專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱效率良好的熱交換器，尤其涉及一種對(duì)在散熱翼 片間流動(dòng)的冷卻用空氣的流動(dòng)進(jìn)行減速來(lái)提高與翼片間的熱交換的、由底
板(baseplate)和散熱翼片構(gòu)成的熱交換器。
背景技術(shù)：
由于CPU、元件等的發(fā)熱量、發(fā)熱密度的增大，需求一種散熱效率良 好的高性能的熱交換器。目前， 一直利用由制造成本低廉的鋁的擠壓型材 構(gòu)成的熱交換器。由擠壓型材構(gòu)成的熱交換器，由于底板和散熱翼片形成 一體，因此容易制造。另外，底板和散熱翼片分開(kāi)制造，在底板的一側(cè)的 面上接合散熱翼片來(lái)制造熱交換器。
圖6是表示現(xiàn)有的熱交換器的立體圖。如圖6所示，現(xiàn)有的熱交換器 100具有 一側(cè)的面上熱連接發(fā)熱零件的底板102、和在底板的另一側(cè)的 面上熱連接的多個(gè)板狀散熱翼片103。
現(xiàn)有的熱交換器100，從一側(cè)的端部在底板的長(zhǎng)度方向上由風(fēng)扇等如 符號(hào)108所示吹冷卻用空氣，將從發(fā)熱零件經(jīng)由底板向板狀散熱翼片傳導(dǎo) 的熱向大氣中散熱。在沿底板的長(zhǎng)度方向熱連接有多個(gè)發(fā)熱零件的情況 下，為了使這些多個(gè)發(fā)熱零件的熱散發(fā)，大量的冷卻用空氣從一側(cè)的端部 被吹向板狀散熱翼片間(參照日本特開(kāi)平7—15160號(hào)公報(bào))。
在上述的在底板的一側(cè)的面上熱連接有多個(gè)板狀散熱翼片的熱交換 器中， 一般的，被供給的冷卻用空氣的量由各裝置決定。如果板狀散熱翼 片的長(zhǎng)度長(zhǎng)，板狀散熱翼片的間隔小，則會(huì)產(chǎn)生冷空氣碰到前面的翼片但 冷空氣不能碰到里面的翼片的狀態(tài)。另一方面，如果使板狀散熱翼片的間 隔變大，期待冷卻效率，使大量的冷卻空氣流在高速下吹向翼片，由于空 氣只通過(guò)翼片間的中央部，產(chǎn)生熱交換進(jìn)行得不充分的狀態(tài)。因此，在現(xiàn)
有的冷卻熱交換器的方法中，具有如下問(wèn)題點(diǎn)，即，無(wú)法有效冷卻遍及縱 深而配置的多個(gè)發(fā)熱零件的熱、尤其是下風(fēng)的發(fā)熱零件的熱。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效冷卻遍及縱深而配置的多 個(gè)發(fā)熱零件的散熱效率良好的熱交換器。
發(fā)明者為了解決上述現(xiàn)有的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)的研究。其結(jié)果確定了 若降低在板狀翼片間流動(dòng)的冷卻空氣的流速，使溫度邊界層(即，在空氣 流通過(guò)翼片間時(shí)，翼片的熱被傳遞，空氣流的一部分的溫度上升，在與不 受翼片的熱影響的空氣流的部分之間產(chǎn)生邊界。將此時(shí)的邊界層稱為溫度 邊界層)重合，則能使熱交換器的板狀翼片的表面的溫度接近于在翼片的 出口側(cè)的溫度。
艮P，確定了即使向板狀翼片間盡量地吹入高速的冷卻空氣流，冷卻 空氣流的相當(dāng)一部分也與熱交換無(wú)關(guān)而只是簡(jiǎn)單地通過(guò)板狀翼片間，為了 提高散熱效率，必須對(duì)板狀翼片的間隔、板狀翼片的長(zhǎng)度、在板狀翼片間 流動(dòng)的冷卻空氣的流速的關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?。本發(fā)明，基于上述研究成 果而提出。
本發(fā)明的熱交換器的第l方式是如下的熱交換器，其具有底板部， 其在一側(cè)的面上熱連接有至少l個(gè)發(fā)熱零件；至少l個(gè)的翼片部，其由沿 著所述底板部的另一側(cè)的面的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置、并與底板 熱連接的多個(gè)翼片構(gòu)成；入口部，其向所述至少l個(gè)的翼片部分別送入冷 卻用空氣；擋板部及隔板部，其引導(dǎo)所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在所述 至少1個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致均勻地 流動(dòng)；以及排出口，其排出冷卻用空氣。
