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公開番号2025096979
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023213013
出願日2023-12-18
発明の名称熱交換器
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類F28D 15/02 20060101AFI20250623BHJP(熱交換一般)
要約【課題】発熱部品に対する冷却性能および冷却効率を向上可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器1は、冷却容器10と突起20を備える。冷却容器10は、発熱部品2と一体または別部材で構成され、冷媒入口12側から冷媒出口13側へ冷媒の流れる冷媒流路11を有する。突起20は、冷却容器10の内壁うち発熱部品2が配置される側の冷却面14とは異なる他面16、17に設けられ、衝突面23と案内面24を有する。衝突面23は、冷媒入口12側から冷媒出口13側へ向かう主流方向F1に対向して設けられ、主流方向F1に流れる冷媒が衝突する面である。案内面24は、衝突面23の外縁から主流方向の下流側に延び、衝突面23で衝突して形成される冷媒の二次流れF2を冷却面14のうち発熱部品2の直下の部位15に向けて案内する面である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
発熱部品(２)と冷媒との熱交換を行う熱交換器であって、
前記発熱部品と一体または別部材で構成され、冷媒入口(１２)側から冷媒出口(１３)側へ冷媒の流れる冷媒流路(１１)を有する冷却容器(１０)と、
前記冷却容器の内壁うち前記発熱部品が配置される側の冷却面(１４)とは異なる他面(１６、１７)に設けられる突起(２０)と、を備え、
前記突起は、
前記冷媒入口側から前記冷媒出口側へ向かう主流方向(Ｆ１)に対向して設けられ、前記主流方向に流れる冷媒が衝突する衝突面(２３)と、
前記衝突面の外縁から前記主流方向の下流側に延び、前記衝突面で衝突して形成される冷媒の二次流れ（Ｆ２）を前記冷却面のうち前記発熱部品の直下の部位(１５)に向けて案内する案内面(２４)を有する、熱交換器。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記突起は、前記他面のうち前記突起が設けられた部位から離れるほど、次第に細くなる形状である、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記案内面は、曲面状である、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記案内面は、前記主流方向に対して交差する方向に延びる複数の微細な凹凸により形成される微細凹凸溝（３０）を有する、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記冷却面は、前記主流方向に対して交差する方向に延びる複数の微細な凹凸により形成される微細凹凸溝を有する、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記他面は、前記主流方向に対して交差する方向に延びる複数の微細な凹凸により形成される微細凹凸溝を有する、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記案内面と前記冷却面はいずれも、前記主流方向に対して交差する方向に延びる複数の微細な凹凸により形成される微細凹凸溝を有し、
前記案内面が有する前記微細凹凸溝を形成する凹凸のピッチと、前記冷却面が有する前記微細凹凸溝を形成する凹凸のピッチとは、同一または整数倍である、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記案内面、前記冷却面および前記他面の少なくとも１つは、前記主流方向に対して交差する方向に延びる複数の微細な凹凸により形成される微細凹凸溝を有し、
前記微細凹凸溝を形成する凹凸のピッチおよび断面形状は、冷媒の動粘性係数を含む物性および流速に応じて設計される、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記突起は、前記他面のうち前記冷却面に対向する対向面（１６）、および、前記他面のうち前記対向面と前記冷却面とが対向する方向に対し垂直な方向を向く側面（１７）の少なくとも一方に設けられる、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記突起は、前記他面のうち前記冷却面に対向する対向面に設けられる、請求項１または２に記載の熱交換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、発熱部品と冷媒との熱交換を行う熱交換器に関するものである。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、発熱部品と冷媒との熱交換を行う沸騰冷却式の熱交換器が記載されている。この熱交換器は、冷媒流路に設けられた放熱板と、その放熱板に固定されたテーパ台と、そのテーパ台に設けられた複数の放熱フィンを備えている。発熱部品は放熱板のうち冷媒流路とは反対側の面に設けられている。テーパ台は、冷媒流路の上流側から下流側に向けて冷媒流路の中心に近づくように傾斜している。これにより、この熱交換器は、冷媒の沸騰により形成された気泡がテーパ台の表面および複数の放熱フィンの間に付着した場合でも、テーパ台によって流れの向きを変えた冷媒により、それらの気泡を離脱させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－４４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器は、冷媒流路のうちテーパ台および放熱フィンから離れた領域を流れる冷媒が発熱部品の冷却に殆ど寄与しない。そのため、この熱交換器は、発熱部品に対する冷却性能が十分でないといった課題がある。また、この熱交換器は、冷媒流路に冷媒を圧送するポンプのエネルギ消費量に対する発熱部品の冷却量が低い、即ち、発熱部品に対する冷却効率が低いといった課題がある。
