Disipador térmico y unidad de refrigeración que lo utiliza.

Disipador térmico (100) para refrigeración por convección forzada de un elemento que se calienta,

quecomprende:

- un primer colector (2) de distribución conectado a una entrada (1, 1') de fluido de refrigeración;

- un segundo colector (5) de confluencia conectado a una salida (6, 6') de fluido de refrigeración y dispuesto enparalelo y adyacente con respecto al primer colector (2), estando dispuestos el primer y el segundo colectores en unlado del disipador térmico (100); y

- un recipiente (4) de transferencia de calor que incluye una superficie de montaje de elemento que se calienta yal menos uno o más canales (3, 3A, 3B) en el interior del recipiente, estando conectado el canal (3, 3A, 3B) al primery al segundo colectores (2, 5),

- en el que el canal (3, 3A, 3B) en el interior del recipiente (4) de transferencia de calor incluye un primer canal(3a) de ida conectado al primer colector (2) y un segundo canal (3b) de retorno conectado al segundo colector (5), y

- un canal (3c) en forma de U que conecta el primer y el segundo canales;

- en el que el primer canal (3a) y el segundo canal (3b) están dispuestos en el mismo plano a lo largo de lasuperficie de montaje de elemento que se calienta del recipiente (4) de transferencia de calor y debajo de la misma,

- en el que el colector (5) situado más cerca del recipiente (4) de transferencia de calor está desplazado conrespecto al plano de los canales (3a, 3b), y el primer y el segundo canales están conectados a uno del primer ysegundo colectores respectivos mediante primeros y segundos canales (16c, 16d) de conexión.

Disipador térmico y unidad de refrigeración que lo utiliza.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un disipador térmico para refrigerar un elemento que se calienta constituido por componentes electrónicos o similares, de forma específica, un disipador térmico que tiene una estructura en la que se usa convección forzada para la refrigeración. La invención también se refiere a una unidad de refrigeración a la que está conectado dicho disipador térmico.

Técnica anterior

JP-A-2002-170 915 (al que se hace referencia en adelante como técnica anterior) describe el tipo de disipador térmico convencional mencionado anteriormente. El disipador térmico convencional comprende un recipiente de transferencia de calor dotado en su interior de un canal y de un acelerador de transferencia de calor (tal como una aleta o un acelerador de flujo turbulento) en el canal. En el recipiente de transferencia de calor están conformados un espacio lateral de entrada para un fluido de refrigeración y un espacio lateral de salida para el fluido de refrigeración. La circulación del fluido de refrigeración del espacio lateral de entrada al espacio lateral de salida hace que una placa de base se enfríe y, de este modo, que los componentes electrónicos montados en la placa de base se enfríen.

El espacio lateral de entrada para el fluido de refrigeración y el espacio lateral de salida para el fluido de refrigeración están dispuestos por separado en los extremos de ambos lados del recipiente de transferencia de calor, tal como se muestra en la Fig. 3 de la técnica anterior, o están conformados en el mismo extremo, en un lado del recipiente de transferencia de calor, para quedar separados entre sí, tal como se muestra en la Fig. 2 de la técnica anterior.

Referencia de patente 1: JP-A-2002-170 915. EP 1 047 294; DE102 03 239; US 2003/133257 y US 4.494.171 describen cada una estructuras de disipador térmico de la técnica anterior.

Descripción de la invención Problemas que resuelve la invención En un disipador térmico convencional, en el que el espacio lateral de entrada para el fluido de refrigeración y el espacio lateral de salida para el fluido de refrigeración están dispuestos por separado en ambos lados del recipiente de transferencia de calor, se disponen una entrada de fluido de refrigeración en el espacio lateral de entrada para el fluido de refrigeración y una salida de fluido de refrigeración en el espacio lateral de salida para el fluido de refrigeración, de modo que quedan dispuestas en una posición muy separada. Esto requiere espacios para instalar los tubos a la entrada de fluido de refrigeración y a la salida de fluido de refrigeración, respectivamente, así como espacios para desmontar los tubos para su mantenimiento. Esto provoca un problema de aumento de volumen del sistema de refrigeración en su conjunto.

