液冷套及冷却装置的制作方法

1.本发明涉及液冷套。


背景技术：

2.以往，已知有用于水冷的水套。在水套中收容有散热部件。水套内部成为冷却水的流路，发热体经由散热部件被水冷(例如，参照专利文献1)。[现有技术文献][专利文献]
[0003]
专利文献1：日本特开2015-220382号公报
[0004]
在此，水套除了要求提高冷却性能之外，还要求抑制压力损失。当压力损失变大时，根据使冷却水循环的泵的性能，有时无法确保所希望的流量。或者，为了确保所希望的流量，需要采用大型、高价的泵。


技术实现要素：

[0005]
鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种能够兼顾确保冷却性能和抑制压力损失的液冷套。
[0006]
本发明的例示的液冷套，在将沿着制冷剂流动的方向的方向作为第一方向，将与第一方向正交的方向作为第二方向，将与第一方向及第二方向正交的方向作为第三方向时，具有：制冷剂流路，其在第二方向上具有宽度，并且能够在第三方向一侧配置散热部件；底面部，其位于所述制冷剂流路的第三方向另一侧；以及突起部，其从所述底面部向所述第三方向一侧突出，配置有一个或在第一方向上配置有多个。在至少一个的所述突起部的下游侧即第一方向一侧设置有向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜的第一倾斜部。所述第一倾斜部的第一方向长度比所述第一倾斜部的第一方向另一侧端处的所述突起部的第三方向高度长。
[0007]
根据本发明的例示的液冷套，能够同时实现冷却性能的确保和压力损失的抑制。
附图说明
[0008]
图1是第一实施方式的冷却装置的分解立体图。图2是第一实施方式的冷却装置的侧面剖视图。图3是表示第一实施方式的突起部的结构的侧面剖视图。图4是表示比较例的突起部的结构的侧面剖视图。图5是表示第一实施方式的变形例的突起部的结构的侧面剖视图。图6是表示第二实施方式的突起部的结构的侧面剖视图。图7是第三实施方式的冷却装置的侧面剖视图。图8是表示第三实施方式的突起部的结构的侧面剖视图。图9是表示使用各种突起部的情况下的冷却装置的模型的模拟结果的一例的图。
图10是第四实施方式的冷却装置的局部侧面剖视图。图11是第五实施方式的冷却装置的局部侧面剖视图。(符号说明)1冷却装置2液冷套3散热部件3a第三方向一方侧面4a、4b、4c、4d、4e、4f发热体20制冷剂流路21a突起部21a、21b、21c、21d、21e、21f突起部22a突起部22a、22b突起部22a、22b、22c、22d、22e、22f突起部22c、22d突起部22c、22d第二突起部22c、22d、22e、22f突起部22e、22f第一突起部22e、22f突起部23a突起部23a、23b、23c、23d、23e、23f突起部23b～23f突起部24a突起部24a、24b、24c、24d、24e、24f突起部24a～24e突起部24f突起部201第一流路202第二流路203第三流路204入口流路205出口流路210下游侧壁面部211第一倾斜部211r圆弧212顶面部213上游侧壁面部214c面220a上游侧突起部220b下游侧突起部
221第一倾斜部222第二倾斜部231第一倾斜部234c面241第一倾斜部bt底面部vx旋涡w制冷剂
具体实施方式
[0009]
在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施方式。
[0010]
另外，在附图中，将第一方向作为x方向，将x1表示第一方向一侧，将x2表示第一方向另一侧。第一方向是沿着制冷剂w流动的方向f的方向，下游侧表示为f1，上游侧表示为f2。下游侧f1是第一方向一侧，上游侧f2是第一方向另一侧。另外，将与第一方向正交的第二方向设为y方向，将y1设为第二方向一侧，将y2设为第二方向另一侧。另外，将与第一方向和第二方向正交的第三方向设为z方向，将z1设为第三方向一侧，将z2设为第三方向另一侧。另外，上述正交也包括从90度稍微偏离的角度的交叉。另外，上述的各方向不限定将冷却装置1组装到各种设备时的方向。
[0011]
《1.第一实施方式》图1是第一实施方式的冷却装置1的分解立体图。图2是第一实施方式的冷却装置1的侧面剖视图。图2是从第二方向观察用与第二方向正交的切断面切断的状态的图。
[0012]
