JP2003223470A - Heat sink thermal analyzer, heat sink thermal analysis method and program allowing computer to execute method - Google Patents

Heat sink thermal analyzer, heat sink thermal analysis method and program allowing computer to execute method

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JP2003223470A
JP2003223470A JP2002109702A JP2002109702A JP2003223470A JP 2003223470 A JP2003223470 A JP 2003223470A JP 2002109702 A JP2002109702 A JP 2002109702A JP 2002109702 A JP2002109702 A JP 2002109702A JP 2003223470 A JP2003223470 A JP 2003223470A
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thermal analysis
heat
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat sink thermal analyzer performing a heat analysis of a heat sink at high speed in a simple operation. <P>SOLUTION: A heat transfer coefficient calculation part 12 calculates the heat transfer coefficient of a fin part of the sink part by calculating only a base part of the heat sink modeled by including the heat transfer coefficient of the base part of the heat sink. An area conversion part 13 deduces a first circular shape having the same area as the area of a main surface of the base part of the heat sink and a second circular shape having the same area as the contact area of a heating body to be fitted to the heat sink, and models the heat sink into a shape with the first circular shape and the second circular shape disposed as a concentric circle. A temperature arithmetic part 14 operates a temperature distribution using a heat transmission equation to be applied to the modeling. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンクの熱
設計時に有効な温度パラメータ等を演算するヒートシン
ク熱解析装置、ヒートシンク熱解析方法およびその方法
をコンピュータに実行させるプログラムに関し、特に簡
単な温度導出式を用いて短時間で熱解析を行なうことが
できるヒートシンク熱解析装置、ヒートシンク熱解析方
法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラ
ムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink thermal analysis apparatus for calculating effective temperature parameters and the like during thermal design of a heat sink, a heat sink thermal analysis method and a program for causing a computer to execute the method, and a particularly simple temperature derivation formula. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat sink thermal analysis apparatus that can perform thermal analysis in a short time using a computer, a heat sink thermal analysis method, and a program that causes a computer to execute the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】パーソナルコンピュータに使用されるマ
イクロプロセッサの技術的な進歩はめざましく、高集積
化、高速化、高機能化の一途をたどっている。その一方
でマイクロプロセッサの発熱密度も増加し続けており、
ヒートシンク、ヒートパイプおよびそれらにファンを組
み合わせた高能率な冷却装置の使用が必須となってい
る。
2. Description of the Related Art The technological progress of microprocessors used in personal computers has been remarkable, and they are becoming more highly integrated, faster, and more sophisticated. On the other hand, the heat generation density of microprocessors continues to increase,
It is essential to use heat sinks, heat pipes, and highly efficient cooling devices that combine fans with them.

【0003】ヒートシンクやヒートパイプの事業におい
ては、製品そのものの品質や価格だけでなく、熱設計の
能力が受注に関して重要な位置をしめていると考えられ
る。すなわち、ヒートシンク等を設計する際には、材
料、形状および大きさを決定するとともに、その放熱能
力を試算する必要がある。ヒートシンクの放熱能力につ
いては、通常、コンピュータ上で熱解析シミュレーショ
ンを行なうことにより知得される。また、ユーザ側にと
っても、所望の形状や大きさのヒートシンクについて、
その放熱特性等の仕様を即座に確認し、性能を比較でき
ることが望ましい。
In the business of heat sinks and heat pipes, it is considered that not only the quality and price of the products themselves, but also the ability of thermal design play an important role in receiving orders. That is, when designing a heat sink or the like, it is necessary to determine the material, shape, and size, and to make a trial calculation of its heat dissipation capability. The heat dissipation capability of a heat sink is usually known by performing a thermal analysis simulation on a computer. Also for the user side, regarding the heat sink of the desired shape and size,
It is desirable to be able to immediately check the specifications such as heat dissipation characteristics and compare the performance.

【0004】熱解析シミュレーションは、差分法や有限
要素法等の解析法を熱伝導問題に適用することで実現さ
れ、例えば、有限要素法を適用した例では、解析対象物
を複数の三角形要素に分割し、各要素内で熱伝導方程式
がもっともよく満足されるように温度を定める。よっ
て、熱解析シミュレーションを実現するソフトウェアで
は、精度に関連する膨大な数の熱伝導方程式(微分方程
式)を連立してその解を求めることが要求される。
The thermal analysis simulation is realized by applying an analysis method such as the difference method or the finite element method to the heat conduction problem. For example, in the example in which the finite element method is applied, the analysis object is a plurality of triangular elements. The temperature is divided so that the heat conduction equation is best satisfied within each element. Therefore, software that realizes a thermal analysis simulation is required to simultaneously solve a huge number of heat conduction equations (differential equations) related to accuracy to obtain the solution.

【0005】従来において用いられている熱解析シミュ
レーションソフトウェアの多くは、プリプロセッサ、ソ
ルバー、ポストプロセッサと呼ばれる3つのプログラム
で構成されている。プリプロセッサとは、熱解析対象と
なるヒートシンクをモデル化するプログラムであり、ヒ
ートシンクのサイズや材料に関する情報、発熱体に関す
る情報、熱の抜ける条件等の入力に応じて、ソルバーに
入力可能な形式のデータセットを出力する。
Most of thermal analysis simulation software used in the past is composed of three programs called a preprocessor, a solver, and a postprocessor. A preprocessor is a program that models the heat sink that is the target of thermal analysis.Data in a format that can be input to the solver according to the input of information about the size and material of the heat sink, information about the heating element, conditions for heat removal, etc. Output the set.

【0006】ソルバーとは、プリプロセッサから出力さ
れたデータセットを読み込んで、上記した多数の熱伝導
方程式の連立解を算出するプログラムである。ポストプ
ロセッサとは、単なる数値の羅列にすぎないソルバーの
演算結果を、温度表や温度分布図等で視覚的に表示する
プログラムである。
The solver is a program for reading a data set output from the preprocessor and calculating simultaneous solutions of the above-mentioned many heat conduction equations. The post processor is a program that visually displays the calculation result of the solver, which is merely a list of numerical values, in a temperature table, a temperature distribution chart, or the like.

【0007】なお、このような熱解析シミュレーション
ソフトウェアは、その実行プログラムサイズが大きいば
かりでなく、数千個の連立微分方程式の解を求める必要
があることから、通常は、高速なプロセッサを搭載した
比較的高価なコンピュータ上で実行されている。
Since such thermal analysis simulation software is not only large in execution program size but also required to find the solution of several thousand simultaneous differential equations, it is usually equipped with a high-speed processor. It runs on a relatively expensive computer.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の熱解析シミュレーションソフトウェア
は、 1)操作に習熟が必要である。 2)操作が煩雑である。 3)計算時間がかかる。 4)機材、計算時間の関係上会議の席上で対応しにく
い。 などの問題があった。
However, the above-mentioned conventional thermal analysis simulation software requires 1) familiarity with operation. 2) The operation is complicated. 3) Calculation takes time. 4) Due to the equipment and calculation time, it is difficult to handle at the meeting. There was such a problem.