Además, en el caso anterior, en algunos sistemas de refrigeración, es difícil compartir componentes, debido a que la longitud de los tubos no es la misma cuando un disipador térmico y una bomba o un ventilador se conectan en serie y se instalan los tubos para formar un sistema de refrigeración. Además, debido a lo anteriormente descrito, los tubos largos aumentan la pérdida de presión que se produce en el sistema de refrigeración. Esto provoca el problema del deterioro del caudal en circulación del fluido de refrigeración y de su característica térmica.

Puede ser posible disponer un colector de distribución en el espacio lateral de entrada para el fluido de refrigeración y un colector de confluencia en el espacio lateral de salida para el fluido de refrigeración. No obstante, el colector de distribución y el colector de confluencia tienen un papel en el control de la desviación del flujo en el canal del recipiente de transferencia de calor, y las secciones en el flujo en los colectores respectivos tienen normalmente un área más grande que la sección del canal del recipiente de transferencia de calor.

En consecuencia, los colectores están conformados, respectivamente, en ambos extremos del recipiente de transferencia de calor en el caso de un disipador térmico en el que los colectores están conformados en ambos extremos del recipiente de transferencia de calor, de modo que aparecen problemas, tal como el hecho de que la superficie de acceso es pequeña junto al elemento que se calienta montado en el recipiente de transferencia de calor, y tal como la presencia de un espacio innecesario en la parte posterior de una parte para montar el elemento que se calienta.

Además, si se disponen por separado la parte lateral de entrada y la parte lateral de salida para el fluido de refrigeración en un lado del recipiente de transferencia de calor, el canal en el recipiente de transferencia de calor es un canal en serie largo. En consecuencia, el fluido de refrigeración recibe calor del elemento que se calienta al pasar a través del canal en el recipiente de transferencia de calor y aumenta su temperatura, de modo que el fluido de refrigeración en una parte de salida tiene una temperatura más alta que el fluido de refrigeración en una parte de entrada.

Esto provoca un problema que consiste en que la diferencia de temperatura aumenta en una superficie para montar el elemento que se calienta. En el caso de conformar varios canales en el recipiente de transferencia de calor para formar un canal paralelo con el objetivo de resolver el problema anterior, también existe el problema de que el volumen del disipador térmico disminuye, ya que los canales respectivos se cruzan entre sí o se forman múltiples partes en forma de U.

El objetivo de la invención consiste en resolver los problemas mencionados anteriormente. Un objetivo de la invención consiste en dar a conocer un volumen de disipador térmico para realizar un sistema de refrigeración más compacto. Otro objetivo de la invención consiste en dar a conocer un disipador térmico superior en uniformidad térmica. Además, otro objetivo de la invención consiste en dar a conocer una unidad de refrigeración que es compacta y superior en uniformidad térmica.

Medios para resolver los problemas Un disipador térmico según la invención consiste en un disipador térmico según la reivindicación 1.

Además, una unidad de refrigeración según la invención consiste en una unidad de refrigeración según la reivindicación 8.

Efecto de la invención En el disipador térmico según la invención se dispone un colector de distribución de forma adyacente y en paralelo con respecto a un colector de confluencia. Esto permite realizar el sistema de refrigeración más compacto y disponer un disipador térmico superior en uniformidad térmica.

Además, apilar en capas una pluralidad de disipadores térmicos en los que un colector de distribución y un colector de confluencia están dispuestos en paralelo y de forma adyacente entre sí permite obtener una unidad de refrigeración que es compacta y superior en uniformidad térmica.

