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FR3100874A1 - Echangeur thermique - Google Patents

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FR3100874A1
FR3100874A1 FR2009152A FR2009152A FR3100874A1 FR 3100874 A1 FR3100874 A1 FR 3100874A1 FR 2009152 A FR2009152 A FR 2009152A FR 2009152 A FR2009152 A FR 2009152A FR 3100874 A1 FR3100874 A1 FR 3100874A1
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FR
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heat exchanger
distance
heat
proximal end
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FR2009152A
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English (en)
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FR3100874B1 (fr
Inventor
Keiichi Takahashi
Shigekado KUSABUKA
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Nakamura Manufacturing Co Ltd
Nakamura Seisakusho KK
Original Assignee
Nakamura Manufacturing Co Ltd
Nakamura Seisakusho KK
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Abstract

Échangeur thermique (1) comportant un radiateur (5a-5e) comprenant une partie de base (7) et des ailettes (10) formées d'une nervure en saillie dans laquelle une extrémité proximale (13) de chacune des ailettes est reliée à la partie de base et une extrémité distale (14) de chacune des ailettes s'étend vers le côté de rayonnement de chaleur de la partie de base (7), la pluralité d'ailettes étant amenée en contact avec le réfrigérant et pouvant rayonner de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base vers le réfrigérant. Les ailettes sont agencées parallèlement et sont formées de telle sorte qu'une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale est supérieure à une distance entre les ailettes sur un côté d'extrémité proximale. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Echangeur thermique
En arrière plan, le domaine de la présente invention se rapporte à un échangeur thermique utilisant la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant.
Dans la technique antérieure, de manière classique, il est connu un échangeur thermique qui utilise la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant (voir, par exemple, la publication internationale N° WO2014/049805).
La est une vue destinée à décrire un échangeur thermique classique 900. La représente (a) une vue en perspective complète de l'échangeur thermique 900.
Comme le représente la , l'échangeur thermique classique 900 comporte un radiateur 905 qui comprend : une partie de base 907 qui définit un côté d'absorption de chaleur (côté inférieur) et un côté de rayonnement de chaleur (côté supérieur) ; et une pluralité d'ailettes 910 formant des nervures en saillie sur lesquelles des extrémités proximales sont reliées à la partie de base 907 et des extrémités distales s'étendent vers le côté de rayonnement de chaleur, les ailettes de la pluralité d'ailettes 910 sont mises en contact avec un réfrigérant et rayonnent la chaleur absorbée sur le côté d'absorption de chaleur de la partie de base 907 vers le réfrigérant. Les ailettes de la pluralité d'ailettes 910 sont disposées parallèlement l'une à l'autre dans une direction longitudinale (une direction parallèle à un axe y) des ailettes 910. Une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) est définie à une valeur fixe s'étendant à partir d'un côté d'extrémité proximale jusqu'à un côté d'extrémité distale lorsque les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes.
Un élément générateur de chaleur H est disposé sur le côté d'absorption de chaleur de la partie de base 907 de telle sorte que l'élément générateur de chaleur H est mis en contact avec une surface arrière 907a de la partie de base 907. Le radiateur 905 est contenu dans un boîtier 6 d'une manière étanche au liquide. Un espace formé par la partie de base 907 du radiateur 905 et le boîtier 6 est rempli du réfrigérant tel qu'un liquide de refroidissement.
Lorsque la partie de base 907 absorbe de la chaleur à partir de l'élément générateur de chaleur H de telle sorte qu'une température de la partie de base 907 augmente à une température élevée, la température des ailettes 910 s'élèvent aussi à une valeur élevée, simultanément à l'augmentation de la température de la partie de base 907. Lorsqu'une température de surface des ailettes 910 excède un point d'ébullition du réfrigérant, une partie du réfrigérant qui est mise en contact avec des surfaces des ailettes 910 subit un changement en phase gazeuse dans lequel le réfrigérant se transforme d'un liquide en un gaz (évaporation/vaporisation). A ce stade, la chaleur (chaleur latente) est transférée à partir des ailettes 910 vers le réfrigérant. Le gaz forme des "bulles" du fait d'une tension superficielle sur les surfaces des ailettes 910.
Lorsque le changement en phase gazeuse est favorisé de telle sorte que des bulles grossissent (les volumes des bulles étant augmentées), la flottabilité des bulles augmente. Lorsque la flottabilité dépasse une valeur suffisante pour soulever les bulles, les bulles se séparent des surfaces des ailettes 910 et sont soulevées dans le réfrigérant en phase liquide et frappent une paroi interne supérieure du boîtier 6. Lorsque les bulles frappent la paroi interne supérieure du boîtier 6, la chaleur que contiennent les bulles est transférée au boîtier 6. La chaleur transférée par les bulles est collectée par l'intermédiaire d'une surface supérieure de boîtier 6a (voir une flèche représentée en trait gras sur la ). Une telle chaleur est transférée principalement à l'air par un radiateur ou analogue non montré sur le dessin, et les bulles, dont la température est abaissée du fait du transfert thermique mentionné précédemment, subissent un changement en phase liquide (condensation) à partir d'un gaz vers un liquide, et reviennent dans le réfrigérant de nouveau en phase liquide.
De cette manière, l'échangeur de chaleur classique 900 peut réaliser un échange thermique en utilisant la chaleur latente produite par un changement en une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant. Un élément générateur de chaleur H tel qu'un semi-conducteur peut être refroidi en utilisant un tel échangeur thermique 900.
