように接触し、冷却を行うことができる。また、冷却板1を小さくし、数を増やすことで、より複雑な形状に対応できる。
When the
次に、実施の形態3に係る冷却装置において、配管5が可撓性を有することで得られる効果を図15〜図18を用いて説明する。図15に示す冷却部4(冷却板1)の位置を冷却部4が冷却対象0の放熱面に沿う向きの定常状態とする。図15では配管5は屈曲していない。図16は、実施の形態3に係る冷却装置の隣り合う冷却部4が180°以内の角度を持って互いに傾斜している場合を示しており、このような位置関係に隣り合う冷却部4が配置されても、配管5が下方に屈曲することで、配管の冷媒搬送に支障をきたさない。
Next, in the cooling device according to the third embodiment, effects obtained by the
図17は、実施の形態3に係る冷却装置の隣り合う冷却部4が180°以上の角度を持って互いに傾斜している場合を示しており、このような位置関係に隣り合う冷却部4が配置されても、配管5が上方に屈曲することで、配管の冷媒搬送に支障をきたさない。
FIG. 17 shows a case where the
図18は、実施の形態3に係る冷却装置の隣り合う冷却部4が同じ方向に傾斜している場合を示しており、このような位置関係に隣り合う冷却部4が配置されても、配管5がS字状に屈曲することで、配管の冷媒搬送に支障をきたさない。
FIG. 18 shows a case where the
図16,図17,図18に示す配管5の屈曲形状は、あくまでも一例であり、配管の材料や冷媒の流入によっては異なる例もありうる。また、図15では、配管5が直線状になっているもの図示しているが、図16に示す配管5のように屈曲した(垂れ下がった)状態を冷却部4が冷却対象0の放熱面に沿う向きの定常状態としてもよい。
The bent shape of the
実施の形態2及び3に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)において、熱伝導部材3sを使用する場合、複数の冷却部4(冷却板1)に亘って、一枚の熱伝導部材3sを載置(接着)させてもよい。もちろん、実施の形態1に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)において、複数の冷却部4(冷却板1)を使用する場合も同様である(例えば、図5に記載の冷却装置)。 In the cooling device (external liquid cooling device) according to the second and third embodiments, when the heat conductive member 3s is used, the single heat conductive member 3s extends over the plurality of cooling units 4 (cooling plates 1). May be placed (adhered). Of course, the same applies to the case where a plurality of cooling units 4 (cooling plates 1) are used in the cooling device (external liquid cooling device) according to the first embodiment (for example, the cooling device shown in FIG. 5).
以上、実施の形態1〜3に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)は、熱伝導部材3sを使用した場合、冷却板1上に柔軟性があり、さらに片面非粘着の特性をもつ高熱伝導材料(熱伝導部材3s)を接着させ、冷却板1を介して熱伝導部材3sを曲面もしくは凹凸形状などの放熱面をもつ冷却対象0に接触させることにより、熱伝導部材3sが冷却対象0と冷却板1との隙間を埋め、常に十分な熱交換面積を確保でき、取り外し可能なものであるといえる。
As described above, the cooling devices (external liquid cooling devices) according to the first to third embodiments are flexible on the
実施の形態1〜3に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)を構成する冷却板1の吸熱面に柔軟性のある熱伝導部材3sを接着させる。さらに、冷却対象0の放熱面に接触する側を非粘着の材料を選定することによって、接触後、取り外しを容易に行うことができる。接触する材料が柔軟であるため、放熱面側の曲面の形状にかかわらず、十分な接触面積を得ることができ、高い冷却性能の実現が可能である。よって、実施の形態1〜3に係る発明では、容易に運用可能な高性能な外付の液冷冷却装置を構成できる。さらに、複数の冷却板を発熱体に沿って並べ、冷却板間を柔軟性のある配管5で接続することにより、大型の冷却板1を模擬でき、大型の冷却対象0に対して冷却可能となる。
A flexible heat conducting member 3s is bonded to the heat absorbing surface of the
実施の形態1〜3に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)では、熱伝導部材3sを使用した場合、冷却板1(曲面部3)を冷却対象0に接触させる際に、熱伝導部材3sを冷却板1(曲面部3)と冷却対象0との間に挟みこむようにしてもよい。つまり、冷却板1(曲面部3)と熱伝導部材3sとが別体になっていてもよい。また、冷却対象0の放熱面、つまり、冷却板1(曲面部3)と接触する面において冷却対象0に熱伝導部材3sを形成してもよい。もちろん、実施の形態2及び3に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)における複数の冷却部4(冷却板1)に亘って、一枚の熱伝導部材3sを冷却板1(曲面部3)と冷却対象0との間に挟みこむようにしてもよい。
In the cooling device (external liquid cooling device) according to the first to third embodiments, when the heat conducting member 3s is used, when the cooling plate 1 (curved surface portion 3) is brought into contact with the object to be cooled 0, the heat conducting member. 3s may be sandwiched between the cooling plate 1 (curved surface portion 3) and the object to be cooled 0. That is, the cooling plate 1 (curved surface portion 3) and the heat conducting member 3s may be separated. Further, the heat conducting member 3s may be formed on the
実施の形態1〜3に係る冷却装置(外付液冷冷却装置)は、冷却板1の内部に形成され、冷媒が通過する流路2、冷却板1の片面に形成された、柔軟性を有する熱伝導部材3s、又は、曲面部3からなる冷却部4、或いは、冷却板1の内部に形成され、冷媒が通過する流路2、冷却板1の片面に形成された曲面部3と該曲面部3に形成された柔軟性を有する熱伝導部材3sからなる冷却部4を備えたものといえる。
The cooling device (external liquid cooling device) according to the first to third embodiments is formed inside the