Mejor modo de llevar a cabo la invención Ejemplo 1

La Fig. 1 muestra una estructura simplificada de un disipador térmico según el ejemplo 1. La Fig. 1 (c) es una vista superior del disipador térmico. La Fig. 1 (a) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea A-A de la Fig. 1 (c) . La Fig. 1 (b) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea B-B de la Fig. 1 (c) . La Fig. 2 muestra otra estructura del disipador térmico según el ejemplo 1. La Fig. 2 (c) es una vista superior del disipador térmico. La Fig. 2 (a) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea A-A de la Fig. 2 (c) . La Fig. 2 (b) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea B-B de la Fig. 2 (c) .

En las Figs. 1 y 2, un disipador térmico 100 forma un sistema de refrigeración para refrigerar un elemento 8 que se calienta montado en el mismo. El disipador térmico 100 comprende: una entrada 1 de fluido de refrigeración a través de la que entra un fluido 9 de refrigeración a baja temperatura; un colector 2 de distribución para dividir el fluido 9 de refrigeración entrante; un recipiente 4 de transferencia de calor conectado térmicamente al elemento 8 que se calienta, dispuesto en una superficie de montaje de elemento que se calienta, y estando dotado en su interior de un canal 3; un colector 5 de confluencia en cuyo interior circula el fluido 9 de refrigeración a alta temperatura debido a la absorción de calor del elemento 8 que se calienta; y una salida 6 de fluido de refrigeración desde la que se descarga el fluido 9 de refrigeración confluente.

Por lo tanto, el disipador térmico 100 forma una serie de canales de circulación. El colector 2 de distribución y el colector 5 de confluencia del ejemplo... [Seguir leyendo]

1. Disipador térmico (100) para refrigeración por convección forzada de un elemento que se calienta, que comprende:

-un primer colector (2) de distribución conectado a una entrada (1, 1’) de fluido de refrigeración;

-un segundo colector (5) de confluencia conectado a una salida (6, 6’) de fluido de refrigeración y dispuesto en paralelo y adyacente con respecto al primer colector (2) , estando dispuestos el primer y el segundo colectores en un lado del disipador térmico (100) ; y

-un recipiente (4) de transferencia de calor que incluye una superficie de montaje de elemento que se calienta y al menos uno o más canales (3, 3A, 3B) en el interior del recipiente, estando conectado el canal (3, 3A, 3B) al primer y al segundo colectores (2, 5) ,

-en el que el canal (3, 3A, 3B) en el interior del recipiente (4) de transferencia de calor incluye un primer canal (3a) de ida conectado al primer colector (2) y un segundo canal (3b) de retorno conectado al segundo colector (5) , y

-un canal (3c) en forma de U que conecta el primer y el segundo canales;

-en el que el primer canal (3a) y el segundo canal (3b) están dispuestos en el mismo plano a lo largo de la superficie de montaje de elemento que se calienta del recipiente (4) de transferencia de calor y debajo de la misma,

-en el que el colector (5) situado más cerca del recipiente (4) de transferencia de calor está desplazado con respecto al plano de los canales (3a, 3b) , y el primer y el segundo canales están conectados a uno del primer y segundo colectores respectivos mediante primeros y segundos canales (16c, 16d) de conexión.

2. Disipador térmico según la reivindicación 1,

-en el que el recipiente (4) de transferencia de calor incluye un primer canal (3A) y un segundo canal (3B) ,

-en el que el primer canal (3A) incluye un primer canal (3a) de ida conectado al primer colector (2) , un segundo canal (3b) de retorno conectado al segundo colector (5) y un primer canal (3c) en forma de U que conecta el primer canal (3a) de ida y el segundo canal (3b) de retorno,

-en el que el segundo canal (3B) incluye un tercer canal (3a) de ida conectado al primer colector (2) , un cuarto canal (3b) de retorno conectado al segundo colector (5) y un segundo canal (3c) en forma de U que conecta el tercer canal (3a) de ida y el cuarto canal (3b) de retorno,