【0009】以上の問題があるため、ヒートシンクの開
発および販売を行なう事業において、以下の不都合が生
じていた。 1)営業担当者が顧客先にてヒートシンクの仕様変更の
要望を受けた際に、その仕様変更後の冷却効果を提示す
るためには、上記した熱解析シミュレーションソフトウ
ェアを用いて再度熱解析を行なわなければならず、より
早い回答が期待されていた。 2)熱解析シミュレーションに時間がかかりすぎて、設
計に多大な時間を要していた。
Due to the above problems, the following problems have occurred in the business of developing and selling heat sinks. 1) When a sales representative receives a request from a customer to change the specifications of a heat sink, in order to present the cooling effect after the specification change, perform thermal analysis again using the above-mentioned thermal analysis simulation software. It had to be, and an earlier response was expected. 2) The thermal analysis simulation took too long, and the design required a great deal of time.

【0010】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、固体内伝熱をモデル化して数学的に解くことにより
計算量を減少させて演算を高速化し、さらに演算に必要
な入力パラメータと演算結果とを同時に表形式で表示す
ることによって操作性を向上させたヒートシンク熱解析
装置、ヒートシンク熱解析方法およびその方法をコンピ
ュータに実行させるプログラムを提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above, and reduces the amount of calculation by modeling heat transfer in a solid and solving it mathematically to speed up the calculation, and further to input parameters necessary for the calculation. An object of the present invention is to provide a heat sink thermal analysis device, a heat sink thermal analysis method, and a program for causing a computer to execute the method, in which the operability is improved by simultaneously displaying the calculation results in a table format.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1にかかるヒートシンク熱解析装置は、ヒー
トシンクのフィン部分の熱伝達率を前記ヒートシンクの
ベース部分の熱伝達率に含めることでモデル化されるベ
ース部分のみのヒートシンクの熱伝達率を算出する熱伝
達率算出手段と、前記ヒートシンクのベース部分の主面
の面積と同じ面積を有する第1の円形状と、前記ヒート
シンクに取り付けられる発熱体の接触面積と同じ面積を
有する第2の円形状と、を導出し、前記ヒートシンク
を、前記第1の円形状と前記第2の円形状とを同心円と
して配置した形状にモデル化するモデル化手段と、前記
モデル化手段によってモデル化されたヒートシンクの温
度分布を演算する温度演算手段と、を備えたことを特徴
としている。
In order to achieve the above object, the heat sink thermal analysis apparatus according to claim 1 includes the heat transfer coefficient of the fin portion of the heat sink in the heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink. The heat transfer coefficient calculating means for calculating the heat transfer coefficient of the heat sink of only the base portion to be modeled, the first circular shape having the same area as the area of the main surface of the base portion of the heat sink, and the heat sink are attached to the heat sink. A second circular shape having the same area as the contact area of the heating element, and modeling the heat sink into a shape in which the first circular shape and the second circular shape are arranged as concentric circles. And a temperature calculation means for calculating the temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling means.

【0012】また、請求項2にかかるヒートシンク熱解
析装置は、ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率を前記
ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めることでモ
デル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱伝達率
を算出する熱伝達率算出手段と、前記ヒートシンクに取
り付けられる発熱体を中心にして前記ベース部分を複数
の領域に分割し、分割された各領域内のベース部分の面
積と同じ面積を有する第1の扇形状と、分割された各領
域内の発熱体部分の面積と同じ面積を有する第2の扇形
状と、を導出し、分割された各領域内において前記第1
の扇形状と前記第2の扇形状とが中心角を一致させて重
なった状態を第3の扇形状とし、前記ヒートシンクを、
各第3の扇形状を該頂角が一致するように同心円状に配
置した形状にモデル化するモデル化手段と、前記モデル
化手段によってモデル化されたヒートシンクの温度分布
を演算する温度演算手段と、を備えたことを特徴として
いる。
According to a second aspect of the heat sink thermal analysis apparatus, the heat transfer coefficient of the heat sink of only the base portion is modeled by including the heat transfer coefficient of the fin portion of the heat sink in the heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink. A heat transfer coefficient calculating means for calculating a coefficient, and the base portion is divided into a plurality of areas around a heat generating element attached to the heat sink, and the area has the same area as the area of the base portion in each of the divided areas. 1 fan shape and a second fan shape having the same area as the area of the heating element portion in each divided region are derived, and the first fan shape is obtained in each divided region.
The fan shape and the second fan shape are overlapped with each other with the central angles thereof coincided with each other to form a third fan shape, and the heat sink is
Modeling means for modeling each third fan shape in a concentric shape so that the apex angles coincide with each other, and temperature calculating means for calculating the temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling means. It is characterized by having.

【0013】また、請求項3にかかるヒートシンク熱解
析装置は、上記の発明において、前記モデル化手段は、
前記ベース部分に対する前記発熱体の位置情報に基づい
て、前記ベース部分を複数の領域に分割することを特徴
としている。
According to a third aspect of the heat sink thermal analysis apparatus of the present invention, the modeling means is
The base portion is divided into a plurality of regions based on the position information of the heating element with respect to the base portion.

【0014】また、請求項4にかかるヒートシンク熱解
析装置は、上記の発明において、前記モデル化手段は、
前記ベース部分上に配置された複数の発熱体のそれぞれ
についてモデル化し、前記温度演算手段は、前記モデル
化手段による複数のモデルに対してそれぞれ温度分布を
演算するとともに、演算した複数の温度分布を重ね合わ
せることでヒートシンク全体の温度分布を演算すること
を特徴としている。
According to a fourth aspect of the heat sink thermal analysis apparatus of the present invention, the modeling means is
Each of the plurality of heating elements arranged on the base portion is modeled, and the temperature calculation means calculates the temperature distribution for each of the plurality of models by the modeling means, and calculates the plurality of calculated temperature distributions. The feature is that the temperature distribution of the entire heat sink is calculated by overlapping.

【0015】また、請求項5にかかるヒートシンク熱解
析装置は、フィン部分を含んだヒートシンクを円柱形状
または扇柱形状(断面が扇形状の柱)にモデル化した場
合の当該ヒートシンクの熱伝導方程式を記憶する演算式
記憶手段と、前記熱伝導方程式を用いて前記ヒートシン
クの温度分布を演算する温度演算手段と、を備えたこと
を特徴としている。
According to a fifth aspect of the heat sink thermal analysis apparatus, a heat conduction equation of the heat sink including a fin portion is modeled into a columnar shape or a fan column shape (column having a fan shape in cross section). It is characterized in that it comprises arithmetic expression storage means for storing and temperature operation means for calculating the temperature distribution of the heat sink using the heat conduction equation.

【0016】また、請求項6にかかるヒートシンク熱解
析装置は、少なくとも、ヒートシンクの形状に関する情
報、前記ヒートシンクの材料物性に関する情報、前記ヒ
ートシンクが取り付けられる発熱体の形状に関する情
報、前記発熱体の物性に関する情報を入力情報として入
力する入力手段と、発熱体ごとに予め導出された5つ以
下の熱伝導方程式と前記入力情報とを用いて前記ヒート
シンクの温度分布を演算する温度演算手段と、前記温度
演算手段の演算結果を前記入力情報とともに表示する表
示手段と、を備えたことを特徴としている。
According to a sixth aspect of the heat sink thermal analysis device, at least information regarding the shape of the heat sink, information regarding the physical properties of the heat sink, information regarding the shape of the heating element to which the heat sink is attached, and the physical properties of the heating element. Input means for inputting information as input information, temperature calculating means for calculating the temperature distribution of the heat sink using five or less heat conduction equations derived in advance for each heating element and the input information, and the temperature calculation Display means for displaying the calculation result of the means together with the input information.