En général, les performances de transfert thermique sont améliorées proportionnellement à la surface efficace de la surface de transfert de chaleur. Dans l'échangeur thermique classique 900, les ailettes de la pluralité d'ailettes 910 sont agencées parallèlement les unes aux autres dans la direction longitudinale des ailettes (ce que l'on appelle des ailettes en forme de nervure sont formées) et, par conséquent, la surface efficace de la surface de transfert de chaleur peut être augmentée dans un espace limité et, par conséquent, une surface de contact supérieure peut être assurée entre les ailettes 910 et le réfrigérant. En conséquence, l'échangeur thermique 900 présente une opportunité d'échanger une grande quantité de chaleur.
Toutefois, en résumé de l'invention, dans un échangeur thermique classique 900, lorsque les ailettes en forme de nervure 910 sont agencées suivant un pas plus étroit dans une tentative d'augmenter la surface efficace de transfert thermique, des bulles sont susceptibles de fusionner entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres.
Il est supposé un cas dans lequel la distance d'ailette est définie à une valeur inférieure à un diamètre d'une bulle pouvant s'élever dans le réfrigérant en phase liquide (un diamètre d'une bulle sphérique présentant une taille qui permet l'initiation de l'élévation de la bulle). Dans un processus dans lequel la bulle grossit progressivement, lorsque la bulle est intercalée entre une première paroi d'une première ailette et une seconde paroi de l'autre ailette (les deux parois étant simplement désignées par "une paroi d'une ailette" ou "une surface d'ailette") de telle sorte que la croissance de la bulle est limitée, la seule manière que la bulle grossisse jusqu'à un volume qui permet l'élévation de la bulle est que la bulle gonfle suivant une direction verticale.
Même lorsque la bulle grossit jusqu'à un volume qui permet l'élévation de la bulle ou un volume supérieur, la plus grosse partie de la bulle n'est pas mise en contact avec le réfrigérant en phase liquide (liquide) et, par conséquent, la bulle ne peut pas recevoir de pression d'élévation à partir du liquide. Au contraire, la bulle est amenée en contact étroit avec les parois des ailettes, de telle sorte que la bulle est intercalée entre les parois et, par conséquent, compte tenu d'un effort résistant entre un corps principal de bulle et les parois des ailettes, il est difficile pour le corps principal de bulle de se séparer des parois des ailettes de telle sorte que l'élévation de l'ensemble du corps principal de bulle ne peut pas être assuré facilement. Alors, le corps principal de bulle grossit vers un état dans lequel un espace entre les ailettes 910 est rempli de gaz à partir du côté d'extrémité proximale vers le côté d'extrémité distale des ailettes 910 conduisant ainsi à un état dans lequel les parois des ailettes qui forment des surfaces de transfert de chaleur sont presque entièrement recouvertes par le corps principal de bulle.
Dans un tel cas, par exemple, lorsqu'il se produit une impulsion telle que la flottabilité du corps principal de bulle dépasse largement l'effort résistant mentionné précédemment ou une impulsion telle que le corps principal de bulle reçoit un effort externe tel que des vibrations ou une agitation, une petite bulle est progressivement séparée du corps principal de bulle telle qu'une partie du corps principal de bulle est séparée d'un côté supérieur du corps principal de bulle. Toutefois, même lorsque la bulle séparée est séparée du corps principal de bulle, un nouveau gaz est rapidement produit du fait d'un changement en phase gazeuse du réfrigérant restant, et le corps principal de bulle gonfle de nouveau.
De cette manière, sur l'échangeur thermique classique 900, une bulle est susceptible de se regrouper de manière chronique entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres et, par conséquent, lorsque l'échangeur thermique 900 est réellement utilisé, une période pendant laquelle les bulles sont amenées en contact avec les surfaces des ailettes est prolongée.
Pendant une période pendant laquelle les surfaces des ailettes sont mises en contact avec les bulles (gaz), une faible quantité de "chaleur sensible" est transférée à partir des surfaces des ailettes vers le gaz. Toutefois, par comparaison au transfert de "chaleur latente" à partir des surfaces des ailettes vers le liquide, un transfert important de chaleur ne peut pas être assuré par le transfert de la chaleur sensible. C'est-à-dire, que, pendant une période dans laquelle les surfaces des ailettes sont maintenues en contact avec les bulles, il est difficile d'extraire de la chaleur à partir des surfaces des ailettes. Par conséquent, une température des surfaces des ailettes devient éventuellement sensiblement égale à une température des bulles (gaz) et devient égale à une température qui excède largement un point d'ébullition ou une température obtenue par surchauffe (par exemple, 120°C lorsque le réfrigérant est de l'eau). En d'autres termes, il est vrai de dire que, pour augmenter l'efficacité de refroidissement, il est désirable que les surfaces d'ailette soient mises en contact avec le réfrigérant en phase liquide, aussi longtemps que possible.
Comme cela a été décrit précédemment, dans l'échangeur thermique classique 900, des bulles sont susceptibles de fusionner et, par conséquent, la période pendant laquelle les surfaces d'ailette sont mises en contact avec des bulles est prolongée. Par conséquent, l'échangeur thermique 900 ne peut pas refroidir efficacement les ailettes 910 et la partie de base 907, ainsi que, éventuellement, l'élément générateur de chaleur H.
La présente invention a été faite au vu des circonstances mentionnées précédemment, et c'est un objectif de la présente invention que de créer un échangeur thermique qui présente une efficacité de refroidissement supérieure à celle d'un échangeur thermique classique.