-en el que el primer y el tercer canales (3a) de ida y el segundo y el cuarto canales (3b) de retorno están dispuestos en el mismo plano a lo largo de la superficie de montaje de elemento que se calienta del recipiente (4) de transferencia de calor y debajo de la misma, y

-en el que el colector (2, 5) situado más cerca del recipiente (4) de transferencia de calor está desplazado con respecto al plano de los canales, el primer y el tercer canales (3a) de ida están conectados a uno de los colectores mediante primeros canales (16c) de conexión, y el segundo y el cuarto canales (3b) de retorno están conectados al otro de los colectores mediante segundos canales (16d) de conexión.

3. Disipador térmico según la reivindicación 2,

-en el que el primer canal (3A) y el segundo canal (3B) están dispuestos en el recipiente (4) de transferencia de calor de modo que el primer canal (3a) de ida y el segundo canal (3b) de retorno son adyacentes entre sí y el tercer canal (3a) de ida y el cuarto canal (3b) de retorno también son adyacentes entre sí.

4. Disipador térmico según la reivindicación 2,

-en el que el canal (3A, 3B) en el recipiente (4) de transferencia de calor incluye además un canal (18) de mezcla que conecta el primer y el segundo canales (3c) en forma de U y que conecta de este modo la pluralidad de canales (3a) de ida y la pluralidad de canales (3b) de retorno.

5. Disipador térmico según la reivindicación 1,

en el que el primer colector (2) está alineado a lo largo de una primera dirección longitudinal, siendo la primera dirección longitudinal sustancialmente perpendicular con respecto a los canales de ida y de retorno.

6. Disipador térmico según la reivindicación 5,

en el que el segundo colector (5) de confluencia está alineado a lo largo de la primera dirección longitudinal.

7. Disipador térmico según la reivindicación 1,

-en el que un acelerador (11) de transferencia de calor para acelerar la transferencia de calor de las superficies de pared de los canales al fluido de refrigeración está dispuesto en el canal (3, 3A, 3B) , y

-en el que una estructura (13) de rectificación para evitar la deriva en un sentido en el canal está dispuesta al

menos en un lado situado corriente arriba o en un lado situado corriente abajo con respecto al acelerador (11) de 5 transferencia de calor con un intervalo desde el acelerador (11) de transferencia de calor.

8. Unidad de refrigeración para refrigeración por convección forzada de un elemento que se calienta, en la que la unidad de refrigeración comprende:

-una pluralidad de disipadores térmicos (100a, 100b, 100c; 100d, 100e, 100f; 100g, 100h, 100i) ; y

-en la que cada uno de los disipadores térmicos (100a, 100b, 100c; 100d, 100e, 100f; 100g, 100h, 100i) 10 comprende:

-un primer colector de distribución, un segundo colector de confluencia dispuesto en paralelo y adyacente con respecto al colector de distribución y un recipiente de transferencia de calor que incluye una superficie de montaje de elemento que se calienta y al menos un canal en el interior, estando conectado el canal al primer y al segundo colectores, en la que uno de los disipadores térmicos está configurado según la reivindicación 1,

comprendiendo además la unidad de refrigeración:

-una abertura (32) de conexión que conecta los primeros colectores (2) de distribución respectivos de la pluralidad de disipadores térmicos (100a, 100b, 100c; 100d, 100e, 100f; 100g, 100h, 100i) ;

-una abertura (32) de conexión que conecta los segundos colectores (5) de confluencia respectivos de la pluralidad de disipadores térmicos (100a, 100b, 100c; 100d, 100e, 100f; 100g, 100h, 100i) ; y

-en la que, en la unidad de refrigeración, los canales (3A, 3B) en los recipientes (4) de transferencia de calor respectivos de la pluralidad de disipadores térmicos (100a, 100b, 100c; 100d, 100e, 100f; 100g, 100h, 100i) están comunicados entre sí.