(57)【要約】  コンピュータ中央処理装置の冷却に適する熱交換器であって、該熱交換器には、伝導性底部（１１）、冷却液を流してもよい複数の流路を画定する該底部（１１）上の熱交換器フィン（１３）列、底部（１１）から遠い側のフィン（１３）表面上に配置する密閉用シート又はパッド（１４）、底部と密封係合させ、熱交換流路を囲む非伝導性カバー（１５）であって、該カバーには流路に通じる流入口及び熱交換流路から通じる少なくとも１つの流出口を有する非伝導性カバーを備えている。【選択図】図１
2007531991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）伝導性底部、
（ｉｉ）冷却液を流してもよい複数の流路を画定する前記底部上の熱交換器フィン列、
（ｉｉｉ）前記底部から遠い側のフィン表面上に配置する密閉用シート又はパッド、
（ｉｖ）前記底部と密封係合させ、熱交換流路を囲む非伝導性カバーであって、該カバーには流路に通じる流入口及び熱交換流路から通じる少なくとも１つの流出口を有する非伝導性カバー、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記カバーと前記底部との間に「Ｏ」リングシールを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記底部を銅製とすること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記カバーをプラスチック材料製とすること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フィンを１枚の連続した銅を蛇腹状に折畳んで形成すること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記フィン列を圧縮し、それにより該フィン間に形成した隣接する流路の上下部を、フィンを相互に圧迫させることにより、密閉すること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記フィン列の底面を底部に半田付けすること、を特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記カバーには外周フランジを有し、該フランジは内向きフランジで終端させて、流路を該フランジ間で画定し、前記流路で「Ｏ」リングを受容するよう構成すること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記底部には外向きのリップ部を有する外周フランジを有し、前記カバーの内向きフランジには、前記底部のリップ部と係合するよう構成する同様な形状のリップ部を有すること、を特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
熱電モジュールを前記底部の外側と熱伝達し合うよう関係させて更に備えること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１１】
（ｉ）伝導性底部、
（ｉｉ）冷却液を流してもよい複数の流路を画定する前記底部上の熱交換器フィン列、
（ｉｉｉ）前記底部と密封係合させ、熱交換流路を囲む非伝導性カバーであって、該カバーには流路に通じる流入口及び熱交換流路から通じる少なくとも１つの流出口を有する非伝導性カバー、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
前記カバーには中央に位置する流入口及び該流入口の両側に流出口を有すること、を特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記カバーを銅製とすること、を特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記カバーを底部に半田付けすること、を特徴とする請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記フィンを１枚の連続した銅製のシートを蛇腹状に折畳んで形成すること、を特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記フィン列を圧縮し、それにより前記フィン間で形成した隣接する流路の上下部を、フィンを相互に圧迫させることによって、密閉すること、を特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
熱電モジュールを前記伝導性底部の外側と熱伝達し合うよう関係させて更に備えること、を特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記底部を銀製とすること、を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記底部を銀製とすること、を特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関し、特にはコンピュータ中央処理装置及び／又は熱電モジュールと関連させて使用するのに適する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術のマルチチャネル熱交換器については、オーストラリア国特許明細書第７７９，５１９号において記載されている。便宜上、本発明については、熱交換器をコンピュータ中央処理装置と関連させて使用することに関して記述する。
【０００３】
コンピュータ中央処理装置の性能は、熱の除去によって向上可能である。従ってコンピュータ中央処理装置と関連させて使用するよう構成する熱交換器に対するニーズが存在する。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の１態様によれば、
（ｉ）伝導性底部、
（ｉｉ）冷却液を流してもよい複数の流路を画定する該底部上の熱交換器フィン列、
（ｉｉｉ）該底部から遠い側のフィン表面上に配置する密閉用シート又はパッド、
（ｉｖ）該底部と密封係合させ、熱交換流路を囲む非伝導性カバーであって、該カバーには流路に通じる流入口及び熱交換流路から通じる少なくとも１つの流出口を有する非伝導性カバー、
を備える熱交換器を提供する。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、
（ｉ）伝導性底部、
（ｉｉ）冷却液を流してもよい複数の流路を画定する該底部上の熱交換器フィン列、
（ｉｉｉ）該底部と密封係合させ、熱交換流路を囲む非伝導性カバーであって、該カバーには流路に通じる流入口及び熱交換流路から通じる少なくとも１つの流出口を有する非伝導性カバー、
を備える熱交換器を提供する。              
【０００６】
本発明の１形態では、伝導性カバーに中央流入口を設け、該流入口は最低温の液体を直接、ＣＰＵダイからの熱源に隣接する金属製のフィンへと導く。中央流入口は、熱交換器をＣＰＵに使用する場合、最も好適であろう。熱電モジュールを熱交換器と共に使用する場合、好適な形態としては、熱交換器のどちらかの端部に流入口及び流出口を有するものになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜図７に示す熱交換器１０は銅製の底部又はトレイ１１から成るが、該底部又はトレイはプラスチック製下部フランジ１２に取付けられ、熱交換器流路を画定する銅製フィン１３列を支持する。シート又はパッド１４形状のゴム製シール部材をフィン１３上に配置し、プラスチック製カバー１５を底部フランジ１２と、Ｏリング１６をその間に挟み、密封係合させる。