本發(fā)明的熱交換器的第2方式是如下的熱交換器，其具有由多個(gè)翼 片構(gòu)成的至少l個(gè)的翼片部；入口部，其向所述至少l個(gè)的翼片部分別送 入冷卻用空氣；擋板部及隔板部，其引導(dǎo)所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在 所述至少1個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致均 勻地流動(dòng)；以及排出口，其排出冷卻用空氣。
本發(fā)明的熱交換器的第3方式是如下的熱交換器，其具有底板部，
其熱連接有至少1個(gè)發(fā)熱零件；翼片群，其配置有至少2個(gè)的翼片部，以 形成對(duì)在翼片間流動(dòng)的冷卻用空氣的流速進(jìn)行減速的構(gòu)造，所述至少2個(gè) 的翼片部沿著所述底板部的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置，并由與所述 底板熱連接的多個(gè)翼片構(gòu)成；入口部，其向所述至少2個(gè)的翼片部分別送 入冷卻用空氣；以及排出口，其排出冷卻用空氣，配置所述翼片群以引導(dǎo) 所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在所述至少2個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻 用空氣在各翼片間減速而大致均勻地流動(dòng)。
本發(fā)明的熱交換器的第4方式是如下的熱交換器，其使對(duì)所述冷卻用 空氣的流速進(jìn)行減速的構(gòu)造，以從所述入口部向所述排出口逐漸變窄的方 式配置成八字形。
本發(fā)明的熱交換器的第5方式是如下的熱交換器，所述翼片群，以從 所述入口部向所述排出口逐漸變窄的方式配置成八字形，在所述翼片群的 所述排出口側(cè)還具有在所述底板的長(zhǎng)度方向上配置的另外的至少1對(duì)翼 片。
本發(fā)明的熱交換器的第6方式是如下的熱交換器，所述至少1個(gè)的翼 片部由l個(gè)翼片部構(gòu)成，所述隔板部被配置在所述翼片部的兩側(cè)端部，所 述擋板部被配置在最近端部及最遠(yuǎn)端部的翼片的附近。
本發(fā)明的熱交換器的第7方式是如下的熱交換器，所述至少1個(gè)的翼 片部由沿所述底板的寬度方向配置的多個(gè)翼片部構(gòu)成，所述隔板部被配置 在所述翼片部之間及兩外側(cè)端部，所述擋板部被配置在各翼片部的最近端 部及最遠(yuǎn)端部的翼片的附近。
本發(fā)明的熱交換器的第8方式是如下的熱交換器，從所述入口以高速
送入散熱器的冷卻用空氣沿著一通路流動(dòng)，所述通路沿著所述隔板部形成 在多個(gè)翼片的一側(cè)的端部和所述隔板部之間，所述冷卻用空氣被所述擋板 部及所述隔板部引導(dǎo)而減速，在翼片間流動(dòng)，沿著在多個(gè)翼片的另一側(cè)的 端部和所述隔板部之間形成的通路流動(dòng)，從所述排出口排出。
本發(fā)明的熱交換器的第9方式是如下的熱交換器，對(duì)翼片間隔、翼片 長(zhǎng)度及在翼片間流動(dòng)的流速進(jìn)行設(shè)定，以使傳遞了所述發(fā)熱零件的熱的所 述翼片表面的溫度和在所述排出口的冷卻用空氣的溫度之差變小。
本發(fā)明的熱交換器的第10方式是如下的熱交換器，對(duì)在翼片間流動(dòng) 的所述冷卻用空氣進(jìn)行減速，以使由在翼片間流動(dòng)的所述冷卻用空氣形成 的、鄰接的翼片的各自的溫度邊界層重疊。
本發(fā)明的熱交換器的第11方式是如下的熱交換器，在設(shè)翼片間隔為d (mm)，翼片長(zhǎng)度為L(zhǎng)(m)，在翼片間流動(dòng)的流速為v(m/s)時(shí)，9.4^(17^ X3。
本發(fā)明的熱交換器的第12方式是如下的熱交換器，在設(shè)翼片間隔為d (mm)，翼片長(zhǎng)度為L(zhǎng)(m),在翼片間流動(dòng)的流速為v(m/s)時(shí)，d^9.4V^) X2。
本發(fā)明的熱交換器的第13方式是如下的熱交換器，在設(shè)翼片間隔為d (mm)，翼片長(zhǎng)度為L(zhǎng) (m)，在翼片間流動(dòng)的流速為v (m/s)時(shí)， 9々(L/v)。
本發(fā)明的熱交換器的第14方式是如下的熱交換器，在所述多個(gè)翼片 部的各處流動(dòng)的冷卻用空氣的流量及/或在翼片間流動(dòng)的冷卻用空氣的流 量不同。
本發(fā)明的熱交換器的第15方式是如下的熱交換器，所述熱交換器為 自然空冷的熱交換器。