Selon un premier aspect de la présente invention, il est créé un échangeur thermique qui utilise la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant, l'échangeur thermique comportant un radiateur, dans lequel le radiateur comporte : une partie de base configurée de manière à définir un côté d'absorption de chaleur et un côté de rayonnement de chaleur ; et une pluralité d'ailettes, chacune étant formée d'une nervure en saillie dans laquelle une extrémité proximale de chacune des ailettes est reliée à la partie de base et une extrémité distale de chacune des ailettes s'étend vers le côté de rayonnement de chaleur, la pluralité d'ailettes étant amenée en contact avec le réfrigérant et pouvant rayonner de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base vers le réfrigérant, dans lequel les ailettes de la pluralité d'ailettes sont agencées parallèlement dans une direction longitudinale de la pluralité d'ailettes, et dans un état dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes, les ailettes de la pluralité d'ailettes sont formées de telle sorte qu'une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale est supérieure à une distance entre les ailettes sur un côté d'extrémité proximale.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soit augmentée progressivement à partir du côté d'extrémité proximale vers le côté d'extrémité distale.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soit augmentée de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale vers le côté d'extrémité distale.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable qu'une partie inclinée soit formée sur au moins une paroi de chacune des ailettes sur le côté d'extrémité distale de telle sorte qu'un angle formé entre la partie inclinée et un plan de référence prédéterminé approximativement parallèle à une surface principale de la partie de base est défini à une valeur inférieure à un angle formé entre la paroi sur le côté d'extrémité proximale et le plan de référence.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que, en assimilant une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale à Wt et une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale à Wb, le rapport Wt/Wb est compris dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0.
Dans l'échangeur thermique selon la présente invention, il est souhaitable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres est comprise dans une plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm.
Selon l'échangeur thermique de la présente invention, il est possible d'obtenir un échangeur thermique qui possède une efficacité de refroidissement supérieure à celle des échangeurs thermiques classiques.
Une brève description des dessins va maintenant être donnée.
Les figures 1A et 1B sont des vues destinées à décrire un échangeur thermique 1 selon un mode de réalisation 1 ;
les figures 2A à 2E sont des vues destinées à décrire le principe de fonctionnement de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 ;
la est une vue destinée à décrire le principe de fonctionnement de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 ;
la est une vue destinée à décrire un résultat d'évaluation de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 ;
la est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie principale destinée à décrire un radiateur 5b d'un mode de réalisation 2 ;
les figures 6A à 6C sont des vues en coupe transversale agrandies d'une partie principale destinées à décrire des radiateurs 5c, 5d, 5e selon une variante ; et
la est une vue destinée à décrire un échangeur thermique 900 classique.
Des modes de réalisation préférés vont être décrits de manière détaillée.
Ci-après, des modes de réalisation d'un échangeur thermique selon la présente invention sont décrits en se référant aux dessins. Les dessins respectifs sont des vues schématiques montrant un premier exemple, et ne représentent pas strictement les dimensions réelles, les rapports et analogue. Dans cette spécification, une direction sensiblement parallèle à une direction qui agit sur l'accélération gravitationnelle (ligne verticale) lorsqu'un échangeur thermique est placé dans une posture normale (direction -z) est désignée par "descendante", et une direction (direction +z) opposée à "descendante" est désignée par "montante".
Un mode de réalisation 1 va être décrit.
La configuration d'un échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 est d'abord décrite.
Les figures 1A et 1B sont des vues destinées à décrire un échangeur thermique 1 selon un mode de réalisation 1. La figure 1A est une vue en perspective d'ensemble de l'échangeur thermique 1. La figure 1B est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie principale prise suivant un plan perpendiculaire à une direction longitudinale des ailettes 10 dans une zone entourée par une ligne discontinue D sur la figure 1A, telle que vue suivant une direction indiquée par une flèche Q. Les figures 2A à 2E, la , la et les figures 6A à 6C décrites ultérieurement sont des vues correspondant à une vue en coupe transversale agrandie de la partie principale montrée sur la figure 1B.
La configuration globale de l'échangeur thermique 1 est ensuite décrite.
L'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 est ce que l'on appelle un échangeur thermique du type à ébullition de réfrigérant qui utilise la chaleur latente produite par un changement de phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant.
Comme cela est montré sur la figure 1A, l'échangeur thermique 1 comporte un radiateur 5a comportant une partie de base 7 et une pluralité d'ailettes 10. Le radiateur 5a est contenu dans un boîtier 6 d'une manière étanche au liquide. Un espace formé par la partie de base 7 du radiateur 5a et le boîtier 6 est rempli d'un réfrigérant CL tel qu'un liquide de refroidissement. Un élément générateur de chaleur H est disposé sur un côté d'absorption de chaleur (côté inférieur sur le dessin) de la partie de base 7 dans un état dans lequel l'élément générateur de chaleur H est amené en contact avec une surface arrière 7a de la partie de base 7.
L'élément générateur de chaleur H peut être un élément quelconque qui nécessite un refroidissement. Par exemple, l'élément générateur de chaleur H est un dispositif électronique tel qu'un semi-conducteur.
En tant que réfrigérant CL, un agent désigné comme un liquide de refroidissement en général qui conserve un état liquide à une température ambiante peut être utilisé. Par exemple, un solvant à base d'alcool présentant un point d'ébullition inférieur ou égal à 80°C peut être utilisé en tant que réfrigérant CL.