【0017】また、請求項7にかかるヒートシンク熱解
析装置は、上記の発明において、前記温度演算手段によ
る演算結果を演算条件ごとに記憶する記憶手段と、前記
記憶手段に記憶された所望の演算結果を表示する表示手
段と、を備えたことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the heat sink thermal analysis device according to the above invention, a storage means for storing the calculation result by the temperature calculation means for each calculation condition, and a desired calculation result stored in the storage means. And display means for displaying.

【0018】また、請求項8にかかるヒートシンク熱解
析装置は、上記の発明において、前記温度演算手段によ
る演算に必要な演算条件と演算結果を用いて、前記演算
条件の一つとなるヒートシンクの所定のパラメータの最
適値を演算する最適パラメータ演算手段を備えたことを
特徴としている。
According to the eighth aspect of the present invention, in the heat sink thermal analysis device according to the above invention, the predetermined condition of the heat sink that is one of the calculation conditions is determined by using the calculation condition and the calculation result necessary for the calculation by the temperature calculation means. It is characterized in that an optimum parameter calculating means for calculating the optimum value of the parameter is provided.

【0019】また、請求項9にかかるヒートシンク熱解
析方法は、ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率を前記
ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めることでモ
デル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱伝達率
を算出する熱伝達率算出ステップと、前記ヒートシンク
のベース部分の主面の面積と同じ面積を有する第1の円
形状と、前記ヒートシンクに取り付けられる発熱体の接
触面積と同じ面積を有する第2の円形状と、を導出し、
前記ヒートシンクを、前記第1の円形状と前記第2の円
形状とを同心円として配置した形状にモデル化するモデ
ル化ステップと、前記モデル化ステップによってモデル
化されたヒートシンクの温度分布を演算する温度演算ス
テップと、を含んだことを特徴としている。
According to a ninth aspect of the heat sink thermal analysis method, the heat transfer of the heat sink having only the base portion is modeled by including the heat transfer coefficient of the fin portion of the heat sink in the heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink. A heat transfer coefficient calculating step for calculating a coefficient; a first circular shape having the same area as the area of the main surface of the base portion of the heat sink; and a second circular area having the same contact area of the heating element attached to the heat sink. And derive the circular shape of
A modeling step for modeling the heat sink into a shape in which the first circular shape and the second circular shape are arranged as concentric circles, and a temperature for calculating a temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling step. It is characterized by including a calculation step.

【0020】また、請求項10にかかるヒートシンク熱
解析方法は、ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率を前
記ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めることで
モデル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱伝達
率を算出する熱伝達率算出ステップと、前記ヒートシン
クに取り付けられる発熱体を中心にして前記ベース部分
を複数の領域に分割し、分割された各領域内のベース部
分の面積と同じ面積を有する第1の扇形状と、分割され
た各領域内の発熱体部分の面積と同じ面積を有する第2
の扇形状と、を導出し、分割された各領域内において前
記第1の扇形状と前記第2の扇形状とが中心角を一致さ
せて重なった状態を第3の扇形状とし、前記ヒートシン
クを、各第3の扇形状を該頂角が一致するように同心円
状に配置した形状にモデル化するモデル化ステップと、
前記モデル化ステップによってモデル化されたヒートシ
ンクの温度分布を演算する温度演算ステップと、を含ん
だことを特徴としている。
According to a tenth aspect of the heat sink thermal analysis method of the present invention, the heat transfer coefficient of the heat sink of only the base portion is modeled by including the heat transfer coefficient of the fin portion of the heat sink in the heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink. A heat transfer coefficient calculating step of calculating a coefficient, and dividing the base portion into a plurality of regions centering on a heating element attached to the heat sink, and having the same area as the area of the base portion in each of the divided regions. 1 fan shape and the second area having the same area as the area of the heating element portion in each divided area
And the fan shape of the first fan shape and the second fan shape in the respective divided regions are overlapped with each other so that the center angles of the first fan shape and the second fan shape are coincident with each other. A modeling step of modeling each third fan shape into a shape in which the third fan shapes are concentrically arranged so that the apex angles match,
A temperature calculation step of calculating a temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling step.

【0021】また、請求項11にかかるヒートシンク熱
解析方法は、少なくとも、ヒートシンクの形状に関する
情報、前記ヒートシンクの材料物性に関する情報、前記
ヒートシンクが取り付けられる発熱体の形状に関する情
報、前記発熱体の物性に関する情報を入力情報として入
力する入力ステップと、予め導出された3つ未満の熱伝
導方程式と前記入力情報とを用いて前記ヒートシンクの
温度分布を演算する温度演算ステップと、前記温度演算
手段の演算結果を前記入力情報とともに表示する表示ス
テップと、を含んだことを特徴としている。
According to the eleventh aspect of the heat sink thermal analysis method, at least information regarding the shape of the heat sink, information regarding the physical properties of the heat sink, information regarding the shape of the heating element to which the heat sink is attached, and the physical properties of the heating element are provided. An input step of inputting information as input information, a temperature calculation step of calculating a temperature distribution of the heat sink using less than three heat conduction equations derived in advance and the input information, and a calculation result of the temperature calculation means. Is displayed together with the input information.

【0022】また、請求項12にかかるヒートシンク熱
解析方法は、上記の発明において、前記温度演算ステッ
プによる演算結果を演算条件ごとに記憶する演算結果記
憶ステップと、前記演算結果記憶ステップによって記憶
された所望の演算結果を表示する履歴表示ステップと、
を含んだことを特徴としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the heat sink thermal analysis method according to the above invention, the calculation result storage step of storing the calculation result of the temperature calculation step for each calculation condition and the calculation result storage step are stored. A history display step for displaying a desired calculation result,
It is characterized by including.

【0023】また、請求項13にかかるヒートシンク熱
解析方法は、上記の発明において、前記温度演算ステッ
プによる演算に必要な演算条件と演算結果を用いて、前
記演算条件の一つとなるヒートシンクの所定のパラメー
タの最適値を演算する最適値演算ステップを含んだこと
を特徴としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the heat sink thermal analysis method according to the above-mentioned invention, the predetermined condition of the heat sink which is one of the calculation conditions is determined by using the calculation condition and the calculation result necessary for the calculation in the temperature calculation step. It is characterized by including an optimum value calculation step for calculating the optimum value of the parameter.

【0024】また、請求項14の発明にかかるプログラ
ムは、請求項9〜13に記載されたヒートシンク熱解析
方法をコンピュータに実行させることが可能となる。
The program according to the invention of claim 14 enables a computer to execute the heat sink thermal analysis method described in claims 9 to 13.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるヒートシ
ンク熱解析装置、ヒートシンク熱解析方法およびその方
法をコンピュータに実行させるプログラムの実施の形態
を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形
態により本発明が限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a heat sink thermal analysis apparatus, a heat sink thermal analysis method, and a program for causing a computer to execute the method according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

【0026】(実施の形態1)まず、実施の形態1にか
かるヒートシンク熱解析装置について説明する。実施の
形態1にかかるヒートシンク熱解析装置は、ヒートシン
クのベース面中央上に発熱体が配置されている際のヒー
トシンクの温度分布を、複雑な演算を行なうことなく、
正確に導出できることを特徴としている。
(First Embodiment) First, a heat sink thermal analysis apparatus according to the first embodiment will be described. The heat sink thermal analysis apparatus according to the first embodiment can calculate the temperature distribution of the heat sink when the heating element is arranged on the center of the base surface of the heat sink without performing complicated calculation.
The feature is that it can be derived accurately.