本發(fā)明的熱交換器的第16方式是如下的熱交換器，所述熱交換器為 水冷的熱交換器。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的局部立體圖； 圖2是說(shuō)明圖1所示的方式的熱交換器的俯視圖； 圖3是說(shuō)明具有多個(gè)翼片部的本發(fā)明的其他的一個(gè)方式的熱交換器的 立體圖4是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的散熱特性的局部截面圖5是說(shuō)明現(xiàn)有的熱交換器的散熱特性的局部截面圖6是表示現(xiàn)有的熱交換器的立體圖7是說(shuō)明本發(fā)明的其他方式的局部立體圖8是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的其他的一個(gè)方式的局部立體圖9是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的其他的一個(gè)方式的俯視圖10是說(shuō)明用于本發(fā)明的熱交換器的翼片部的制造方法的一個(gè)方式
的圖11是說(shuō)明將熱交換器應(yīng)用于直接火烤用的鍋的情況的圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖對(duì)本發(fā)明的熱交換器進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的熱交換器的一個(gè)方式是如下的熱交換器，其具有底板部， 其在一側(cè)的面上熱連接有至少1個(gè)發(fā)熱零件；至少l個(gè)的翼片部，其由沿 著所述底板部的另一側(cè)的面的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置、并與底板 熱連接的多個(gè)翼片構(gòu)成；入口部，其向所述至少1個(gè)的翼片部分別送入冷 卻用空氣；擋板部及隔板部，其引導(dǎo)所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在所述 至少1個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速，而大致均勻 地流動(dòng)；以及排出口，其排出冷卻用空氣。
例如，在一個(gè)方式中，至少l個(gè)的翼片部由l個(gè)翼片部構(gòu)成，隔板部 被配置在翼片部的兩側(cè)端部，擋板部被配置在最近端部及最遠(yuǎn)端部的板狀 翼片的附近。
在以下的說(shuō)明中，對(duì)于在本發(fā)明中使用的板狀翼片、翼片部、翼片群 做如下定義。即，每個(gè)板狀翼片在圖1中是由符號(hào)3表示的翼片，所謂翼 片部如圖1所示，是指多個(gè)板狀翼片3在縱向上排列并被配置成一列的整 體。所謂翼片群是指2個(gè)翼片部配置成大致呈八字形而形成的結(jié)構(gòu)，如圖 8所示，翼片部由符號(hào)17表示，翼片群由符號(hào)18表示。
圖l是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的局部立體圖。如圖1所示，本發(fā)明的 熱交換器具有底板部2，其在背面熱連接有(未圖示的)發(fā)熱零件；翼 片部，其由沿著底板部的表面的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置的多個(gè)板 狀翼片3構(gòu)成；向翼片部3送入冷卻用空氣的入口部6;擋板部5 — 1、 5 一2及(未圖示的)隔板部，其引導(dǎo)冷卻用空氣的流動(dòng)，使得冷卻用空氣 在翼片部的各翼片伺減速，大致均勻地流動(dòng)引導(dǎo)；以及排出冷卻用空氣的 排出口 7。在圖1中，高速的空氣流從入口部6 (即表面上的入口)被送 入，低速的空氣流被送入翼片間(即實(shí)際的入口)。
圖2是說(shuō)明圖l所示的方式的熱交換器的俯視圖。如圖2所示，在底
板部2上，以規(guī)定的角度沿長(zhǎng)度方向并列配置有多個(gè)板狀翼片3。配置以 規(guī)定的間隔相鄰的板狀翼片。雖然在圖1中為了容易說(shuō)明而省略了，但隔
板部4被設(shè)置在底板部2的兩側(cè)端部。在最近前的板狀翼片及最里面的板 狀翼片上，分別設(shè)置有擋板部5 — 1、 5—2。
在熱交換器上設(shè)有送入空氣流的入口部和排出空氣流的排出口。向熱 交換器中從入口部送入高速的空氣流8。由于在最近前的板狀翼片3上安 裝有擋板部5 — 1，因此利用擋板部阻礙氣流，高速的空氣流8，沿著通過(guò) 沿底板部的長(zhǎng)度方向并列配置的多個(gè)板狀翼片的一側(cè)的端部和隔板部4形 成的通路流動(dòng)。