冷却装置1具有液冷套2和散热部件3。冷却装置1是利用制冷剂w对多个发热体4a、4b、4c、4d、4e、4f(以下称为4a等)进行冷却的装置。制冷剂w是水等液体。即，冷却装置1进行水冷等液体冷却。另外，发热体既可以是6个以外的多个，也可以是单个。
[0013]
液冷套2是具有沿第一方向、第二方向以及第三方向延伸的各边的长方体状。液冷套2例如是由铝等金属制成的压铸件。液冷套2在内部具有用于使制冷剂w流动的流路。
[0014]
具体而言，液冷套2具有制冷剂流路20、入口流路204和出口流路205。入口流路204配置在液冷套2的第一方向另一侧端部，呈沿第一方向延伸的圆柱状。
[0015]
制冷剂流路20具有第一流路201、第二流路202和第三流路203。第一流路201在第二方向上具有宽度，向第一方向一侧且第三方向一侧倾斜。第一流路201的第一方向另一侧端部与入口流路204的第一方向一侧端部连接。第二流路202在第二方向上具有宽度并且在第一方向上延伸。第二流路202的第一方向另一侧端部与第一流路201的第一方向一侧端部连接。第三流路203在第二方向上具有宽度，向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜。第二流路202的第一方向一侧端部与第三流路203的第一方向另一侧端部连接。
[0016]
出口流路205配置在液冷套2的第一方向一侧端部，是沿第一方向延伸的圆柱状。第三流路203的第一方向一侧端部与出口流路205的第一方向另一侧端部连接。
[0017]
由此，流入入口流路204的制冷剂w流入第一流路201而在第一流路201内向第一方向一侧且第三方向一侧流动，流入第二流路202而在第二流路202内向第一方向一侧流动，流入第三流路203而在第三流路203内向第一方向一侧且第三方向另一侧流动，流入出口流
路205而向液冷套2的外部排出。
[0018]
在此，散热部件3是具有在第一方向、第二方向以及第三方向上延伸的各边的长方体状的平板，在第三方向上具有厚度。散热部件3例如是铜板。在未将散热部件3安装于液冷套2的状态下，第一流路201、第二流路202以及第三流路203各自的第三方向一侧露出于外部。散热部件3通过配置在第一流路201、第二流路202以及第三流路203的第三方向一侧而安装在液冷套2上。由此，第一流路201、第二流路202以及第三流路203各自的第三方向一侧不会露出到外部。
[0019]
即，液冷套2具有在第二方向上具有宽度且在第三方向一侧能够配置散热部件3的制冷剂流路20。
[0020]
发热体4a等在第一方向上并排配置。发热体4a等与散热部件3的第三方向一侧面3a直接或间接地接触。从发热体4a等产生的热经由散热部件3传递到在第二流路202中流动的制冷剂w，由此进行发热体4a等的冷却。
[0021]
液冷套2具有多个突起部21a、21b、21c、21d、21e、21f(以下称为21a等)。突起部的个数与发热体4a等的个数相应地为6个。另外，突起部的个数可以是6个以外的多个，也可以是单个。
[0022]
突起部21a等从配置于第二流路202的第三方向另一侧的底面部bt向第三方向一侧突出。即，液冷套2具有位于制冷剂流路20的第三方向另一侧的底面部bt和从底面部bt向第三方向一侧突出的一个或在第一方向上配置多个的突起部21a等。
[0023]
在此，图3是将突起部21a等放大的侧面剖视图。如图3所示，突起部21a等具有第一倾斜部211、顶面部212和上游侧壁面部213。第一倾斜部211设置在突起部21a等的下游侧即第一方向一侧，向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜。即，在至少一个突起部21a等的下游侧即第一方向一侧，设置有向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜的第一倾斜部211。
[0024]
顶面部212是在第一方向上直线状延伸的平面。顶面部212的第一方向一侧端与第一倾斜部211的第一方向另一侧连接。上游侧壁面部213是从顶面部212的第一方向另一侧端朝向第三方向另一侧与底面部bt垂直地延伸的平面。
[0025]