Une température de fonctionnement garantie d'un dispositif électronique est définie à une valeur inférieure ou égale à plusieurs dizaines de °C dans de nombreux cas et, par conséquent, en utilisant le réfrigérant CL mentionné précédemment, le refroidissement peut être défini en réglant une température inférieure ou égale à plusieurs dizaines de °C en tant que température de consigne de refroidissement. Le réfrigérant CL peut être un agent présentant, par exemple, une viscosité inférieure à celle de l'eau. Ceci est dû au fait que les bulles peuvent acquérir une flottabilité qui permet aux bulles de s'élever à un stade dans lequel un diamètre de la bulle est relativement faible (faible diamètre) et, par conséquent, il est attendu que, dès que les bulles sont produites, les bulles peuvent être successivement et régulièrement décollées des parois des ailettes (décrites ultérieurement).
La configuration détaillée de l'échangeur thermique 1 est ensuite décrite en commençant par la partie de base 7.
Comme cela est montré sur la figure 1B, la partie de base 7 définit un côté d'absorption de chaleur et un côté de rayonnement de chaleur. La partie de base 7 est réalisée en un matériau en feuille métallique.
Le "côté d'absorption de chaleur" est un côté inférieur (un côté de surface arrière 7a de la partie de base) sur lequel l'élément générateur de chaleur H est disposé, et le "côté de rayonnement de chaleur" est un côté supérieur (un côté sur lequel une partie inférieure interne 7b de la partie de base et les ailettes 10 décrites ultérieurement sont disposées) sur lequel le réfrigérant CL est présent. Le terme "définit" peut aussi être exprimé par "forme une limite" ou "est une interface".
Les ailettes 10 sont ensuite décrites. Les ailettes 10 sont amenées en contact avec le réfrigérant CL et rayonnent de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base 7 du réfrigérant CL. Tant que les ailettes 10 peuvent rayonner de la chaleur vers le réfrigérant CL, les ailettes 10 peuvent être réalisées en un matériau quelconque. Toutefois, dans le mode de réalisation 1, les ailettes 10 sont réalisées en un métal tel que de l'aluminium, un alliage d'aluminium, du cuivre, un alliage de cuivre ou de l'acier inoxydable.
Les extrémités proximales 13 des ailettes 10 sont raccordées à la partie de base 7, et les extrémités distales 14 des ailettes 10 forment des nervures en saillie qui s'étendent vers un côté de rayonnement de chaleur. Dans ce mode de réalisation, "raccordées à" signifie que les extrémités proximales 13 sont raccordées à la partie de base 7 au moins d'un point de vue de circuit thermique. Sur le mode de réalisation 1, les ailettes 10 et la partie de base 7 qui est un élément en plaque, sont formées de manière unitaire en utilisant le même matériau et, par conséquent, les extrémités proximales 13 et la partie de base 7 sont aussi raccordées physiquement l'une à l'autre d'un point de vue de circuit thermique. "Nervures en saillie" signifie que les nervures en saillie s'étendent d'une manière linéaire dans une direction plane lorsque les ailettes 10 sont vues par le dessus suivant un axe z.
L'ailette 10 présente une première paroi 11 sur un premier côté (un côté suivant une direction -x) s'étendant à partir de l'extrémité proximale 13 vers l'extrémité distale 14, et présente une seconde paroi 12 sur l'autre côté (un côté suivant une direction +x) s'étendant à partir de l'extrémité proximale 13 vers l'extrémité distale 14. Dans la description faite ci-après, ces première paroi 11 et seconde paroi 12 peuvent aussi être désignées collectivement par "les parois de l'ailette". L'expression "les parois 11, 12 de l'ailette" et la partie inférieure interne 7b (décrite ultérieurement) de la partie de base 7 sont positionnées en tant que "surface de transfert de chaleur" à travers laquelle la chaleur est transférée vers le réfrigérant CL. Dans la description faite ci-après, "les parois 11, 12 de l'ailette" et la partie inférieure interne 7b de la partie de base 7 peuvent aussi être désignées collectivement par "surface d'ailette".
La relation entre ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres va ensuite être décrite.
Les ailettes de la pluralité d'ailettes 10 sont agencées parallèlement les unes aux autres dans une direction longitudinale des ailettes 10 (dans ce mode de réalisation, une direction suivant un axe y).
La première paroi 11 et la seconde paroi 12 de chaque ailette 10 s'élèvent à partir de la partie inférieure interne 7b disposée sur un côté de surface avant de la partie de base 7. La "fente SL1" est formée par la première paroi 11 d'une première ailette 10 parmi les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres, la seconde paroi 12 de l'autre ailette 10, et la partie inférieure interne 7b de la partie de base 7 (voir figure 1B).
Sur l'échangeur thermique selon le mode de réalisation 1, dans un état dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes, la pluralité des ailettes 10 est formée de telle sorte qu'une distance Wt entre les ailettes 10 disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale 14 est supérieure à une distance Wb entre les ailettes 10 disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité proximale 13. C'est-à-dire, que les ailettes 10 sont formées de telle sorte que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) est faible sur le côté d'extrémité proximale 13 et est importante sur le côté d'extrémité distale 14. Pour l'exprimer en d'autres termes à partir d'un point de vue de la fente SL1, la fente SL1 est étroite sur un côté de partie inférieure interne 7b et est large sur un côté ouvert qui est le côté d'extrémité distale 14 des ailettes 10 (voir figure 1B).
Dans le mode de réalisation 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) augmente progressivement à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14 (voir figure 1B).