上述的高速的空氣流8，擊打被安裝在最遠(yuǎn)處的板狀翼片上的擋板部 5—2而打亂流動(dòng)，由擋板部5—2及隔板部4引導(dǎo)，改變方向，降低速度 形成低速的空氣流9，在板狀翼片3間流動(dòng)，在由沿底板部2的長(zhǎng)度方向 并列配置的多個(gè)板狀翼片的另一側(cè)的端部和隔板部4形成的通路處進(jìn)行合 流，從排出口 7被排出到熱交換器外(由符號(hào)ll表示)。
參照?qǐng)D4及圖5，對(duì)于本發(fā)明的熱交換器及現(xiàn)有的熱交換器的散熱特 性進(jìn)行比較說(shuō)明。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的散熱特性的局部截面圖。圖5是說(shuō)明 現(xiàn)有的熱交換器的散熱特性的局部截面圖。在圖4及圖5的各自的左側(cè)部， 表示由通過(guò)板狀翼片間的冷卻空氣流形成的溫度邊界層邊界層(即，空氣 流通過(guò)翼片之間時(shí)，翼片的熱傳遞，空氣流的一部分的溫度上升，在與不 受翼片的熱的影響的空氣流的部分之間產(chǎn)生邊界。將這時(shí)的邊界層稱為溫 度邊界層)。在圖4及圖5的右側(cè)部，表示翼片間隔和溫度分布的關(guān)系。
在圖5所示的現(xiàn)有的熱交換器中，板狀翼片3之間的間隔大，高速的 冷卻空氣流吹過(guò)板狀翼片間。即，在溫度邊界層15、 15間，存在與熱交 換無(wú)關(guān)的流動(dòng)的空氣流的空間，在翼片的表面上溫度高，與熱交換無(wú)關(guān)的 流動(dòng)的空氣流的部分以保持在冷卻空氣流的方式溫度不上升。如此，即使 向板狀翼片間吹入高速的冷卻空氣流，也會(huì)產(chǎn)生冷卻空氣流的相當(dāng)一部分 與熱交換無(wú)關(guān)，而只是簡(jiǎn)單地通過(guò)板狀翼片之間的狀態(tài)(參照符號(hào)16)。
如圖5的右側(cè)部所示，在板狀翼片的表面上溫度高，在板狀翼片之間 的中央部，溫度完全不上升。即，溫度差變得非常大。因此，即使吹入高
速的冷卻空氣流，翼片的表面的溫度也不下降，很明顯散熱效率極差。
在圖4所示的本發(fā)明的熱交換器中，不是在高速下向翼片吹入冷卻空 氣流，如果降低在板狀翼片3之間流動(dòng)的冷卻空氣的流量，使溫度邊界層
15重合，則能夠使熱交換器的板狀翼片的表面的溫度接近于在翼片的出口
側(cè)的溫度。
艮P，如圖4的右側(cè)部所示，板狀翼片的表面的溫度降低，即使在板狀 翼片間的中央部也能看到溫度的上升。即，板狀翼片的表面的溫度和翼片 間的中央部的溫度的差小，因此，翼片的表面的溫度降低，很明顯散熱效 率良好。
參照?qǐng)D4進(jìn)行說(shuō)明的散熱效率良好的熱交換器，必須適當(dāng)?shù)匾蟀鍫?翼片的間隔、板狀翼片的長(zhǎng)度、在板狀翼片間流動(dòng)的冷卻空氣的流速的關(guān) 系。
如在圖4中所示，從為了使溫度邊界層相重合(即，使溫度邊界層變 得足夠厚)的條件出發(fā)，若設(shè)板狀翼片的間隔為d (mm)，板狀翼片的長(zhǎng) 度為L(zhǎng) (m),在板狀翼片間流動(dòng)的冷卻空氣的流速為v (m/s)，則成為
d=2^(22 * 10_6 )(L / v) = 9.4 * 10_3 V(L / v)
翼片間隔d成為d^9.4V^)。
在本發(fā)明中，dS9.4VP^)x3。更優(yōu)選的是d^9.4V5^)X2。進(jìn)一步 優(yōu)選的是d^9.4V(T7^。本發(fā)明的本質(zhì)在于適當(dāng)?shù)匾笠砥螤睢L(fēng)速。 為了便于說(shuō)明，利用翼片的表面是平面的平板翼片進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明 的效果不僅限于平板翼片。格子型翼片、滾花翼片(在表面上添加凹凸的 翼片)、銷翼片、在上風(fēng)和下風(fēng)方向上具有起伏的翼片等也明顯地起到相 同效果。
對(duì)于圖4及圖5所示的U字型的曲線進(jìn)行以下的詳細(xì)說(shuō)明。 若設(shè)距離翼片入口的長(zhǎng)度為x、距離翼片表面的距離為y、空氣溫度 為T(mén)(x,t)，翼片溫度為T(mén)0，主流的流速為v，熱擴(kuò)散率為a'，則空氣溫
度和翼片溫度的關(guān)系可由
T (x，t) =T0*erfc(z)， z=y/2"(a'x/v) 表示。其中，z表示距離翼片的實(shí)質(zhì)的距離。
并且，若考慮來(lái)自相鄰的翼片的影響，設(shè)翼片間隔為d，則成為
T (x,t) = TO* (erfc(z)十erfc(z' ))， z'—d—y)/2，獲得圖4、 圖5所示的U字型的曲線。
如上所述，距離翼片的實(shí)質(zhì)的距離z，可以認(rèn)為是z二y/2/V(^)，因 此可以將該值作為參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