【0027】図1は、実施の形態1にかかるヒートシン
ク熱解析装置の概略構成を示すブロック図である。図1
に示すヒートシンク熱解析装置は、入力部11、熱伝達
率算出部12、面積換算部13、温度演算部14、フィ
ン情報処理部15、ファン情報処理部16、表示部17
および演算式記憶部25を備えて構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat sink thermal analysis apparatus according to the first embodiment. Figure 1
The heat sink thermal analysis device shown in FIG. 1 includes an input unit 11, a heat transfer coefficient calculation unit 12, an area conversion unit 13, a temperature calculation unit 14, a fin information processing unit 15, a fan information processing unit 16, and a display unit 17.
And an arithmetic expression storage unit 25.

【0028】入力部11は、熱解析に必要な種々の入力
パラメータの入力と実行指示等を行なうための手段であ
り、キーボードやその他ポインティングデバイスであ
る。特にここでは、入力部11によって、ヒートシンク
の冷却対象となる発熱体に関する発熱体データ21と、
ヒートシンクのベースプレートに関するベースデータ2
2と、ヒートシンクのフィンに関するフィンデータ23
と、ヒートシンクに取り付けられるファン等に関する環
境データ24が入力される。
The input section 11 is a means for inputting various input parameters necessary for thermal analysis, execution instructions, etc., and is a keyboard or other pointing device. In particular, here, by the input unit 11, the heating element data 21 regarding the heating element to be cooled by the heat sink,
Base data about heat sink base plate 2
2 and the fin data 23 regarding the fin of the heat sink
Then, environmental data 24 regarding a fan or the like attached to the heat sink is input.

【0029】熱伝達率算出部12は、少なくとも上記し
た発熱体データ21、ベースデータ22およびフィンデ
ータ23と所定の熱伝達率導出式を用いて、フィン表面
の熱伝達率や後述するモデル化によって換算される熱伝
達率を算出する手段である。面積換算部13は、ベース
の主面(発熱体が接触する面)および側面の面積と発熱
体の主面(ベースに接触する面)の面積とをそれぞれ保
持した状態の円柱を導出する手段である。換言すれば、
ベースを同表面積の円柱に置換する手段である。
The heat transfer coefficient calculation unit 12 uses at least the heat generating element data 21, the base data 22 and the fin data 23 described above and a predetermined heat transfer coefficient deriving formula to calculate the heat transfer coefficient of the fin surface and modeling described later. It is a means for calculating the converted heat transfer coefficient. The area conversion unit 13 is means for deriving a cylinder in a state in which the areas of the main surface of the base (the surface in contact with the heating element) and the side surfaces and the area of the main surface of the heating element (the surface in contact with the base) are held. is there. In other words,
It is a means for replacing the base with a cylinder having the same surface area.

【0030】温度演算部14は、面積換算部13でモデ
ル化された円柱形状のヒートシンクに対して、熱伝達率
算出部12で算出された熱伝達率と、上記した発熱体デ
ータ21、ベースデータ22およびフィンデータ23
と、演算式記憶部25にあらかじめ記憶された演算式と
を用いて、ヒートシンクの温度分布を演算する手段であ
る。なお、演算式記憶部25には、演算式として、モデ
ル化された円柱形状の発熱体に相当する部分の内側と外
側とで成立する熱伝導方程式の最終形態と、熱エネルギ
ー保存則に基づくエネルギーバランス式と、上記した円
柱形状の厚さ方向で成立する熱伝導方程式とを記憶して
いる。特に、これら演算式の数(具体的には3つ)は、
従来の熱解析シミュレーションソフトウェアにおいて必
要とされる数千個の熱伝導微分方程式と比較して極端に
少ない。これは、本発明の特徴の一つであり、これによ
り高速な熱解析を実現している。なお、上記した演算式
の詳細については後述する。
The temperature calculation unit 14 calculates the heat transfer coefficient calculated by the heat transfer coefficient calculation unit 12 for the cylindrical heat sink modeled by the area conversion unit 13, the above-mentioned heating element data 21, and the base data. 22 and fin data 23
And a calculation formula stored in advance in the calculation formula storage unit 25 to calculate the temperature distribution of the heat sink. The calculation formula storage unit 25 stores, as a calculation formula, the final form of the heat conduction equation that is established inside and outside the portion corresponding to the modeled cylindrical heating element, and the energy based on the heat energy conservation law. The balance equation and the heat conduction equation established in the thickness direction of the columnar shape are stored. In particular, the number of these arithmetic expressions (specifically three) is
It is extremely small compared to the thousands of thermal conduction differential equations required in conventional thermal analysis simulation software. This is one of the features of the present invention, which realizes high-speed thermal analysis. The details of the above arithmetic expression will be described later.

【0031】フィン情報処理部15は、フィンデータ2
3に基づいて、フィンピッチ、フィン間隔およびフィン
効率等のフィン部分について導出される情報を処理する
手段である。また、ファン情報処理部16は、ヒートシ
ンクに取り付けるファンによる前面風速等の環境データ
24とフィン情報処理部15で算出されたフィン情報と
に基づいて、フィン間風速、風量および圧力損失(圧
損)等のファンの作用に関する情報を処理する手段であ
る。
The fin information processing unit 15 uses the fin data 2
3 is a means for processing information derived for the fin portion such as fin pitch, fin spacing, fin efficiency, etc. Further, the fan information processing unit 16 is based on the environmental data 24 such as the front wind speed of the fan attached to the heat sink and the fin information calculated by the fin information processing unit 15, and the inter-fin wind speed, the air volume and the pressure loss (pressure loss). Is a means for processing information regarding the operation of the fan.

【0032】表示部17は、温度演算部14、フィン情
報処理部15およびファン情報処理部16でそれぞれ算
出されたデータを表形式で表示する手段であり、CRT
ディスプレイやLCDなどである。
The display unit 17 is a means for displaying the data calculated by the temperature calculation unit 14, the fin information processing unit 15, and the fan information processing unit 16 in a tabular form, and is a CRT.
Examples include displays and LCDs.

【0033】なお、図1に示したヒートシンク熱解析装
置は、汎用的なコンピュータシステムで代用することも
できる。その場合、上記した熱伝達率算出部12、面積
換算部13、温度演算部14、フィン情報処理部15お
よびファン情報処理部16の各動作は、コンピュータの
CPU上で実行されるコンピュータプログラムによって
実現される。また、演算式記憶部25に記憶される演算
式と、発熱体データ21、ベースデータ22、フィンデ
ータ23および環境データ24は、コンピュータに搭載
された記憶装置に記憶される。
The heat sink thermal analysis device shown in FIG. 1 can be replaced by a general-purpose computer system. In that case, each operation of the heat transfer coefficient calculation unit 12, the area conversion unit 13, the temperature calculation unit 14, the fin information processing unit 15, and the fan information processing unit 16 described above is realized by a computer program executed on the CPU of the computer. To be done. Further, the arithmetic expression stored in the arithmetic expression storage unit 25, the heating element data 21, the base data 22, the fin data 23, and the environment data 24 are stored in a storage device mounted on the computer.