L'expression "augmente progressivement" signifie un état dans lequel la distance d'ailette n'est ni augmentée localement sur des parties intermédiaires des ailettes ni réduite localement sur les parties intermédiaires des ailettes. Dans la configuration mentionnée précédemment, un cas dans lequel il existe une partie sur laquelle la même distance d'ailette est partiellement continue est aussi compris dans l'expression "augmente progressivement". L'augmentation monotone de la distance d'ailette et l'augmentation linéaire de la distance d'ailette sont aussi considérées comme une augmentation progressive de la distance d'ailette telle que vue de manière microscopique et, par conséquent, l'augmentation monotone et l'augmentation linéaire sont aussi comprises dans l'expression "augmente progressivement".
Comme cela est montré sur la figure 1B, en assimilant la distance d'ailette à l'extrémité proximale 13 à Wb, la distance d'ailette à l'extrémité distale 14 à Wt, et la distance d'ailette à la position intermédiaire entre l'extrémité proximale 13 et l'extrémité distale 14 à Wm, la relation Wb≤Wm≤Wt est établie. En conséquence, la distance d'ailette augmente progressivement à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14.
Dans le mode de réalisation 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres augmente de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14 (voir figure 1B)."
L'expression "augmente de manière monotone" peut aussi être exprimée par de telle sorte que, lorsque la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres est vue par un balayage à partir de l'extrémité proximale 13 vers l'extrémité distale 14, il n'y a pas de partie sur laquelle la même distance d'ailette est constante (ni respectivement qu'il existe de partie sur laquelle les parois d'ailette sont disposées linéairement, parallèlement l'une à l'autre, ni de partie sur laquelle les parois d'ailette sont formées de manière continue en maintenant la même distance bien que les parois d'ailette soient formées suivant une ligne courbe).
Dans le mode de réalisation 1, les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont formées de telle sorte que, en assimilant une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale 14 à Wt, et une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 à Wb, une valeur de Wt/Wb devient une valeur qui est comprise dans une plage inclusive de 1,5 à 30,0. Dans ce cas, il est préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la valeur de Wt/Wb devienne égale à une valeur comprise dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0. Il est plus préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la valeur de Wt/Wb devienne égale à une valeur comprise dans une plage inclusive de 1,5 à 3,0.
En outre, dans le mode de réalisation 1, il est préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 soit comprise dans la plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm. Il est plus préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que la distance Wb soit comprise dans plage inclusive 0,2 mm à 0,4 mm.
Le principe de fonctionnement et les effets avantageux de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 vont ensuite être décrits.
Les figures 2A à 2E sont des vues destinées à décrire le principe de fonctionnement de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1.
Les figures 2A à 2E décrivent de manière séquentielle et schématique un mode dans lequel des bulles B sont produites à proximité de la partie inférieure interne 7b de la partie de base, les bulles B grossissent et les bulles B se séparent de la surface d'ailette. Sur les figures 2A à 2E, il est considéré un cas dans lequel un diamètre de bulle pouvant s'élever (un diamètre de bulle sphérique d'une taille qui permet l'initiation de l'élévation de la bulle) est relativement important au vu de la relation entre le diamètre de la bulle pouvant s'élever et une propriété physique du réfrigérant CL.
La est une vue destinée à décrire le principe de fonctionnement de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1. La décrit de manière schématique les bulles B1, B2, B3, B4, B5 respectives dans un mode dans lequel les bulles sont produites et séparées en considérant le cas dans lequel le diamètre de la bulle pouvant s'élever est à une taille intermédiaire au vu de la relation entre le diamètre de la bulle pouvant s'élever et la propriété physique du réfrigérant CL.
Dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, les ailettes de la pluralité d'ailettes 10 sont formées de telle sorte que la distance Wt entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale 14 est définie à une valeur supérieure à la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13. En d'autres termes, tel que vu à partir des bulles produites sur les parois des ailettes, il n'y a pas de paroi d'ailettes dans la direction montante (direction +z) et dans la direction relativement proche des parois d'ailettes par rapport à la direction montante (une zone suivant un angle relativement faible).
Par conséquent, pendant un processus de croissance des bulles B, les bulles B peuvent aussi être gonflées dans une direction montante oblique sans être bloquées par les parois des ailettes dans une direction latérale (une direction parallèle à un axe x), contrairement à des échangeurs thermiques classiques, tout en recevant l'une après l'autre une source supplémentaire de gaz, non seulement à partir de la partie inférieure interne 7b de la partie de base, mais aussi à partir des parois 11, 12 des ailettes et, par conséquent, une grande partie du diamètre de la bulle B peut être augmentée.
Lorsque la bulle B grossit, compte tenu d'une pression interne d'un gaz dans la bulle B, la bulle B pousse les parois 11, 12 des ailettes qui sont globalement inclinées et la partie inférieure interne 7b, et un tel effort agit aussi comme un effort de séparation de la bulle B elle-même par rapport aux parois 11, 12 des ailettes et à la partie inférieure interne 7b.
De cette manière, dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, dès que les bulles B sont produites, il est possible de séparer de manière séquentielle et régulière les bulles B des surfaces d'ailette.
Dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, il n'existe pas de paroi d'ailettes suivant la direction montante des bulles et suivant la direction relativement proche des parois d'ailettes par rapport à la direction montante et, par conséquent, il est créé un environnement dans lequel un corps qui présente une résistance lorsque les bulles s'élèvent peut autant que possible être éliminé.
