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JP2007227902A

Micro channel heatsink

Abstract

Problem to be solved.To provide a heat sink for transferring heat from a heat source to a coolant fluid and a method for operating the heat sink. Coolant flows into an inlet manifold channel 44 that extends into the inlet edge 32 of the manifold, where it enters a parallel and spaced microchannel 28 that extends intersecting the manifold channels 44, 46. Heat is transferred from the heat source 22 to the coolant fluid by pushing the flow downwards and injecting and exiting coolant into the outlet manifold channel 46, which extends into the outlet edge 32 of the manifold and alternates with the inlet manifold channel 44. .. Efficiency is improved by defining dimensions such as the base width (bw) of the microchannel 28 and the base height (bt) of the microchannel 28. [Selection diagram] Fig. 2

JP2007227902A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 7

Term

Projected expiry 16 January 2027.

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6 claims: 3 independent, 3 dependent

  1. 1
    熱源(22)からクーラント流体に熱を伝達するためのヒートシンク(20)であって、 平らなベース(26)を有するハウジングを備えており、前記ベース(26)は、平行なマイクロチャンネル(28)が設けられた低温プレートを形成しており、前記マイクロチャンネルは、全て、同じ距離に亘って延びており、前記マイクロチャンネルの各々は、前記低温プレート内に、所定のベース幅(bw)と、所定のベース高さ(bh)とを有しており、 前記ヒートシンク(20)は、また、マニホールドプレート(30)を備え、前記マニホールドプレート(30)は、マニホールド厚さ(mt)を形成する上面及び下面を有しており、前記下面が前記マイクロチャンネル(28)と重なっており、前記マニホールドプレート(30)は、また、両端部(34)間を延びる、間隔が隔てられた縁部(32)を有しており、 前記ハウジングは、内部肩部(36)を有しており、該内部肩部(36)は、前記マニホールドプレート(30)の前記端部(34)と係合して、前記マニホールドプレート(30)の前記上面と係合する凹所をなした表面(38)を形成しており、 前記マニホールドプレート(30)の前記縁部(32)は、入口縁部(32)及び出口縁部(32)を形成し、入口縁部(32)及び出口縁部(32)は、各々、前記肩部(36)から各々間隔が隔てられて、前記入口縁部(32)と前記肩部(36)との間に入口プレナムを形成し、前記出口縁部(32)と前記肩部(36)との間に出口プレナムを形成しており、 前記マニホールドプレート(30)は、前記入口縁部(32)内に延びる入口マニホールドチャンネル(44)と、前記出口縁部(32)内に延びる出口マニホールドチャンネル(46)とを有し、これらのマニホールドチャンネルの各々は、反対側の縁部(32)に対して間隔が隔てられた関係で終端し、 前記入口マニホールドチャンネル(44)は、前記出口マニホールドチャンネル(46)と交互になって、下側のマイクロチャンネル(28)の壁厚(wt)を形成し、その結果、前記入口縁部(32)からの前記マニホールドチャンネル(44、46)は、前記出口縁部(32)からの前記マニホールドチャンネル(44、46)と交互になっており、前記マニホールドチャンネル(44、46)は、所定のマニホールド幅(mw)と、前記マニホールド厚さ(mt)と等しい所定のマニホールド高さ(mh)とを有しており、 前記マニホールドチャンネル(44、46)は、前記ベースの前記マイクロチャンネル(28)と交差方向に延びており、これによって、クーラントは、前記入口導管(40)から、前記入口プレナムに、そして前記入口マニホールドチャンネル(44)に流入し、該入口マニホールドチャンネル(44)で、流れが前記マイクロチャンネル(28)内に下方に押し込まれ、該マイクロチャンネル(28)で、クーラントは、前記出口マニホールドチャンネル(46)内に上方に方向を変え、前記出口導管(42)の外に出るため、前記出口プレナム内に出て、前記ベースの外部と係合した熱源(22)から熱を運び去り、 前記マイクロチャンネル(28)の前記ベース幅(bw)は、40μm乃至100μmの範囲にあり、 前記マイクロチャンネル(28)の前記ベース内への前記ベース高さ(bh)は、200μm乃至400μmの範囲にあり、 前記マニホールドチャンネル(44、46)の前記マニホールド厚さ(mt)を通る前記マニホールド高さ(mh)は、1000μm乃至3000μmの範囲にあり、 前記マニホールドチャンネル(44、46)の前記マニホールド幅(mw)は、350μm乃至1000μmの範囲にある、ヒートシンク。