在此，在图4中图示了在第一方向一侧不具有第一倾斜部211而具有沿第三方向相对于底面部bt垂直地延伸的下游侧壁面部210的突起部的例子。通过设置突起部，突起部与散热部件3之间的间隙变窄，制冷剂w的流速变快，容易产生紊流，能够提高冷却发热体4a等的冷却性能。但是，在未设置第一倾斜部211的情况下，在突起部的下游侧产生旋涡vx，压力损失变大。另外，下游侧壁面部210有时也称为第一方向一侧端面。
[0026]
与此相对，在本实施方式的突起部21a等中，如图3所示，第一倾斜部211的第一方向长度l1比第一倾斜部211的第一方向另一侧端处的突起部21a等的第三方向高度h1长。由此，能够利用第一倾斜部211覆盖在突起部的下游侧形成旋涡的区域，能够抑制旋涡的形成，能够抑制压力损失。因此，通过突起部21a等，能够兼顾确保冷却性能和抑制压力损失。
[0027]
另外，换言之，从第一倾斜部211的第一方向一侧端延伸至所述第一倾斜部211的第一方向另一侧端的直线相对于底面部bt的角度θ为45
°
以下(图3)。
[0028]
突起部21a等也可以是图5所示的结构。图5是变形例的突起部21a等的侧面剖视图。在图5所示的突起部21a等中，第一倾斜部211在第一方向一侧端部具有圆弧211r。在这样的第一倾斜部211中，第一倾斜部211的第一方向长度l1也比在第一倾斜部211的第一方
向另一侧端处的突起部21a等的第三方向高度h1长。另外，从第一倾斜部211的第一方向一侧端延伸至所述第一倾斜部211的第一方向另一侧端的直线ln相对于底面部bt的角度θ为45
°
以下。
[0029]
另外，本实施方式的冷却装置1具有液冷套2和平板状的散热部件3，该散热部件3配置在制冷剂流路20的第三方向一侧，并且在第一方向和第二方向上扩展，在第三方向上具有厚度。由此，能够不在散热部件上设置针状翅片等翅片而降低成本，并且能够通过突起部21a等兼顾确保冷却性能和抑制压力损失。
[0030]
《2.第二实施方式》图6是表示第二实施方式的突起部21a等的结构的侧面剖视图。图6所示的突起部21a等与第一实施方式不同，具有c面214。c面214与顶面部212的第一方向另一侧端连接，向第一方向另一侧且第三方向另一侧倾斜。即，在至少一个突起部21a等的第一方向另一侧设置有c面214。这样，通过除了第一倾斜部211之外还设置c面214，能够进一步抑制压力损失。
[0031]
《3.第三实施方式》图7是第三实施方式的冷却装置1的侧面剖视图。在图7所示的冷却装置1中，在液冷套2上设有突起部22a、22b、22c、22d、22e、22f。突起部22a、22b在上游侧沿第一方向并列配置。突起部22c、22d在中央沿第一方向并列配置。在下游侧，突起部22e、22f沿第一方向并列配置。如后所述，突起部22a、22b、突起部22c、22d和突起部22e、22f的形状不同。
[0032]
图8是表示突起部22a、22b、突起部22c、22d和突起部22e、22f各自的结构的侧面剖视图。
[0033]
突起部22a、22b与第一实施方式同样地具有第一倾斜部221。如上所述，第一倾斜部211的第一方向长度l1比第一倾斜部211的第一方向另一侧端处的突起部21a等的第三方向高度h1长。具有这样的第一倾斜部221的突起部22a、22b可以称为长锥型的突起部。
[0034]
突起部22c、22d与前述的图4中说明的结构同样地具有沿第三方向相对于底面部bt垂直地延伸的下游侧壁面部210。这样的突起部22c、22d也可以称为非锥型的突起部。
[0035]
突起部22e、22f具有第二倾斜部222。第二倾斜部222的第一方向长度l1比第二倾斜部222的第一方向另一侧端处的突起部22e、22f的第三方向高度h1短。具有这样的第二倾斜部222的突起部22e、22f可以称为短锥型的突起部。
[0036]
在此，图9表示使用各种突起部时的冷却装置1的模型的模拟结果的一例。图9的横轴表示压力损失，纵轴表示发热体的最高温度。
[0037]
在图9中，在非锥型的突起部中，将使突起部与散热部件3之间的第三方向间隙(gap)变化的情况下的模拟结果绘制为g1、g2、g3。间隙为g1》g2》g3。另外，图9中的虚线表示使间隙变化时的近似直线。这样，间隙越窄，压力损失越增加，但冷却性能提高。
[0038]
在图9中，设间隙的条件与g2相同，将使用长锥型、短锥型的各个突起部时的模拟结果分别表示为lg、st。这样，发热体温度为lg》g2》st，压力损失为lg《g2《st。因此，在长锥型中能够最大限度地抑制压力损失，在短锥型中能够最大限度地提高冷却性能。
[0039]