Par conséquent, comme cela est montré, par exemple, sur la , lorsque les bulles grossissent à un certain niveau et une fois qu'elles acquièrent une flottabilité suffisante afin de permettre l'élévation des bulles, les bulles (B1, B3, B4 et analogue) peuvent s'élever de manière séquentielle et régulière.
Il peut aussi être considéré un cas dans lequel la bulle sur le côté inférieur (par exemple, B4) croit plus tôt que la bulle sur le côté supérieur (par exemple, B2), et la bulle sur le côté inférieur se sépare de la surface de l'ailette (la partie inférieure interne 7b et les parois 11, 12 de l'ailette). Dans ce cas, le volume de la bulle sur le côté inférieur (par exemple, B4) augmente par fusionnement avec la bulle sur le côté supérieur (par exemple, B2) et, par conséquent, la flottabilité augmente davantage de telle sorte que la séparation de la bulle qui a été disposée précédemment au-dessus (par exemple, B2) par rapport à la surface de l'ailette est aussi accélérée.
Comme cela a été décrit jusqu'à présent, selon l'échangeur thermique 1 du mode de réalisation 1, une période pendant laquelle les bulles sont mises en contact avec la surface d'ailette peut être raccourcie et, par conséquent, une période pendant laquelle la surface d'ailette est mise en contact avec le réfrigérant CL en phase liquide peut être prolongée par comparaison aux échangeurs thermiques classiques.
Par conséquent, l'échangeur thermique de la présente invention peut augmenter des opportunités de changement du réfrigérant en phase liquide (liquide) pour une phase avec des bulles (gaz) sur les surfaces d'ailette et, par conséquent, il est possible d'absorber plus de chaleur latente à partir des surfaces d'ailette de telle sorte que l'échangeur thermique peut présenter une efficacité de refroidissement élevée comparée à celle des échangeurs thermiques classiques.
Lorsque la distance d'ailette est localement rétrécie à une position intermédiaire des ailettes, il existe une possibilité que les ailettes forment un goulot d'étranglement lorsque la bulle B s'élève. Au contraire, lorsque la distance d'ailette est élargie localement à une position intermédiaire des ailettes, les bulles B en cours d'élévation fusionnent les une avec les autres ou analogue et, par conséquent, un volume de la bulle augmente de manière inattendue créant ainsi une possibilité que la bulle reste collée à la position à laquelle la distance d'ailette est localement rétrécie au-dessus de la bulle. C'est-à-dire que, lorsque la distance d'ailette est élargie localement à la position intermédiaire des ailettes, cela crée aussi une possibilité qu'une telle structure provoque la stagnation de la bulle dont le volume augmente.
D'autre part, dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres augmente progressivement à partir de la partie d'extrémité proximale vers la partie d'extrémité distale. Par conséquent, il n'y a pas de possibilité que les inconvénients mentionnés précédemment se produisent et, par conséquent, les bulles peuvent s'élever plus progressivement.
Dans l'échangeur thermique 1, la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres (distance d'ailette) augmente de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale 13 vers le côté d'extrémité distale 14.
L'échangeur thermique 1 présentant une telle configuration ne comporte pas de partie dans laquelle la même distance d'ailette est constante et, par conséquent, les bulles B peuvent se séparer plus régulièrement de la surface d'ailette (la partie inférieure interne 7b et les parois 11, 12 des ailettes).
En assimilant la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale 14 à Wt et la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 à Wb, lorsque Wt/Wb est défini à une valeur inférieure à 1,5, la résistance des parois 11, 12 des ailettes augmente lorsque les bulles B s'élèvent et, par conséquent, l'efficacité de refroidissant ne peut pas être augmentée contrairement aux attentes. En outre, lorsque Wt/Wb est défini à une valeur supérieure à 30,0, il est nécessaire d'assurer une largeur relativement importante afin d'agencer les ailettes 10 et, par conséquent, un pas d'agencement des ailettes 10 est augmenté de telle sorte qu'un grand espace devient nécessaire pour agencer un grand nombre d'ailettes 10.
Au vu de ce qui précède, il est désirable que la valeur de Wt/Wb soit définie en prenant un compromis approprié en conformité avec les spécifications et les performances de l'échangeur thermique 1 à réaliser. Sur l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont formées de telle sorte que Wt/Wb est compris dans une plage inclusive de 1,5 à 30,0. Il est désirable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que Wt/Wb soit compris dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0. Il est plus préférable que les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres soient formées de telle sorte que Wt/Wb soit compris dans une plage inclusive de 1,5 à 3,0.
Dans l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1, l'échangeur thermique 1 peut assurer à la fois une efficacité de refroidissement et une économie d'espace en définissant la valeur de Wt/Wb comme cela a été décrit précédemment.
Les inventeurs de la présente invention ont contrôlé et évalué les relations parmi la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13, la validité d'une surface efficace de transfert thermique par rapport à des spécifications requises et la propriété de facilité de séparation des bulles B. La est une vue destinée à décrire un résultat d'évaluation de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1. Dans un tableau montré sur la , un double cercle indique que le résultat d'évaluation est extrêmement bon, un simple cercle indique que le résultat d'évaluation est bon et un triangle indique que le résultat d'évaluation est possible, mais présente certains problèmes. Comme cela est montré sur la , il est confirmé que, lorsque la distance Wb entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 est comprise dans une plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm, le résultat favorable est obtenu sur les deux critères d'évaluation. Il est aussi confirmé que, lorsque la distance Wb entre ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 est comprise dans une plage inclusive de 0,2 mm à 0,4 mm, un bon compromis et un résultat favorable sont obtenus sur les deux critères d'évaluation.