【0034】以下に、このヒートシンク熱解析装置の動
作、すなわちヒートシンク熱解析方法について説明す
る。図2は、ヒートシンク熱解析装置において入出力さ
れるデータの表示例を示す図である。
The operation of the heat sink thermal analysis apparatus, that is, the heat sink thermal analysis method will be described below. FIG. 2 is a diagram showing a display example of data input / output in the heat sink thermal analysis device.

【0035】まず、オペレータは、図2に示す画面10
0上の入力項目表102において、解析対象となるヒー
トシンクのベースについてのデータを入力する。具体的
には、図示するように、ベース幅、ベース長さ、ベース
厚さ、ベースの熱伝導率、ベースの比重などである。こ
れらベースに関するデータは、上記したベースデータ2
2として記憶される。
First, the operator operates the screen 10 shown in FIG.
In the input item table 102 above 0, data about the base of the heat sink to be analyzed is input. Specifically, as shown in the figure, the base width, the base length, the base thickness, the thermal conductivity of the base, the specific gravity of the base, and the like. The data regarding these bases are the above-mentioned base data 2
Stored as 2.

【0036】また、同入力項目表102において、解析
対象となるヒートシンクのフィンについてのデータを入
力する。具体的には、図示するように、フィン高さ、フ
ィン厚さ、フィンの枚数、フィンの熱伝導率、フィンの
比重などである。これらフィンに関するデータは、上記
したフィンデータ23として記憶される。
Further, in the same input item table 102, data about the fin of the heat sink to be analyzed is input. Specifically, as illustrated, the fin height, fin thickness, number of fins, fin thermal conductivity, fin specific gravity, and the like. Data about these fins is stored as the fin data 23 described above.

【0037】また、同入力項目表102において、ヒー
トシンクが取り付けられる発熱体についてのデータを入
力する。具体的には、図示するように、発熱体の幅、発
熱体の長さ、発熱量などである。これら発熱体に関する
データは、上記した発熱体データ21として記憶され
る。
Further, in the input item table 102, data on the heating element to which the heat sink is attached is input. Specifically, as illustrated, the width of the heating element, the length of the heating element, the amount of heat generation, and the like. The data relating to these heating elements is stored as the heating element data 21 described above.

【0038】さらに、オペレータは、同入力項目表10
2において、上記した環境データ24として、ヒートシ
ンクに取り付けられるファンによってもたらされる前面
風速や温度基準となる環境温度などのデータを入力す
る。なお、前面風速とは、フィン間に流れ込む風速を示
す。
Furthermore, the operator is required to enter the same input item table 10
In 2, the data such as the front wind velocity brought by the fan attached to the heat sink and the environmental temperature serving as the temperature reference are input as the environmental data 24. The front wind speed indicates the wind speed flowing between the fins.

【0039】また、図2に示す画面100上には、ヒー
トシンク表示枠101内に、解析対象となるヒートシン
クの形状と入力項目との対応付けが表示される。図2で
は、例として、櫛型フィンを備えたヒートシンクが表示
されている。なお、図中、104は、発熱体を示す。こ
のように、解析対象とするヒートシンクの形状を表示す
ることで、入力項目の定義づけが明確となり、入力ミス
を防ぐことができるとともに、現在、解析対象となって
いるヒートシンクの形状イメージを確認することができ
る。
Further, on the screen 100 shown in FIG. 2, the correspondence between the shape of the heat sink to be analyzed and the input item is displayed in the heat sink display frame 101. In FIG. 2, as an example, a heat sink with comb fins is shown. In the figure, reference numeral 104 indicates a heating element. In this way, by displaying the shape of the heat sink to be analyzed, the definition of the input items becomes clear, input errors can be prevented, and the shape image of the heat sink currently being analyzed can be confirmed. be able to.

【0040】以上に示した入力項目へのデータ入力が完
了すると、熱解析処理が自動的に開始される。
When the data input to the input items shown above is completed, the thermal analysis process is automatically started.

【0041】図3は、実施の形態1にかかるヒートシン
ク熱解析装置による熱解析処理を示すフローチャートで
ある。ヒートシンク熱解析装置は、まず、熱伝達率算出
部12によって、上記したフィンデータ23を用い、フ
ィンの表面積を算出するとともに(ステップS10
1)、フィン表面の熱伝達率を算出する(ステップS1
02)。フィンの表面積Sfinは、図2に示す入力項目
のうち、フィン高さ、フィン長さ(ベース長さと同
じ)、フィン厚さ、フィンの枚数を用いて算出される。
FIG. 3 is a flowchart showing a thermal analysis process by the heat sink thermal analysis apparatus according to the first embodiment. In the heat sink thermal analysis device, the heat transfer coefficient calculation unit 12 first calculates the surface area of the fin using the fin data 23 described above (step S10).
1) Calculate the heat transfer coefficient on the fin surface (step S1)
02). The surface area S fin of the fin is calculated using the fin height, fin length (same as the base length), fin thickness, and the number of fins among the input items shown in FIG.

【0042】また、熱伝達率算出部12は、上記したベ
ースデータ22を用い、ステップS102で算出したフ
ィン表面の熱伝達率αfinを用いて、ベース部分とフィ
ン部分で構成されるヒートシンクを一つのベースとして
取り扱うことができるように、ベース面に換算した熱伝
達率α'を算出する(ステップS103)。熱伝達率α'
は、具体的には、フィンの熱伝達率αfinに、フィンの
面積倍率を乗算することで算出する。
Further, the heat transfer coefficient calculating unit 12 uses the above-mentioned base data 22 and the heat transfer coefficient α fin of the fin surface calculated in step S102 to determine a heat sink composed of a base portion and a fin portion. The heat transfer coefficient α'converted to the base surface is calculated so that it can be handled as one base (step S103). Heat transfer coefficient α '
Is calculated by multiplying the heat transfer coefficient α fin of the fin by the area ratio of the fin.

【0043】図4は、熱伝達率の換算と後述する面積の
換算とを説明するための説明図である。図4(a)で
は、ベースとフィンが一体化したヒートシンクが示され
ているが、本発明にかかるヒートシンク熱解析装置で
は、上記したように、フィン部分の熱伝達率をベース部
分の熱伝達率に換算して、ベースのみを熱解析対象とす
る。よって、この段階において、熱解析対象の形状を、
図4(b)に示すような一枚板として取り扱うことがで
き、これにより熱解析に必要な熱伝導方程式の数の低減
と簡略化を実現している。
FIG. 4 is an explanatory view for explaining the conversion of the heat transfer coefficient and the conversion of the area described later. In FIG. 4A, a heat sink in which the base and the fins are integrated is shown. However, in the heat sink thermal analysis device according to the present invention, as described above, the heat transfer coefficient of the fin portion is changed to the heat transfer coefficient of the base portion. Converted to, only the base is subjected to thermal analysis. Therefore, at this stage, the shape of the thermal analysis target is
It can be handled as a single plate as shown in FIG. 4 (b), which realizes reduction and simplification of the number of heat conduction equations required for thermal analysis.