因此，在本实施方式中，如图7所示，在制冷剂w的温度低且冷却性能的必要性低的上游侧使用长锥型的突起部22a、22b，在制冷剂w的温度高且冷却性能的必要性高的下游侧使用短锥型的突起部22e、22f，在中央使用非锥型的突起部22c、22d。这样，能够根据需要的冷却性能适当地选择突起部的形状，能够兼顾冷却性能的确保和压力损失的抑制。另外，在
本实施方式中，第三方向高度h1在突起部22a等处恒定，突起部22a等与散热部件3之间的间隙s1恒定(图8)。
[0040]
这里，如图7所示，突起部22a、22b包含在上游侧突起部220a中，突起部22c、22d、22e、22f包含在下游侧突起部220b中。即，在第一方向上配置多个的突起部22a等包括配置在第一方向另一侧的至少一个上游侧突起部220a和配置在第一方向一侧的至少一个下游侧突起部220b。在上游侧突起部220a和下游侧突起部220b中的至少上游侧突起部220a上设置有第一倾斜部221。由此，在制冷剂w的温度较低而比较不需要冷却性能的上游侧，能够使压力损失的降低优先于冷却性能。
[0041]
而且，在下游侧突起部220b所包含的至少一个第一突起部22e、22f的第一方向一侧设有向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜的第二倾斜部222。上述第二倾斜部222的第一方向长度l1比第二倾斜部222的第一方向另一侧端处的第一突起部22e、22f的第三方向高度h1短。由此，在冷却性能比较不需要的上游侧通过设置第一倾斜部而使压力损失的降低优先于冷却性能，在冷却性能比较需要的下游侧通过设置第二倾斜部而使冷却性能优先于压力损失。由此，能够在确保冷却性能的同时抑制压力损失的增加。
[0042]
而且，下游侧突起部220b所包含的至少一个第二突起部22c、22d配置在比第一突起部22e、22f靠第一方向另一侧的位置。第二突起部22c、22d的第一方向一侧端面210(图8)相对于底面部bt沿第三方向垂直地延伸。由此，能够分别在上游侧、中央、下游侧使冷却性能和压力损失的平衡适当化。
[0043]
《4.第四实施方式》图10是第四实施方式的冷却装置1的侧面剖视图。在图10所示的冷却装置1中，在液冷套2上设置有突起部23a、23b、23c、23d、23e、23f(以下称为23a等)。
[0044]
突起部23a等均在第一方向一侧具有第一倾斜部231，构成为长锥型的突起部。但是，在本实施方式中，配置于最上游侧的突起部23a中的第一倾斜部231与其他突起部23b～23f中的第一倾斜部231相比，第一方向长度l1较长。即，至少一个突起部23a等配置有多个，第一倾斜部231的第一方向长度l1在配置于最靠第一方向另一侧的突起部23a中最长。由此，如图10所示，在以相对于配置在最上游侧的突起部23a倾斜地突入的方式设置引导制冷剂w的第一流路201的情况下，能够进一步抑制压力损失。
[0045]
突起部23a等均在第一方向另一侧具有c面234。但是，在本实施方式中，配置于最上游侧的突起部23a中的c面234与其他突起部23b～23f中的c面234相比，第一方向长度l2较长。即，至少一个突起部23a等配置有多个。c面234的第一方向长度l2在配置于最靠第一方向另一侧的突起部23a中最长。由此，如图10所示，在以相对于配置在最上游侧的突起部23a倾斜地突入的方式设置引导制冷剂w的第一流路201的情况下，能够进一步抑制压力损失。
[0046]
《5.第五实施方式》图11是第五实施方式的冷却装置1的侧面剖视图。在图11所示的冷却装置1中，在液冷套2上设置有突起部24a、24b、24c、24d、24e、24f(以下称为24a等)。
[0047]
突起部24a等均具有第一倾斜部241。突起部24a等的第一倾斜部241的第一方向长度均相同。突起部24a～24e中的第一倾斜部241的第一方向另一侧端处的突起部24a～24e的第三方向高度ha越向下游侧越逐渐变高。因此，突起部24a～24f与散热部件3之间的第三
方向间隙sa越向下游侧越逐渐变窄。因此，能够在冷却性能比较不需要的上游侧使冷却性能和压力损失中的压力损失优先，在冷却性能比较需要的下游侧使冷却性能和压力损失中的冷却性能优先。
[0048]
即，至少一个突起部24a等配置有多个，第一倾斜部241的第一方向另一侧端处的突起部24a等的第三方向高度越朝向第一方向一侧越高。由此，能够在第一方向的每个位置使冷却性能和压力损失的平衡适当。另外，突起部24a等的一部分的第三方向高度ha也可以是恒定的。