  2. 2
    請求項1に記載のヒートシンクにおいて、 前記熱源(22)は、前記ベースの前記下面の面積に対して0.7乃至1の所定の比を持つ面積を有する、ヒートシンク。
  3. 3
    請求項1に記載のヒートシンクにおいて、 前記壁厚(wt)は50μmである、ヒートシンク。
  4. 4
    熱源(22)からクーラント流体に熱を伝達するためのヒートシンク(20)であって、 蓋(24)及びベースを含むハウジングを備え、 前記ベースは、上面と、下面と、平行なマイクロチャンネル(28)とを持つ平らな低温プレートであり、前記マイクロチャンネルは全て、同じ距離に亘って延びており、前記マイクロチャンネルの各々は、前記ベースの前記上面内に所定のベース高さと、所定のベース幅(bw)とを有し、 また、前記ヒートシンク(20)は、 マニホールド厚さ(mt)を形成する上面及び下面を有し、前記下面が前記マイクロチャンネル(28)と重なり、間隔が隔てられた縁部が両端部(34)間を延びる、マニホールドプレート(30)を備え、 前記蓋(24)は、前記ベースと係合する周囲と、前記マニホールドプレート(30)の前記端部(34)と係合して、前記マニホールドプレート(30)の前記上面と係合する凹所をなした表面(38)を前記周囲内に形成する内部肩部(36)とを有し、 前記マニホールドプレート(30)の前記縁部(32)は、入口縁部(32)及び出口縁部(32)を形成しており、前記入口縁部(32)及び前記出口縁部(32)は、各々、前記肩部(36)から間隔が隔てられて、前記入口縁部(32)と前記肩部(36)との間に入口プレナムを形成し、前記出口縁部(32)と前記肩部(36)との間に出口プレナムを形成しており、 また、前記ヒートシンク(20)は、 前記入口プレナムに流体を流入するため、前記蓋(24)に設けられた入口導管(40)と、 前記出口プレナムから流体を流出するため、前記蓋(24)に設けられた出口導管(42)とを備えており、 前記マニホールドプレート(30)は、前記入口縁部(32)内に延びる入口マニホールドチャンネル(44)と、前記出口縁部(32)内に延びる出口マニホールドチャンネル(46)とを有し、これらのマニホールドチャンネルの各々は、反対側の縁部(32)に対して間隔が隔てられた関係で終端しており、 前記入口マニホールドチャンネル(44)は、前記出口マニホールドチャンネル(46)と交互になっており、その間に壁厚(wt)を形成し、その結果、前記入口縁部(32)からの前記マニホールドチャンネル(44、46)は、前記出口縁部(32)からの前記マニホールドチャンネル(44、46)と交互になっており、前記マニホールドチャンネル(44、46)は、所定のマニホールド幅(mw)と、前記マニホールド厚さ(mt)と等しい所定のマニホールド高さ(mh)とを有し、 前記蓋(24)及び前記ベースは、円形であり、かみ合い係合するため、及び前記蓋(24)を前記ベースに前記マニホールドをこれらの間に挟んだ状態でシールするためのボルト穴を形成するため、半径方向に延びる耳部(48)を有し、 前記ベースの前記下面と接触した所定の発熱面積を持つ熱源(22)を有し、 前記マニホールドチャンネル(44、46)は、前記ベースの前記マイクロチャンネル(28)と交差方向に延びており、これによって、クーラントは、前記入口導管(40)から、前記入口プレナムに、そして前記入口マニホールドチャンネル(44)に流入し、前記入口マニホールドチャンネル(44)で、流れを前記マイクロチャンネル(28)内に下方に押し込み、前記マイクロチャンネル(28)で、クーラントは、前記出口マニホールドチャンネル(46)内に上方に方向を変え、前記出口導管(42)を出るため、前記出口プレナム内に出て、前記ベースの外部と係合した熱源(22)から熱を運び去り、 前記マイクロチャンネル(28)の前記ベース幅(bw)は、40μm乃至100μmの範囲にあり、 前記マイクロチャンネル(28)の前記ベース内への前記ベース高さは、200μm乃至400μmの範囲にあり、 前記マニホールドチャンネル(44、46)の前記マニホールド厚さ(mt)を通る前記マニホールド高さ(mh)は、1000μm乃至3000μmの範囲にあり、 前記マニホールドチャンネル(44、46)の前記マニホールド幅(mw)は、350μm乃至1000μmの範囲にあり、 前記壁厚(wt)は50μmであり、 前記熱源(22)の前記発熱面積は、前記マイクロチャンネル(28)によって覆われた前記ベースの前記下面の有効熱伝達面積に対して0.7乃至1の所定の比を有する、ヒートシンク。
  5. 5
    熱源(22)からクーラント流体に熱を伝達する方法であって、 マニホールドの入口縁部(32)内に延びる入口マニホールドチャンネル(44)にクーラントを流入し、前記入口マニホールドチャンネル(44)で、前記クーラントの流れを、前記マニホールドチャンネル(44、46)と交差して延びる平行であり且つ間隔が隔てられたマイクロチャンネル(28)に下方に押し込み、前記マニホールドの出口縁部(32)内に延び且つ前記入口マニホールドチャンネル(44)と交互になった出口マニホールドチャンネル(46)内に、クーラントの向きを上方に変えてここから出す、工程と、 前記マイクロチャンネル(28)のベース幅(bw)を40μm乃至100μmの範囲に維持する工程と、 前記マイクロチャンネル(28)のベース高さ(bh)を200μm乃至400μmの範囲に維持する工程と、 マニホールドチャンネル(44、46)を通るマニホールド高さ(mh)を1000μm乃至3000μmの範囲に維持する工程と、 マニホールドチャンネル(44、46)のマニホールド幅(mw)を350μm乃至1000μmの範囲に維持する工程とを含む、方法。
  6. 6
    請求項5に記載の方法において、 前記マニホールドチャンネル(44、46)及びマイクロチャンネル(28)を通るクーラントの流量を、毎分0.2ガロン乃至0.3ガロンに維持する、方法。
Independent claims6