【0044】つづいて、ヒートシンク熱解析装置は、面
積換算部13によって、図4(b)に示したようにモデ
ル化された一つのベースについて、上記した発熱体デー
タ21とベースデータ22を用い、そのベース面(主
面)の面積と、ベース面上との発熱体の接触部分の面積
とを算出する(ステップS104)。具体的には、ベー
ス面(主面)の面積は、入力項目のうち、ベース幅とベ
ース長さを用いて算出され、発熱体の接触部分の面積
は、発熱体の幅と発熱体の長さを用いて算出される。
Next, the heat sink thermal analysis device uses the above-mentioned heating element data 21 and base data 22 for one base modeled as shown in FIG. The area of the base surface (main surface) and the area of the contact portion of the heating element with the base surface are calculated (step S104). Specifically, the area of the base surface (main surface) is calculated using the base width and base length of the input items, and the area of the contact portion of the heating element is the width of the heating element and the length of the heating element. Is calculated.

【0045】そして、面積換算部13は、ステップS1
04で算出したベースの面積と発熱体の面積とがそれぞ
れ保持された状態の2つの円を導出し、それぞれの円の
半径を算出する(ステップS105)。特に、このベー
スから円への置換は、図4(c)に示すように、発熱体
に相当する円が、ベースに相当する円の中央に配置され
た状態の円柱形状とするモデル化を実現する(ステップ
S105)。具体的には、図4(c)に示す円柱形状に
おいて、内側の円の半径をR1とし、外側の円の半径を
2とすると、
Then, the area conversion unit 13 performs step S1.
Two circles in which the area of the base and the area of the heating element calculated in 04 are held are derived, and the radius of each circle is calculated (step S105). In particular, this replacement of the base with a circle realizes modeling in which the circle corresponding to the heating element is arranged in the center of the circle corresponding to the base, as shown in FIG. 4C. Yes (step S105). Specifically, in the cylindrical shape shown in FIG. 4C, if the radius of the inner circle is R 1 and the radius of the outer circle is R 2 , then

【数1】 として表される。[Equation 1] Expressed as

【0046】続いて、ヒートシンク熱解析装置は、上記
したステップS105でモデル化されたヒートシンクに
対し、温度演算部14によって、熱解析、すなわち温度
分布の導出を開始する。温度演算部14による温度分布
の導出は、熱伝達率算出部12で算出された熱伝達率
α’と、上記した発熱体データ21、ベースデータ22
およびフィンデータ23と、演算式記憶部25に記憶さ
れた演算式とを用いて、発熱体の外側の方程式を立てる
ステップS106と、発熱体の内側の方程式を立てるス
テップS107と、発熱体の内側と外側の境界条件を設
定するステップS108と、発熱体の内側と外側の方程
式を連立で解くステップS109と、モデル化されたヒ
ートシンクの厚さ方向の方程式を立てるステップS11
0と、厚さ方向における境界条件をステップS109の
連立方程式の導出過程に合わせて設定するステップS1
11と、厚さ方向の方程式を解くステップS112と、
によって実現される。
Subsequently, the heat sink thermal analysis device starts thermal analysis, that is, derivation of the temperature distribution, by the temperature calculation unit 14 with respect to the heat sink modeled in step S105. Derivation of the temperature distribution by the temperature calculation unit 14 is performed by calculating the heat transfer coefficient α ′ calculated by the heat transfer coefficient calculation unit 12, the heating element data 21 and the base data 22 described above.
Using the fin data 23 and the arithmetic expression stored in the arithmetic expression storage unit 25, a step S106 for establishing an equation outside the heating element, a step S107 for establishing an equation inside the heating element, and an inside of the heating element. Step S108 of setting boundary conditions between the inside and outside of the heating element, Step S109 of solving simultaneous equations inside and outside the heating element, and Step S11 of establishing an equation in the thickness direction of the modeled heat sink.
0, and step S1 of setting the boundary conditions in the thickness direction according to the process of deriving the simultaneous equations of step S109.
11 and step S112 of solving the equation in the thickness direction,
Is realized by

【0047】以下に、上記したステップS106〜S1
12の処理について具体的に説明する。この温度演算で
は、「熱は同心円状に広がる」という点に着目し、図4
(c)に示した円柱形状に対する熱伝導方程式を立てて
温度分布を算出した後、厚さ方向の熱抵抗を補正値とし
て調整する。なお、円柱形状の温度分布は、発熱体が位
置する領域の外側と内側とでそれぞれ成立する熱伝導方
程式の解析接続によって表わすことができる。
The steps S106 to S1 described above will be described below.
The process 12 will be specifically described. In this temperature calculation, paying attention to the fact that “heat spreads concentrically”,
After the heat conduction equation for the cylindrical shape shown in (c) is established to calculate the temperature distribution, the thermal resistance in the thickness direction is adjusted as a correction value. The cylindrical temperature distribution can be represented by an analytical connection of heat conduction equations that are established outside and inside the region where the heating element is located.

【0048】まず、発熱体の外側(R1≦r≦R2)の方
程式、すなわち上記したステップS106において用い
られる方程式について説明する。図5は、発熱体の外側
と内側の方程式を説明するための説明図である。発熱体
の外側の方程式は、図5(a)に示すように、発熱体領
域40の中心をr=0とし、発熱体領域40の半径に相
当するr=R1からベースの半径に相当するr=R2まで
の幅を有するリング領域が対象となる。
First, the equation outside the heating element (R 1 ≤r ≤R 2 ), that is, the equation used in the above step S106 will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the equations of the outer side and the inner side of the heating element. In the equation outside the heating element, as shown in FIG. 5A, the center of the heating element region 40 is r = 0, and r = R 1 corresponding to the radius of the heating element region 40 corresponds to the radius of the base. Ring areas with widths up to r = R 2 are of interest.

【0049】図5(a)において、上記リング領域の同
心円状の微小部分41に着目して、傾きの変化から計算
した熱量が、奪われた熱量に等しいとして微分方程式を
立てると、
In FIG. 5A, paying attention to the concentric minute portions 41 of the ring region, if the heat quantity calculated from the change in inclination is set equal to the heat quantity taken away, a differential equation is set up.

【数2】 となる。ここで、θは温度を示し、λはベースの熱伝導
率を示し、Lは厚さを示し、α'は、上記したステップ
S103で算出された換算熱伝達率を示し、rは微小部
分41の内径を示す。
[Equation 2] Becomes Here, θ indicates the temperature, λ indicates the thermal conductivity of the base, L indicates the thickness, α ′ indicates the reduced heat transfer coefficient calculated in step S103, and r indicates the minute portion 41. Indicates the inner diameter of.

【0050】これを整理すると、To summarize this,

【数3】 となる。[Equation 3] Becomes

【0051】ここで、Where

【数4】 と置いて、[Equation 4] Put,

【数5】 と置いた級数解法により解を求めることにする。[Equation 5] We will find the solution by the series solution method.

【0052】i)第1の解を求めるステップとして、ま
ず、上記した式(3)を
I) As the step of obtaining the first solution, first, the above equation (3) is applied.

【数6】 と書き下ろし、この式(4)を上記した式(1)に代入
して整理すると、
[Equation 6] And then substituting this equation (4) into equation (1) above,

【数7】 が得られる。[Equation 7] Is obtained.

【0053】この式(5)が常に成立するためには、同
じ次数の係数が全て等しくなる必要がある。nを変化さ
せると、nが奇数の時An=0となり、nが偶数の時n2
n=4An-2となる。これから、
In order for this expression (5) to always hold, it is necessary that all the coefficients of the same degree be equal. When n is changed, A n = 0 when n is an odd number and n 2 when n is an even number
A n = 4A n-2 . from now on,

【数8】 と求まる。[Equation 8] Is asked.