[0049]
另外，不限于图11的结构，突起部与散热部件3之间的第三方向间隙也可以按照在第一方向上相邻的每个突起部而变窄。即，上述第三方向间隙也可以朝向第一方向一侧逐渐变窄。
[0050]
《6.其他》以上，说明了本发明的实施方式。另外，本发明的范围并不限定于上述实施方式。本发明能够在不脱离发明主旨的范围内对上述实施方式施加各种变更来实施。另外，在上述实施方式中说明的事项能够在不产生矛盾的范围内适当地任意组合。
[0051]
例如，散热部件不限于金属板，也可以是蒸汽室或热管。
[0052]
本发明能够利用于各种发热体的冷却。

技术特征：
1.一种液冷套，其特征在于，在将沿着制冷剂流动的方向的方向作为第一方向，将与第一方向正交的方向作为第二方向，将与第一方向及第二方向正交的方向作为第三方向时，具有：制冷剂流路，其在第二方向上具有宽度，并且能够在第三方向一侧配置散热部件；位于所述制冷剂流路的第三方向另一侧的底面部；以及从所述底面部向所述第三方向一侧突出的一个或在第一方向上配置多个的突起部，在至少一个的所述突起部的下游侧即第一方向一侧设置有向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜的第一倾斜部，所述第一倾斜部的第一方向长度比所述第一倾斜部的第一方向另一侧端处的所述突起部的第三方向高度长。2.根据权利要求1所述的液冷套，其特征在于，从所述第一倾斜部的第一方向一侧端延伸到所述第一倾斜部的第一方向另一侧端的直线相对于底面部的角度为45
°
以下。3.根据权利要求1或2所述的液冷套，其特征在于，在所述至少一个的突起部的第一方向另一侧设有c面。4.根据权利要求3所述的液冷套，其特征在于，所述至少一个的突起部配置有多个，所述c面的第一方向长度在配置于最靠第一方向另一侧的所述突起部中最长。5.根据权利要求1至4中任一项所述的液冷套，其特征在于，在所述第一方向配置多个的突起部包括配置在第一方向另一侧的至少一个上游侧突起部和配置在第一方向一侧的至少一个下游侧突起部，在所述上游侧突起部和所述下游侧突起部中的至少所述上游侧突起部设置有所述第一倾斜部。6.根据权利要求5所述的液冷套，其特征在于，在所述下游侧突起部所包含的至少一个第一突起部的第一方向一侧设置有向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜的第二倾斜部，所述第二倾斜部的第一方向长度比所述第二倾斜部的第一方向另一侧端处的所述第一突起部的第三方向高度短。7.根据权利要求6所述的液冷套，其特征在于，所述下游侧突起部所包含的至少一个第二突起部配置在比所述第一突起部靠第一方向另一侧的位置，所述第二突起部的第一方向一侧端面相对于所述底面部沿第三方向垂直地延伸。8.根据权利要求1至7中任一项所述的液冷套，其特征在于，所述至少一个的突起部配置有多个，所述第一倾斜部的第一方向长度在配置于最靠第一方向另一侧的所述突起部中最长。9.根据权利要求1至8中任一项所述的液冷套，其特征在于，所述至少一个的所述突起部配置有多个，所述第一倾斜部的第一方向另一侧端处的所述突起部的第三方向高度越朝向第一方向一侧越高。
10.一种冷却装置，其特征在于，具有：权利要求1至9中任一项所述的液冷套；以及平板状的散热部件，其配置于所述制冷剂流路的第三方向一侧，且在第一方向及第二方向上扩展而在第三方向上具有厚度。

技术总结
一种液冷套，在将沿着制冷剂流动的方向的方向作为第一方向，将与第一方向正交的方向作为第二方向，将与第一方向及第二方向正交的方向作为第三方向时，具有：制冷剂流路，其在第二方向上具有宽度，并且能够在第三方向一侧配置散热部件；底面部，其位于所述制冷剂流路的第三方向另一侧；以及突起部，其从所述底面部向所述第三方向一侧突出，配置有一个或在第一方向上配置有多个。在至少一个的所述突起部的下游侧即第一方向一侧设置有向第一方向一侧且第三方向另一侧倾斜的第一倾斜部。所述第一倾斜部的第一方向长度比所述第一倾斜部的第一方向另一侧端处的所述突起部的第三方向高度长。长。长。


技术研发人员：堀裕多 西川和宏 井上健吾
受保护的技术使用者：日本电产株式会社
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/9/20