【０００８】
フィン１３は１枚の連続した銅製のシートから、該シートを蛇腹状に折畳んで作製する。流路の上面及び下面を、フィンを相互に圧迫させることにより密閉する。フィン１３を銅製底部と半田付けし、ゴム製パッド１４で上部を密閉して、フィン上部とプラスチック製カバーとの間で液体がバイパスするのを防ぐ。
【０００９】
フィン１３列によって画定する熱交換器流路は、熱交換器１０の流入口側２０から流出口側２１まで延在する。カバー１５には、流入口側２０に通じる流入口２２及び流出口側２１から通じる流出口２３を有する。
【００１０】
図５及び図７に示すように、カバー又はマニホルド上部１５には、外周フランジ２４を有し、該フランジは内向きフランジ２５で終端して、外周フランジ２４と内向きフランジ２５との間に流路２６を画定し、該流路２６内にはＯリング１６を収容する。フランジ２４には、段付凹部２７をその内面２８に有し、該凹部２７で同様な形状の下部フランジ１２のリップ部２９を受容する。本発明の１実施例では、熱交換器１０をコンピュータ中央処理装置上に直接置き、その後適所にクランプ固定する。水を、熱交換器を通してポンプで送り、熱をコンピュータ中央処理装置から除去し、離れたラジエータに管で送り、そこで熱を大気中に放散する。
【００１１】
本発明の別の実施例では、熱交換器１０を熱電モジュール４０上に装着するが、該モジュールはコンピュータ中央処理装置又は、他の熱源又はコールドシンクと接触するよう配置されている。熱電モジュールは、活発にコンピュータ中央処理装置から熱を除去し、その熱を熱電モジュールの高温側に装着した熱交換器中を流れる水に伝達する。前述のように、離れたラジエータに水を管で送り、該ラジエータにより熱を大気中に放散させる。
【００１２】
図８〜図１１に示す熱交換器の実施例では、銅製のカバー又はマニホルド上部３０を有し、中央流入口３１及び該流入口３１の両側に２本の流出口３２及び３３を有する。銅製カバー３０を使用することで、半田付けによる接合を図１の実施例のＯリング１６の代わりに使用できる。従って、底部３４をカバー３０に半田付けすると、図１の実施例のフランジ１２及びゴム製パッド１４及びＯリング１６が不要になる。
【００１３】
図１１で示すように、銅製フィン１３には、Ｖ字型切欠部３５を該フィンに亘り有して、流体の流入を促進する。この噴流衝合機能によって、最低温の液体を直接、ＣＰＵダイからの熱源に隣接する金属製のフィンに導くが、その結果冷却性能を向上させる。
【００１４】
図面に示した熱電熱交換器では、極めて僅かなポンピングパワーで、著しく低い熱抵抗を有する。僅か０．０１°Ｃ／Ｗの熱抵抗を、所要ポンピングパワー２．２ワットで、毎分２リットルの流量を４０ｍｍ×４０ｍｍ表面積上に流すことで、これを獲得している。
【００１５】
最適化したマイクロ流路によって、こうした低い熱抵抗が獲得可能であり、その効果については、高いヒートポンプ性能の熱電モジュールに対する作用を検討することで、証明できよう。該モジュールが１００Ｗ容量で１．０の成績係数（ＣＯＰ）で冷却している場合、低温側を通過する熱は１００Ｗとなり、高温側を通過する熱は２００Ｗとなる。低温側及び高温側の熱交換器は熱流に対して熱抵抗を付加する、即ち、温度差がインターフェース全体に熱を行渡らせるのに必要となる。強制的に対流空気流を起こす典型的な熱電モジュール用熱交換器での熱抵抗は０．１°Ｃ／Ｗであり、それと比較して本発明の熱交換器での熱抵抗は０．０１°Ｃ／Ｗである。
【００１６】
下表では熱電モジュールが本発明の熱交換器で獲得可能なｄＴへの作用について、典型的な熱交換器と、低温側を１００Ｗとして、比較したものである。
2007531991.tif 000003
【００１７】
最良の熱電モジュールでは最大ｄＴが７５℃で、そのため熱交換器インターフェース全体で３０℃の損失が発生し、有効温度差が単に４５℃となってしまう。それと比較すると、本発明の熱交換器では３℃の温度差で、モジュールでは７２℃の有効温度差となる。
【００１８】
本発明の別の実施例によれば、底部を純銀製とし、カバーをポリカーボネート製とする。本発明の具体的な１実施例の冷却性能は、以下の通りである：
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【００１９】
図１２は、本発明による熱交換器に関する、流量（Ｌ／分）に対する、熱抵抗（°Ｃ／Ｗ）及び圧力降下（ｋＰａ）のグラフである。
【００２０】
様々な変形を、本発明の意図及び範囲から逸脱することなく、熱交換器の詳細及び設計及び構造において、実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の１実施例による熱交換器について部分的に切除して示した斜視図である。
【図２】図１で示した熱交換器の分解立体図である。
【図３】図１で示した熱交換器の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った熱交換器の断面図である。
【図５】図４の部分Ｃの拡大図である。
【図６】図３のＤ−Ｄ線に沿った熱交換器の断面図である。
【図７】図６の部分Ｆの拡大図である。
【図８】本発明の別の実施例による熱交換器の斜視図である。
【図９】図８で示したカバーの平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿った図８で示したカバーの断面図である。
【図１１】Ｂ−Ｂ線に沿った図８で示したカバーの断面図である。
【図１２】本発明の１実施例による熱交換器に関する、流量（Ｌ／分）に対する、熱抵抗（℃／Ｗ）及び圧力降下（ｋＰａ）のグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１０            熱交換器
１１、３４        底部
１２            下部フランジ
１３            フィン
１４            シート又はパッド
１５、３０        カバー又はマニホルド上部
１６            Ｏリング
２０            流入口側
２１            流出口側
２２、３１            流入口
２３、３２、３３      流出口
２４            外周フランジ
２５            内向きフランジ
２６            流路
２７            凹部
３５            切欠部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007531991.tif 000011
【図８】
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【図９】
2007531991.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2007531991.tif 000015
【図１２】
2007531991.tif 000016
【国際調査報告】
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