翼片的平均溫度相對(duì)于排氣溫度的倍率，z=3時(shí)為2.65倍，z=2時(shí)為 1.79倍，z=l時(shí)為1.12倍。
優(yōu)選z〈3，更優(yōu)選z〈2，最優(yōu)選z〈1。
作為典型的值，翼片間隔為0.5mm lmm，翼片厚度為lmm 2mm， 翼片厚度被選定為翼片間隔的2倍左右。
另外，作為翼片長(zhǎng)度多采用3 20mm左右。而且，這只是表示一例， 并非是限定本發(fā)明發(fā)揮效果的范圍。
本發(fā)明的熱交換器的其他的一個(gè)方式是如下的熱交換器，其具有底 板部，其在一側(cè)的面上熱連接有發(fā)熱零件；多個(gè)翼片部，其由沿底板部的 另一側(cè)面的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置的多個(gè)板狀翼片構(gòu)成；入口 部，其向多個(gè)翼片部分別送入冷卻用空氣；擋板部及隔板部，其引導(dǎo)冷卻 用空氣的流動(dòng)，使得在多個(gè)翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減 速而大致均勻地流動(dòng)；以及排出冷卻用空氣的排出口。
多個(gè)翼片部沿底板的寬度方向配置，隔板部被配置在翼片部之間及兩 外側(cè)端部，擋板部與各翼片部的最近端部及最遠(yuǎn)端部的板狀翼片連接而配 置。
圖3是說(shuō)明具有多個(gè)翼片部的本發(fā)明的其他的一個(gè)方式的熱交換器的 立體圖。如圖3所示，該方式的熱交換器IO，是在底板的寬度方向上并列 配置有多個(gè)參照?qǐng)D1說(shuō)明了的熱交換器1，該熱交換器1被隔板部及擋板 部包圍，并且沿底板的長(zhǎng)度方向配置有多個(gè)板狀翼片。
艮P， 一種熱交換器具有底板部2，其在一側(cè)的面上熱連接有(未圖 示的)發(fā)熱零件；多個(gè)翼片部，其由沿底板部的另一側(cè)面的長(zhǎng)度方向以規(guī) 定的角度并列配置的多個(gè)板狀翼片3構(gòu)成；入口部6，其向多個(gè)翼片部分 別送入冷卻用空氣；擋板部5 — 1、 5—2及隔板部4，其引導(dǎo)冷卻用空氣的 流動(dòng)，使得在多個(gè)翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致 均勻地流動(dòng)；以及排出冷卻用空氣的排出口 7。
艮P，多個(gè)翼片部3沿底板2的寬度方向被配置，隔板部4被配置在翼 片部3之間及兩外側(cè)端部，擋板部5 — 1、 5—2與各翼片部的最近端部及 最遠(yuǎn)端部的板狀翼片連接被配置。
熱交換器IO，在通過(guò)隔板部隔開(kāi)的空間內(nèi)，在底板的寬度方向上并列 配置有散熱部件，所述散熱部件沿長(zhǎng)度方向配置有多個(gè)板狀翼片。在每個(gè) 散熱部件上，從各自的入口部送入高速的空氣流8。由于在最近前的板狀 翼片3上安裝有擋板部5 — 1，因此由擋板部阻礙流動(dòng)，高速的空氣流8， 沿著通過(guò)沿底板部的長(zhǎng)度方向并列配置的多個(gè)板狀翼片的一側(cè)的端部和 隔板部4形成的通路流動(dòng)。
上述的高速的空氣流8,擊打被安裝在最遠(yuǎn)處的板狀翼片上的擋板部 5—2而打亂流動(dòng)，由擋板部5—2及隔板部4引導(dǎo)，改變方向，降低速度 行程低速的空氣流9，在板狀翼片3間流動(dòng)，在由沿底板部2的長(zhǎng)度方向 并列配置的多個(gè)板狀翼片的另一側(cè)的端部和隔板部4形成的通路處進(jìn)行合 流，從排出口7被排出到熱交換器外。如此在沿長(zhǎng)度方向被配置的多個(gè)板 狀翼片的全部之間，冷的冷卻用空氣流動(dòng)。
在該方式的熱交換器中，如參照?qǐng)D4說(shuō)明的那樣，也要求板狀翼片的 間隔、板狀翼片的長(zhǎng)度、在板狀翼片間流動(dòng)的冷卻空氣的流速的關(guān)系，散 熱效率良好。即，如上所述，若設(shè)板狀翼片的間隔為d (mm)，板狀翼片 的長(zhǎng)度為L(zhǎng) (m)，在板狀翼片間流動(dòng)的冷卻空氣的流速為v (m/s)，則 dS9.4V(T7^X3。更優(yōu)選的是d^9.4V5^]X2。最優(yōu)選的是9.4V5^)。
通過(guò)利用圖3所示方式的熱交換器，不僅是沿底板的長(zhǎng)度方向的多個(gè) 發(fā)熱零件的散熱，還可以有效進(jìn)行在寬度方向上配置的多個(gè)發(fā)熱零件的散 熱，適合各種發(fā)熱零件的冷卻、散熱，其適用范圍擴(kuò)大。