【0054】よって、この式(6)を上記した式(3)
に代入することにより、
Therefore, this equation (6) is converted into the above equation (3).
By substituting into

【数9】 が得られる。ここで、A0=1とおくと、第一種変形ベ
ッセル関数BesselI(r)に一致する。この解を
Jとおく。
[Equation 9] Is obtained. Here, when A 0 = 1 is set, it matches the modified Bessel function of the first kind BesselI (r). Let this solution be J.

【0055】ii)つぎに、第2の解を求めるステップと
して、
Ii) Next, as a step for obtaining the second solution,

【数10】 と置く。i)と同様に、この式(8)を[Equation 10] And put. Similar to i), this equation (8)

【数11】 と書き下ろす。[Equation 11] Write down.

【0056】そして、この式(9)を上記した式(1)
に代入すると、Jが式(1)の解であることから、対数
の項が消える。その後J’を代入して整理すると、
Then, this equation (9) is converted into the above equation (1).
, The logarithmic term disappears because J is the solution of equation (1). After that, substituting J'and rearranging,

【数12】 が得られる。[Equation 12] Is obtained.

【0057】この式(10)において、k,nを変化さ
せると、i)と同様にnが奇数の時、Bn=0となる。
nが偶数の場合、各項にそれぞれk=s,n=2s,n
=2s−2を代入して整理すると、
In this equation (10), when k and n are changed, B n = 0 when n is an odd number as in i).
When n is an even number, k = s, n = 2s, n is added to each term.
= 2s-2 is substituted and arranged,

【数13】 が得られる。この式(11)を変形すると、結局、[Equation 13] Is obtained. When this equation (11) is transformed, after all,

【数14】 が得られる。[Equation 14] Is obtained.

【0058】さらに、この式(12)において、sを1
からsまで変えて辺々加えると、
Further, in this equation (12), s is 1
When changing from s to s and adding each,

【数15】 となり、[Equation 15] Next to

【数16】 が得られる。[Equation 16] Is obtained.

【0059】結局、After all,

【数17】 と求められる。[Equation 17] Is required.

【0060】ここで、α’=−1,B0=−γとおくと、
第二種変形ベッセル関数BesselK(r)に一致す
る。
Here, if α '=-1 and B 0 = -γ,
It matches the modified Bessel function of the second kind BeselK (r).

【0061】最終的には、上記した式(7)と式(1
3)とによって、発熱体の外側(R1≦r≦R2)の温度
θは、
Finally, the above equations (7) and (1)
3) and the temperature θ outside the heating element (R 1 ≦ r ≦ R 2 ) is

【数18】 と表わすことができる。この式(14)がステップS1
06において用いられる方程式であり、演算式記憶部2
5にあらかじめ記憶されている。ステップS106の具
体的な処理としては、演算式記憶部25に記憶された式
(14)を取り出した後、ステップS103で算出され
た換算熱伝達率α’やベースデータ22で得られる熱伝
導率λ等を用いて、上記した式(2)で表わされるmを
算出し、式(14)を特定する。なお、C,Dの求め方
は、以下の説明において述べる。また、以下の式におい
て、BesselI(x)は、I(x)と省略し、Be
sselK(x)は、K(x)と省略して表記する。
[Equation 18] Can be expressed as This formula (14) is the step S1.
06 is an equation used in the arithmetic expression storage unit 2
5 is stored in advance. As a specific process of step S106, after the formula (14) stored in the arithmetic formula storage unit 25 is taken out, the converted heat transfer coefficient α ′ calculated in step S103 and the heat conductivity obtained from the base data 22 are obtained. By using λ and the like, m represented by the above equation (2) is calculated and the equation (14) is specified. The method of obtaining C and D will be described in the following description. Also, in the following equation, BeselI (x) is abbreviated as I (x), and Be
sselK (x) is abbreviated as K (x).

【0062】次に、発熱体の内側(0≦r≦R1)の方
程式、すなわち上記したステップS107において用い
られる方程式について説明する。発熱体の内側の方程式
は、図5(b)に示すように、発熱体領域40が対象と
なる。ここでは、図5(b)において、発熱体領域40
の同心円状の微小部分42に着目する。
Next, the equation inside the heating element (0 ≦ r ≦ R 1 ), that is, the equation used in the above step S107 will be described. The equation inside the heating element is for the heating element region 40, as shown in FIG. Here, in FIG. 5B, the heating element region 40
Attention is paid to the concentric minute portions 42 of.

【0063】単位体積当りの発熱量をq0とすると、When the calorific value per unit volume is q 0 ,

【数19】 が得られる。この式(15)において、右辺の第1項
(熱伝達の項)は、第2項(発熱の項)に比べて著しく
小さいので省略すると、
[Formula 19] Is obtained. In this equation (15), the first term (heat transfer term) on the right side is significantly smaller than the second term (heat generation term), so if omitted,

【数20】 が得られる。[Equation 20] Is obtained.

【0064】ここで、q0/λ=4kconとおくと、式
(16)は、
Here, if q 0 / λ = 4k con , then equation (16) becomes

【数21】 と書けるが、r=0の時、温度の傾きは0となるので、
c=0となる。
[Equation 21] However, when r = 0, the temperature gradient becomes 0, so
c = 0.

【0065】結局、発熱体の内側(0≦r≦R1)の温
度θは、式(17)から、
After all, the temperature θ inside the heating element (0 ≦ r ≦ R 1 ) is calculated from the equation (17) as follows:

【数22】 と表わすことができる。この式(18)がステップS1
07において用いられる方程式であり、演算式記憶部2
5にあらかじめ記憶されている。なお、a=−kであ
る。
[Equation 22] Can be expressed as This formula (18) is step S1.
Is the equation used in the calculation formula storage unit 2
5 is stored in advance. Note that a = -k.

【0066】モデル化されたヒートシンクの温度θ
aは、上記した式(14)と式(18)との解析接続に
よって、
Modeled heat sink temperature θ
a is obtained by the analytic connection of the above equations (14) and (18),

【数23】 で表される。この式のうち、a,b,C,Dが未知数で
あるため、これらの値が定まれば、目的とするヒートシ
ンクの温度θaを得ることができる。
[Equation 23] It is represented by. Since a, b, C, and D in this equation are unknowns, if these values are determined, the target temperature θ a of the heat sink can be obtained.

【0067】そこで、上記した式(14)と式(18)
における境界条件を定めることによって(ステップS1
08に相当する)、a,b,C,Dを求める(ステップ
S109に相当する)。まず、端部での断熱条件とし
て、r=R2において、
Therefore, the above equations (14) and (18)
By defining the boundary condition in (step S1
08)), a, b, C, D are obtained (corresponding to step S109). First, as an adiabatic condition at the end, at r = R 2 ,

【数24】 が成り立つ。[Equation 24] Holds.

【0068】すなわち、That is,

【数25】 となり、Cは、Dで表わすことができる。ここで、k=
K'(mR2)/I'(mR2)である。なお、K’(mR
2)とI'(mR2)は、通常知られている変形ベッセル
関数の計算方法(アレン(Allen)の近似式)を用
いて既知の値として導出できるが、ここではその説明を
省略する。
[Equation 25] And C can be represented by D. Where k =
K is a '(mR 2) / I' (mR 2). In addition, K '(mR
2 ) and I ′ (mR 2 ) can be derived as known values using a commonly known modified Bessel function calculation method (Allen's approximation formula), but the description thereof is omitted here.