A partir de ce qui précède, en formant l'échangeur thermique 1 de telle sorte que la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale 13 soit comprise dans une plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm, l'échangeur thermique 1 permet d'obtenir à la fois l'assurance de la facilité de séparation des bulles B et l'assurance d'une surface de contact suffisante des ailettes et du réfrigérant CL.
Ensuite, un échangeur thermique 2 selon un mode de réalisation 2 est décrit.
La est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie principale destinée à décrire un radiateur 5b du mode de réalisation 2. Dans le mode de réalisation 2, par rapport aux éléments constitutionnels identiques aux éléments constitutionnels correspondants du mode de réalisation 1 sur les structures de base et les caractéristiques techniques, les mêmes références numériques que pour le mode de réalisation 1 sont utilisées et la description de tels éléments constitutionnels est omise.
L'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 (l'indication de la référence numérique 2 sur les dessins étant omise) présente, dans son principe, sensiblement la même configuration que l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1. Toutefois, l'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 diffère de l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 par rapport à la structure du radiateur.
C'est-à-dire que, comme cela est montré sur la , des parties inclinées 25 sont formées sur le radiateur 5b du mode de réalisation 2. De manière plus spécifique, sur le radiateur 5b du mode de réalisation 2, par rapport aux parois (une première paroi 21 et une seconde paroi 22) que comporte une ailette 20, la partie inclinée 25 est formée sur au moins une paroi (dans ce mode de réalisation, la première paroi 21) de l'ailette 20, sur un côté d'extrémité distale 24 de telle sorte qu'un angle formé entre la partie inclinée 25 et un plan de référence prédéterminé approximativement parallèle à une surface principale d'une partie de base 7 est défini à une valeur inférieure à un angle formé entre la paroi (dans ce mode de réalisation, la première paroi 21) sur un côté d'extrémité proximale 23 et le plan de référence.
Dans ce mode de réalisation, la "surface principale de la partie de base 7" est, en général, une surface arrière de la partie de base 7 (non montrée sur la ) et, par conséquent, "un plan de référence prédéterminé approximativement parallèle à la surface principale de la partie de base 7" est, pour des questions de convenance, un plan imaginaire qui comporte des extrémités distales de la pluralité d'ailettes 20.
Comme cela est montré sur la , bien qu'une épaisseur de l'ailette 20 diminue progressivement du côté d'extrémité proximale 23 vers le côté d'extrémité distale 24 de l'ailette 20, dans l'exemple montré sur la , une telle partie présentant une forme inclinée peut aussi être appelée une partie inclinée 25.
Par rapport aux parois que comporte l'ailette 20, l'autre paroi (dans ce mode de réalisation, la seconde paroi 22) peut être réalisée de forme plate sans présenter une forme inclinée (voir ). Il est inutile de dire que la formation de la partie inclinée 25 sur l'autre paroi (dans ce mode de réalisation, la seconde paroi 22) n'est pas interdite.
Dans l'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2, lorsque des bulles B s'élèvent, les parties inclinées 25 sont formées sur le côté d'extrémité distale 24 des ailettes 20, lesquelles sont aussi appelées des sorties des bulles B à partir de la pluralité d'ailettes 20 (les sorties des bulles B à partir des fentes SL2) et, par conséquent, les bulles B peuvent être plus facilement séparées des ailettes 20.
L'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 présente, en principe, sensiblement la même configuration que l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1 par rapport aux configurations autres que la configuration du radiateur. Par conséquent, l'échangeur thermique 2 selon le mode de réalisation 2 acquiert directement des effets avantageux correspondants trouvés parmi tous les effets avantageux qu'acquiert l'échangeur thermique 1 selon le mode de réalisation 1.
Des variantes sont possibles et vont être décrites.
Bien que la présente invention ait été décrite sur la base des modes de réalisation mentionnés précédemment, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation mentionnés précédemment. Différents modes peuvent être mis en œuvre sans s'écarter de l'esprit de la présente invention, et, par exemple, les variantes suivantes peuvent aussi être envisagées.
Dans les modes de réalisation mentionnés précédemment, le nombre d'éléments constitutionnels et les matériaux, formes, positions, tailles et analogue des éléments constitutionnels sont donnés uniquement à titre d'exemple et peuvent être modifiés à l'intérieur d'une plage dans laquelle les effets avantageux de la présente invention ne sont pas dégradés.
Différents modes peuvent être adoptés à l'intérieur d'une plage telle que la structure du radiateur ne dégrade pas les effets avantageux de la présente invention. Le radiateur 5a du mode de réalisation 1 et le radiateur 5b du mode de réalisation 2 sont représentés comme présentant la forme dans laquelle la première paroi et la seconde paroi de l'ailette forment chacune une ligne droite en tant que base. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à une telle forme. Par exemple, comme cela est montré sur la figure 6A, un radiateur 5c peut être formé de manière à présenter une forme dans laquelle une première paroi 31 et une seconde paroi 32 sont chacune formées d'une ligne courbe (variante 1). En plus de la configuration mentionnée précédemment, comme cela est montré sur la figure 6B, un radiateur 5d peut être formé de telle sorte qu'une partie de base 7 comporte des parties inférieures internes inclinées 7c (variante 2). De manière différente de la variante 1 mentionnée précédemment et de la variante 2, comme cela est montré sur la figure 6C, une largeur d'une partie inférieure interne de la partie de base 7 est sensiblement définie à 0 (zéro) (c'est-à-dire, une distance d'ailette à une extrémité proximale 53 étant définie sensiblement à 0), la "surface de transfert de chaleur" peut être formée uniquement d'une première paroi 51 et d'une seconde paroi 52 (variante 3).