圖7 (a)是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的其他方式的局部立體圖。圖7 (b) 是俯視圖。在該方式中，擋板部5A被配置成朝向里側(cè)與板狀翼片3之間 的間隔逐漸變小，而且，在翼片上部還配置有擋板部5D。因此，冷卻用 空氣被擋板引導(dǎo)而改變方向并減速，在板狀翼片3間流動(dòng)。在圖7 (a)所 示的方式中，板狀翼片3相對(duì)于風(fēng)向(從近前朝向里側(cè))呈直角配置。板 狀翼片3如圖7 (b)所示也可以相對(duì)于風(fēng)向傾斜配置。
艮P，如圖7所示，通過(guò)在翼片上部還設(shè)置擋板，可以將翼片的高度設(shè)
定成低于圖l所示的方式中的空氣取入口，翼片效率變高，在熱特性上更 加優(yōu)選。
另外，以促進(jìn)熱傳遞為目的，在翼片附近設(shè)置棒狀的部件，或在翼片
上開(kāi)設(shè)l個(gè)或多個(gè)槽，將流路做成曲柄狀(2個(gè)L字狀)也能呈現(xiàn)效果。
圖8是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的其他的一個(gè)方式的局部立體圖。如圖 S所示，在底板部2上，在縱向上以規(guī)定間隔配置有多個(gè)板狀翼片3，從 而形成翼片部17。上述2個(gè)翼片部17相對(duì)于入口部配置成八字形，從而 形成由1對(duì)翼片部構(gòu)成的翼片群18。八字形被配置成，沿冷卻用空氣(高 速)8從入口部向排出口逐漸變窄。若八字的頂部分的板狀翼片相互接觸 進(jìn)行配置，則鄰接的板狀翼片的橫方向的間隔被關(guān)閉，冷卻用空氣的流動(dòng) 在橫方向上被引導(dǎo)。如圖8所示，通過(guò)使位于由l對(duì)翼片部構(gòu)成的翼片群 18的左側(cè)的最前方的板狀翼片3和位于鄰接的翼片群18的右側(cè)的最前方 的板狀翼片3相接觸配置，由此可以將冷卻用空氣的流動(dòng)引導(dǎo)向八字形的
如上所述，若在底板部上并列配置由l對(duì)翼片部構(gòu)成的翼片群18，則 不必使用擋板部及隔板部，也能使高速的冷卻用空氣8在各翼片間減速且 大致均勻地流動(dòng)。
圖9是說(shuō)明本發(fā)明的熱交換器的其他的一個(gè)方式的俯視圖。如圖9所 示，在該方式中，參照?qǐng)D8說(shuō)明了的方式(即，2個(gè)翼片部17相對(duì)于入 口部呈八字形配置而形成的由1對(duì)翼片部構(gòu)成的翼片群18)的八字的頂部 分的鄰接的板狀翼片3的橫方向的間隔打開(kāi)，在其排出口側(cè)設(shè)置有沿高速 的冷卻用空氣的氣流8被配置的l對(duì)翼片(即，直行翼片)19。即使在設(shè) 置有直行翼片的情況下，在熱設(shè)計(jì)上關(guān)于參數(shù)z，由于同等地設(shè)計(jì) z=y/2/V(^]，因此性能也不會(huì)下降。即，在該方式中，也不必使用擋板 部及隔板部，如符號(hào)9所示，也能使高速的冷卻用空氣8在各翼片間減速 且大致均勻地流動(dòng)。另外，若像這樣設(shè)置直行翼片，則即使在風(fēng)速發(fā)生變 化的情況下也能使熱性能穩(wěn)定。
圖10是說(shuō)明用于本發(fā)明的熱交換器的翼片部的制造方法的一個(gè)方式 的圖。如圖10 (a)所示，通過(guò)擠壓成形等的方法，形成一種板狀翼片3， 所述板狀翼片3在各個(gè)面上分別具有形成嵌合構(gòu)造的突起部21及凹部20。
其次，將多個(gè)板狀翼片，使突起部21嵌合于鄰接翼片的凹部20。所謂底 板部2如符號(hào)D所示，與板狀翼片的基部熱連接以使熱傳導(dǎo)良好。如符號(hào) E所示，嵌合構(gòu)造成為防止焊料上升的構(gòu)造。另外，除了擠壓成形外，可 以對(duì)于鋁材通過(guò)沖壓加工(熱間或冷間)形成翼片，可以層疊將板沖孔加 工成沖孔金屬(punching metal)狀后的板來(lái)形成翼片部分。而且也可以通 過(guò)機(jī)械加工形成翼片，通過(guò)對(duì)厚板狀的鋁材進(jìn)行沖壓加工(熱間或冷間)， 也能采用使棒狀的翼片立在基底上的加工。首先如圖10 (a)所示，在鄰 接翼片的凹部20上嵌合突起部21，其次，如圖10 (b)所示，將被嵌合 的翼片在以符號(hào)F表示的寬度上切斷作為翼片部使用。另外F例如為3 20mm左右的尺寸。典型的尺寸為翼片間隔0.5mm，翼片厚度1 3mm，翼片長(zhǎng)度3 7mm，翼片高度3 60mm，[翼片厚度]/[翼片間隔]=1 3。另夕卜，相對(duì)于 在散熱器(heatsink)入口的冷卻風(fēng)的方向，有時(shí)將翼片的方向設(shè)置成30 °左右，也有時(shí)通過(guò)將在散熱器入口的翼片的外觀上的厚度相對(duì)于入口整 體限制在30%左右，從而實(shí)現(xiàn)壓力損失降低。