0・・冷却対象(冷却対象物,発熱体,帯熱体)、1・・冷却板、4a・・第1の板(上板)、1b・・第2の板(下板)、1c・・締結具(締結用ねじ)、1d・・締結孔(締結用ねじ穴)、1f・・フィン、2・・流路、2w・・開口、3・・曲面部(熱伝導部材3sが形成された曲面部,熱伝導部材3sが形成された平坦部)、3s・・熱伝導部材、4・・冷却部、5・・配管、6・・ポンプ、7・・固定具、7a・・固定具(固定用ねじ)、7b・・固定具(固定用ガイド)、8・・固定部(固定用ベルト)、9・・支持部(架台)、10・・昇降部(ジャッキ,ウインチ,伸縮部)、11・・支持部(支持角度可変部)、11j・・ボールジョイント、12・・サスペンション。 0..Cooling object (cooling object, heating element, heating element), 1..Cooling plate, 4a..First plate (upper plate), 1b..Second plate (lower plate), 1c. · Fasteners (fastening screws), 1d · · Fastening holes (fastening screw holes), 1f · · Fins · · · Channels, 2w · · Openings · · · Curved portions (3s of heat conducting member is formed Curved surface part, flat part on which heat conducting member 3s is formed), 3s .. heat conducting member, 4 .. cooling part, 5 .. piping, 6 .. pump, 7 .. fixing tool, 7 a. (Screw for fixing), 7b ... Fixing tool (fixing guide), 8 ... Fixing part (fixing belt), 9 ... Supporting part (frame), 10 ... Lifting part (jack, winch, expansion / contraction part) , 11.. Support part (support angle variable part), 11 j... Ball joint, 12.
Claims (7)
前記冷却板は、柱状である冷却対象の放熱面のうち任意の位置に前記曲面部を内側に向けて円環状に複数配置され、該複数の冷却板を含めて前記冷却板の形状に沿って変形する固定用ベルトによって前記冷却対象が縛られ、
前記配管は、前記冷却板において前記固定用ベルトと接触する面と交差する面に形成された開口を介して前記流路と接続された冷却装置。 A cooling plate in which the first plate and the second plate are configured to overlap each other, a flow path formed inside the cooling plate, through which the refrigerant passes, and the opposite side of the first plate to the second plate comprising of a curved portion formed on the surface, and connecting the channel of the plurality of cooling plates to form a circulation path of the refrigerant, and a pipe having flexibility,
A plurality of the cooling plates are arranged in an annular shape with the curved surface portion facing inward at an arbitrary position of the heat radiation surface to be cooled in a columnar shape, and include the plurality of cooling plates along the shape of the cooling plate. the cooling target is bound by a fixing belt deformation,
The said piping is a cooling device connected with the said flow path through the opening formed in the surface which cross | intersects the surface which contacts the said fixing belt in the said cooling plate .
前記冷却板は、柱状である冷却対象の放熱面のうち任意の位置に前記曲面部を内側に向けて円環状に複数配置され、該複数の冷却板を含めて前記冷却板の形状に沿って変形する固定用ベルトによって前記冷却対象が縛られ、
前記配管は、前記冷却板において前記固定用ベルトと接触する面と交差する面に形成された開口を介して前記流路と接続された冷却装置。 A cooling plate, a flow path formed inside the cooling plate, through which the refrigerant passes, a curved surface portion formed on one side of the cooling plate, and the flow paths of the cooling plates are connected to each other. Forming a circulation path, and having a flexible pipe ,
A plurality of the cooling plates are arranged in an annular shape with the curved surface portion facing inward at an arbitrary position of the heat radiation surface to be cooled in a columnar shape, and include the plurality of cooling plates along the shape of the cooling plate. the cooling target is bound by a fixing belt deformation,
The said piping is a cooling device connected with the said flow path through the opening formed in the surface which cross | intersects the surface which contacts the said fixing belt in the said cooling plate .
かつ、前記円環状に複数配列された前記冷却板のうち隣り合う前記冷却板同士が対向する面と交差する面に、 And in the surface intersecting the surface where the adjacent cooling plates are opposed to each other among the cooling plates arranged in a ring shape,
形成された請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の冷却装置。The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling device is formed.
前記熱伝導部材と接触する前記冷却板の面は、前記熱伝導部材の曲面状の面の曲率以下の曲率を有する曲面である請求項6に記載の冷却装置。 The cooling device according to claim 6, wherein a surface of the cooling plate in contact with the heat conducting member is a curved surface having a curvature equal to or less than a curvature of a curved surface of the heat conducting member.
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