【０００５】
本開示は上記点に鑑みて、発熱部品に対する冷却性能および冷却効率を向上可能な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の１つの観点によると、発熱部品（２）と冷媒との熱交換を行う熱交換器は、
発熱部品と一体または別部材で構成され、冷媒入口(１２)側から冷媒出口(１３)側へ冷媒の流れる冷媒流路(１１)を有する冷却容器(１０)と、
冷却容器の内壁うち発熱部品が配置される側の冷却面(１４)とは異なる他面(１６、１７)に設けられる突起(２０)と、を備え、
突起は、
冷媒入口側から冷媒出口側へ向かう主流方向(Ｆ１)に対向して設けられ、主流方向に流れる冷媒が衝突する衝突面(２３)と、
衝突面の外縁から主流方向の下流側に延び、衝突面で衝突して形成される冷媒の二次流れ（Ｆ２）を冷却面のうち発熱部品の直下の部位(１５)に向けて案内する案内面(２４)を有する。
【０００７】
これによれば、冷媒入口から冷媒流路を流れる冷媒が衝突面に衝突して二次流れが形成される。そして、その二次流れが案内面によって案内され、冷却面のうち発熱部品の直下の部位（以下「高温部」という）に衝突する。そのため、高温部から冷媒への熱伝達率が高くなり、発熱部品に対する冷却性能を向上できる。また、高温部に衝突した二次流れは冷媒流路を旋回する旋回流となり、速度境界層が薄くなり、流体混合作用が促進され、高温部から冷媒への熱伝達が促進される。さらに、冷媒流路の全体に二次流れを形成することで、冷媒流路を流れる冷媒のうち発熱部品の冷却に寄与しない冷媒が減少し、発熱部品の冷却効率を向上できる。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る熱交換器が用いられる沸騰冷却システムの概略構成図である。
図１のＩＩ部分において第１実施形態に係る熱交換器の平面図である。
図２および図４のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図である。
図２および図３のＩＶ－ＩＶ線の断面図である。
図３および図４のＶ－Ｖ線の断面において二次流れの説明図である。
第１実施形態に係る熱交換器において二次流れの説明図である。
第２実施形態に係る熱交換器において図４に相当する箇所の断面図である。
第３実施形態に係る熱交換器において図４に相当する箇所の断面図である。
第４実施形態に係る熱交換器において図４に相当する箇所の断面図である。
第５実施形態に係る熱交換器の平面図である。
図１０および図１２のＸＩ－ＸＩ線の断面図である。
図１０および図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線の断面図である。
図１２のＸＩＩＩ部分の拡大図である。
第５実施形態の変形例において図１３に相当する箇所の拡大図である。
第６実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線の断面図である。
図１５および図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線の断面図である。
第６実施形態の変形例において図１７に相当する箇所の断面図である。
第７実施形態に係る熱交換器において図１１に相当する箇所の断面図である。
図１９のＸＸ－ＸＸ線の断面図である。
第８実施形態に係る熱交換器において図４に相当する箇所の断面図である。
第９実施形態に係る熱交換器において図４に相当する箇所の断面図である。
第１０実施形態に係る熱交換器において図４に相当する箇所の断面図である。
第１１実施形態に係る熱交換器の平面図である。
図２４および図２６のＸＸＶ－ＸＸＶ線の断面図である。
図２４および図２５のＸＸＶＩ－ＸＸＶＩ線の断面図である。
第１２実施形態に係る熱交換器の平面図である。
図２７、図２９および図３０のＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＶＩＩＩ線の断面図である。
図２７および図２８のＸＸＩＸ－ＸＸＩＸ線の断面図であり、第２発熱部品と第２突起を省略した図である。
図２７および図２８のＸＸＸ－ＸＸＸ線の断面図である。
第１３実施形態に係る熱交換器の平面図である。
図３１および図３３のＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩ線の断面図である。
図３１および図３２のＸＸＸＩＩＩ－ＸＸＸＩＩＩ線の断面図である。
第１４実施形態に係る熱交換器の平面図である。
図３４および図３６のＸＸＸＶ－ＸＸＸＶ線の断面図である。
図３４および図３５のＸＸＸＶＩ－ＸＸＸＶＩ線の断面図である。
第１５実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
図３７のＸＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＸＶＩＩＩ線の断面図である。
第１６実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
図３９のＸＬ－ＸＬ線の断面図である。
第１７実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
第１８実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
第１９実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
図４３のＸＬＩＶ－ＸＬＩＶ線の断面図である。
図４３のＸＬＶ－ＸＬＶ線の断面図である。
第２０実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
図４６のＸＬＶＩＩ－ＸＬＶＩＩ線の断面図である。
第２０実施形態に係る熱交換器が備える捩じり板の側面図である。
第２１実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
第２２実施形態に係る熱交換器において図３に相当する箇所の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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