但這只不過(guò)是一個(gè)例子，并 不是限定本發(fā)明發(fā)揮效果的范圍。圖11是說(shuō)明將熱交換器應(yīng)用于直接火烤用的鍋的情況的圖。圖ll(a) 表示翼片22。在底板部2上以規(guī)定的間隔配置有翼片3。圖ll (b)表示 將翼片設(shè)置在直接火烤用的鍋的下側(cè)進(jìn)行熱交換的狀態(tài)。如圖11 (b)所 示，例如，將配置成八字形的翼片對(duì)，以八字的頂部朝向鍋的外周的方式 配置成星型。通過(guò)像這樣配置在直接火烤用的鍋的下側(cè)，能使熱交換的效 率提高30 50%，能使燃料(或柴火)的使用量降低1/2 2/3，作為地球溫暖化對(duì)策的一環(huán)對(duì)削減C02也能做出貢獻(xiàn)。另外上述熱交換器也可以是獨(dú)立于鍋的其他部件，可以只在使用時(shí)接觸利用。本發(fā)明的熱交換器，還可以應(yīng)用于自然空冷、水冷的任一種的交換器 中。即，在自然空冷下，能使被交換的熱量提高10%。另外在水冷的熱交 換器中，能使熱傳遞率提高25%。典型的尺寸為翼片間隔2mm，翼片厚度1 3mm，翼片長(zhǎng)度3 7mm， 翼片高度3 60mm，[翼片厚度]/[翼片間隔]=1 2。這只是表示一例，并 非是限定本發(fā)明發(fā)揮效果的范圍。
根據(jù)本發(fā)明，基于確定的包絡(luò)體積、確定的風(fēng)量，使發(fā)熱零件的溫度 下降，并且也能使流體的壓力損失降低。即、在同一包絡(luò)體積下冷卻能力 高，在上風(fēng)下風(fēng)方向上不會(huì)產(chǎn)生大致溫度差即能獲得即使在下風(fēng)冷空氣也 會(huì)進(jìn)入的散熱效率良好的熱交換器。尤其，在配置翼片的底板長(zhǎng)的熱交換 器的情況下，能獲得散熱效率顯著優(yōu)良的熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，具有底板部，其熱連接有至少1個(gè)發(fā)熱零件；至少1個(gè)的翼片部，其由沿著所述底板部的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置、并與底板熱連接的多個(gè)翼片構(gòu)成；入口部，其向所述至少1個(gè)的翼片部分別送入冷卻用空氣；擋板部及隔板部，其引導(dǎo)所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在所述至少1個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致均勻地流動(dòng)；以及排出口，其排出冷卻用空氣。
2. —種熱交換器，具有 由多個(gè)翼片構(gòu)成的至少1個(gè)的翼片部；入口部，其向所述至少l個(gè)的翼片部分別送入冷卻用空氣； 擋板部及隔板部，其引導(dǎo)所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在所述至少1個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致均勻地流動(dòng)；以及排出口，其排出冷卻用空氣。
3. —種熱交換器，具有底板部，其熱連接有至少1個(gè)發(fā)熱零件；翼片群，其配置有至少2個(gè)的翼片部，以形成對(duì)在翼片間流動(dòng)的冷卻 用空氣的流速進(jìn)行減速的構(gòu)造，所述至少2個(gè)的翼片部沿著所述底板部的 長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置，并由與所述底板熱連接的多個(gè)翼片構(gòu) 成；入口部，其向所述至少2個(gè)的翼片部分別送入冷卻用空氣；以及 排出口，其排出冷卻用空氣，配置所述翼片群以引導(dǎo)所述冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在所述至少2個(gè) 的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致均勻地流動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中， 對(duì)所述冷卻用空氣的流速進(jìn)行減速的構(gòu)造，以從所述入口部向所述排 出口逐漸變窄的方式配置成八字形。