Les figures 6A à 6C représentent une vue en coupe transversale agrandie d'une partie principale destinée à décrire les radiateurs 5c, 5d, 5e des variantes.

Claims (6)

  1. Echangeur thermique (1) qui utilise la chaleur latente produite par un changement sur une phase gazeuse/liquide d'un réfrigérant (CL), l'échangeur thermique comprenant un radiateur (5a-5e), dans lequel
    le radiateur comporte : une partie de base (7) configurée de manière à définir un côté d'absorption de chaleur et un côté de rayonnement de chaleur ; et
    une pluralité d'ailettes (10), chacune étant formée d'une nervure en saillie dans laquelle une extrémité proximale (13, 23)de chacune des ailettes est reliée à la partie de base et une extrémité distale (14, 24) de chacune des ailettes (10) s'étend vers le côté de rayonnement de chaleur, la pluralité d'ailettes (10) étant amenée en contact avec le réfrigérant (CL) et pouvant rayonner de la chaleur absorbée à partir du côté d'absorption de chaleur de la partie de base vers le réfrigérant (CL), dans lequel
    les ailettes (10) de la pluralité d'ailettes (10) sont agencées parallèlement dans une direction longitudinale de la pluralité d'ailettes (10), et
    dans un état dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont vues suivant la direction longitudinale des ailettes (10), les ailettes (10) de la pluralité d'ailettes sont formées de telle sorte qu'une distance entre les ailettes (10) disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sur un côté d'extrémité distale (14, 24) est supérieure à une distance entre les ailettes sur un côté d'extrémité proximale (13, 23).
  2. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres augmente progressivement à partir du côté d'extrémité proximale (13, 23) vers le côté d'extrémité distale (14, 24).
  3. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres augmente de manière monotone à partir du côté d'extrémité proximale (13, 23) vers le côté d'extrémité distale (14, 24).
  4. Echangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une partie inclinée (25) est formée sur au moins une paroi de chacune des ailettes sur le côté d'extrémité distale (24) de telle sorte qu'un angle formé entre la partie inclinée (25) et un plan de référence prédéterminé approximativement parallèle à une surface principale de la partie de base est défini à une valeur inférieure à un angle formé entre la paroi sur le côté d'extrémité proximale (23) et le plan de référence.
  5. Echangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont formées de telle sorte que, en assimilant une distance entre les ailettes (10) disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité distale (14, 24) à Wt et une distance entre les ailettes disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres à l'extrémité proximale (13, 23) à Wb, le rapport Wt/Wb est compris dans une plage inclusive de 1,5 à 5,0.
  6. Echangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les ailettes (10) disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres sont formées de telle sorte que la distance entre les ailettes (10) disposées de manière adjacente les unes par rapport aux autres est comprise dans une plage inclusive de 0,1 mm à 0,8 mm.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120854404B (zh) * 2025-09-18 2025-12-12 清华大学深圳国际研究生院 一种电力电子器件浸没式相变换热结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5998863A (en) * 1996-07-19 1999-12-07 Denso Corporation Cooling apparatus boiling and condensing refrigerant
EP1035398A1 (fr) * 1999-03-05 2000-09-13 Denso Corporation Appareil de refroidissement à ébullition et condensation de réfrigérant
US20060162903A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Bhatti Mohinder S Liquid cooled thermosiphon with flexible partition
US20070227703A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Bhatti Mohinder S Evaporatively cooled thermosiphon
WO2014049805A1 (fr) 2012-09-28 2014-04-03 株式会社 日立製作所 Système de refroidissement et dispositif électrique l'utilisant

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7509995B2 (en) 2004-05-06 2009-03-31 Delphi Technologies, Inc. Heat dissipation element for cooling electronic devices
JP5057221B2 (ja) 2007-08-24 2012-10-24 中村製作所株式会社 放熱部付き金属ベースプリント基板及びその製造方法
JP2010050326A (ja) 2008-08-22 2010-03-04 Denso Corp 冷却装置
JP5435428B2 (ja) 2010-05-17 2014-03-05 中村製作所株式会社 箔状放熱フィンを備えた放熱器及びその形成方法
JPWO2012060461A1 (ja) 2010-11-02 2014-05-12 日本電気株式会社 冷却装置及びその製造方法
JP2018044747A (ja) 2016-09-16 2018-03-22 トヨタ自動車株式会社 沸騰冷却装置
CN206165061U (zh) 2016-09-21 2017-05-10 江苏科技大学 一种带多孔内肋片的相变散热系统
JP6925574B2 (ja) 2017-07-13 2021-08-25 株式会社カスタム・クール・センター 垂直フィンの形成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5998863A (en) * 1996-07-19 1999-12-07 Denso Corporation Cooling apparatus boiling and condensing refrigerant
EP1035398A1 (fr) * 1999-03-05 2000-09-13 Denso Corporation Appareil de refroidissement à ébullition et condensation de réfrigérant
US20060162903A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Bhatti Mohinder S Liquid cooled thermosiphon with flexible partition
US20070227703A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Bhatti Mohinder S Evaporatively cooled thermosiphon
WO2014049805A1 (fr) 2012-09-28 2014-04-03 株式会社 日立製作所 Système de refroidissement et dispositif électrique l'utilisant

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