5. 如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中，所述翼片群，以從所述入口部向所述排出口逐漸變窄的方式配置成八 字形，在所述翼片群的所述排出口側(cè)還具有在所述底板的長(zhǎng)度方向上配置 的另外的至少l對(duì)翼片。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其中，所述至少1個(gè)的翼片部由1個(gè)翼片部構(gòu)成，所述隔板部被配置在所述 翼片部的兩側(cè)端部，所述擋板部被配置在最近端部及最遠(yuǎn)端部的翼片的附 近。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其中，所述至少1個(gè)的翼片部由沿所述底板的寬度方向配置的多個(gè)翼片部構(gòu) 成，所述隔板部被配置在所述翼片部之間及兩外側(cè)端部，所述擋板部被配 置在各翼片部的最近端部及最遠(yuǎn)端部的翼片的附近。
8. 如權(quán)利要求l、 2、 6、或7所述的熱交換器，其中， 從所述入口以高速送入散熱器的冷卻用空氣沿著一通路流動(dòng)，所述通路沿著所述隔板部形成在多個(gè)翼片的一側(cè)的端部和所述隔板部之間，所述冷卻用空氣被所述擋板部及所述隔板部引導(dǎo)而減速，在翼片間流 動(dòng)，沿著在多個(gè)翼片的另一側(cè)的端部和所述隔板部之間形成的通路流動(dòng)， 從所述排出口排出。
9. 如權(quán)利要求l、 2、 6、 7、或8所述的熱交換器，其中， 對(duì)翼片間隔、翼片長(zhǎng)度及在翼片間流動(dòng)的流速進(jìn)行設(shè)定，以使傳遞了所述發(fā)熱零件的熱的所述翼片表面的溫度和在所述排出口的冷卻用空氣 的溫度之差變小。
10. 如權(quán)利要求1 9的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中， 對(duì)在翼片間流動(dòng)的所述冷卻用空氣進(jìn)行減速，以使由在翼片間流動(dòng)的所述冷卻用空氣形成的、鄰接的翼片的各自的溫度邊界層重疊。
11. 如權(quán)利要求1 10的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中， 在設(shè)翼片間隔為d (mm)，翼片長(zhǎng)度為L(zhǎng) (m)，在翼片間流動(dòng)的流速為v (m/s)時(shí)，9.475^) X3。
12. 如權(quán)利要求1 10的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，在i殳翼片間隔為d (mm)，翼片長(zhǎng)度為L(zhǎng) (m)，在翼片間流動(dòng)的流速 為v (m/s)時(shí)，9.475^] X2。
13. 如權(quán)利要求1 10的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中， 在設(shè)翼片間隔為d (mm)，翼片長(zhǎng)度為L(zhǎng) (m)，在翼片間流動(dòng)的流速為v (m/s)時(shí)，g 9.47(L/v) o
14. 如權(quán)利要求1 13的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中， 在所述多個(gè)翼片部的各處流動(dòng)的冷卻用空氣的流量及/或在翼片間流動(dòng)的冷卻用空氣的流量不同。
15. 如權(quán)利要求1 14的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中， 所述熱交換器為自然空冷的熱交換器。
16. 如權(quán)利要求1 14的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述熱交換器為水冷的熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器，具有底板部，其熱連接有至少1個(gè)發(fā)熱零件；至少1個(gè)的翼片部，其由沿著底板部的長(zhǎng)度方向以規(guī)定的角度并列配置、并與底板熱連接的多個(gè)翼片構(gòu)成；入口部，其向至少1個(gè)的翼片部分別送入冷卻用空氣；擋板部及隔板部，其引導(dǎo)冷卻用空氣的流動(dòng)，使得在至少1個(gè)的翼片部的各個(gè)之中使冷卻用空氣在各翼片間減速而大致均勻地流動(dòng)；以及排出口，其排出冷卻用空氣。
文檔編號(hào)H01L23/367GK101115372SQ20071013692
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日
發(fā)明者木村直樹(shù), 秀野晃 申請(qǐng)人:古河太空鋁株式會(huì)社