【0069】発熱体の外側と内側の温度を一つの方程式
で表わすために、上記した式(14)と式(18)とを
解析接続するには、境界条件として、r=R1において
滑らかに接続すること、すなわち両式のθが一致する必
要がある(熱量の保存則)。すなわち、
In order to analytically connect the above equations (14) and (18) in order to express the outside temperature and the inside temperature of the heating element by one equation, the boundary condition is smoothed at r = R 1 . It is necessary to connect, that is, θ in both equations must be the same (conservation law of heat quantity). That is,

【数26】 が成り立つ。[Equation 26] Holds.

【0070】ここで、I(mR1)、K(mR1)、I’
(mR1)、K’(mR1)は通常知られている変形ベッ
セル関数の計算方法を用いて既知の値として導出するこ
とができる。すなわち、式(23)と式(21)によっ
て、aは、
Here, I (mR 1 ), K (mR 1 ), I ′
(MR 1 ) and K ′ (mR 1 ) can be derived as known values using a commonly known modified Bessel function calculation method. That is, according to the equations (23) and (21), a is

【数27】 のようにDで表わされる。[Equation 27] Is represented by D.

【0071】また、この式(24)と、式(22)と式
(21)によって、bもまた、
Further, according to the equation (24), the equation (22) and the equation (21), b is also

【数28】 のようにDで表わされる。結局、上記した係数C,a,
bはいずれもDの関数として表わすことができ、未知数
Dが定まれば、温度θaが求まる。
[Equation 28] Is represented by D. After all, the above-mentioned coefficients C, a,
Any of b can be expressed as a function of D, and if the unknown D is determined, the temperature θ a can be obtained.

【0072】そこで、さらなる条件として、ヒートシン
クの放熱量が発熱体の発熱量に一致する必要があるた
め、
Therefore, as a further condition, the heat radiation amount of the heat sink needs to match the heat generation amount of the heating element.

【数29】 というエネルギーバランスが成り立つ。この式(26)
に、上記した式(19)を代入すると、
[Equation 29] That energy balance is established. This formula (26)
Substituting the above equation (19) into

【数30】 が得られる。[Equation 30] Is obtained.

【0073】Qは、図2に示した入力項目として既知で
あり、α’はステップS103によって決定しており、
さらに、a,b,Cが式(21)、式(24)、式(2
5)に示したようにDで表されるため、結局は、この式
(27)によって、未知数Dが定まり、ヒートシンクの
温度θaが求まる。なお、式(27)の積分計算は、シ
ンプソン(Simpson)の式を用いて解を得ること
ができる。
Q is known as the input item shown in FIG. 2, and α'is determined in step S103,
Further, a, b, and C are equations (21), (24), and (2
Since it is represented by D as shown in 5), the unknown value D is finally determined by the equation (27), and the heat sink temperature θ a is obtained. The integral calculation of Expression (27) can be obtained by using a Simpson's expression.

【0074】次に、モデル化されたヒートシンクの厚さ
方向の方程式を立てる(ステップS110に相当する)
について説明する。図6は、厚さ方向の方程式を説明す
るための説明図である。厚さ方向の方程式は、図6に示
すように、円柱形状にモデル化されたヒートシンクにお
いて、上から発熱体の発熱量に相当する熱量Qiが入る
が、出て行く熱量Qtは、上記した式(20),式(2
2),式(23)の条件を用いて求められる。
Next, an equation in the thickness direction of the modeled heat sink is established (corresponding to step S110).
Will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the equation in the thickness direction. As for the equation in the thickness direction, as shown in FIG. 6, in the heat sink modeled in the shape of a cylinder, the heat quantity Q i corresponding to the heat quantity of the heating element enters from the top, but the heat quantity Q t that goes out is as described above. Formula (20), Formula (2
2), which is obtained using the condition of equation (23).

【0075】横方向から、熱を奪われるが、仮想的なる
熱伝達率α”を用いて、
Heat is taken from the lateral direction, but using a virtual heat transfer coefficient α ″,

【数31】 とおくと(但し、外周をu、断面積をSとする)、解
は、
[Equation 31] If (provided that the outer circumference is u and the cross-sectional area is S), the solution is

【数32】 と書ける。ここで、m’を場所によらずに一定値となる
として仮定している。
[Equation 32] Can be written. Here, it is assumed that m ′ has a constant value regardless of the location.

【0076】境界条件は、The boundary condition is

【数33】 [Expression 33]

【数34】 [Equation 34]

【数35】 の3つで、変数が3個なので原理的に解ける。[Equation 35] Since there are 3 variables, it can be solved in principle.

【0077】上記式(31)で、β=1/[S・(−
λ)・m’]とおくと、e2=e1−βQ iと書ける。よっ
て、上記式(32)より、
In the above equation (31), β = 1 / [S · (-
λ) · m '], e2= E1-ΒQ iCan be written. Yo
From the above equation (32),

【数36】 となる。[Equation 36] Becomes

【0078】この式を上記式(33)に代入すると、Substituting this equation into the above equation (33),

【数37】 が得られる。[Equation 37] Is obtained.

【0079】左辺はm'tが大きいと、βすなわち1/
m'の挙動を示すので(要するにy=1/xの形のグラ
フになる)ので、ニュートン法にとっては“良い性質の
関数”と言える。
When m't is large on the left side, β, that is, 1 /
Since it exhibits the behavior of m ′ (in short, it becomes a graph of the form y = 1 / x), it can be said that it is a “function of a good property” for the Newton method.

【0080】m'が十分小さいところから、ニュートン
法で解を求めると、5回程度で収束するが、実際の演算
では、念のため10数回分をプログラミングするのが好
ましい。
When the solution is obtained by Newton's method from the point where m'is sufficiently small, it converges in about 5 times, but in the actual calculation, it is preferable to program 10 or more times as a precaution.

【0081】このように算出されたヒートシンクの温度
は、本実施の形態1では、環境温度からの温度上昇値と
して求められる(ステップS113)。この温度上昇値
は、具体的には、図2に示す出力項目表103内に表示
された温度項目のように、発熱体が接触した部分のヒー
トシンクの温度として出力される。なお、図2では、ヒ
ートパイプ(HP)がない場合、並質のHPを用いた場
合、上質のHPを用いた場合、特上質のHPを用いた場
合のそれぞれについてのヒートシンクの温度上昇値を表
示している。このように、冷却効果が既知であるいくつ
かの種類のHP情報をあらかじめ記憶させておくことに
より、HPを追加した場合のヒートシンクの性能を提示
することもできる。
The temperature of the heat sink thus calculated is obtained as the temperature rise value from the ambient temperature in the first embodiment (step S113). Specifically, this temperature rise value is output as the temperature of the heat sink at the portion in contact with the heating element, as in the temperature item displayed in the output item table 103 shown in FIG. In addition, in FIG. 2, the temperature rise value of the heat sink for each of the case where there is no heat pipe (HP), the case where the medium quality HP is used, the case where the high quality HP is used, and the case where the special quality HP is used are shown. it's shown. Thus, by pre-storing several types of HP information whose cooling effect is known, the performance of the heat sink when HP is added can be presented.

【0082】また、図2に示す出力項目表103には、
上記したフィン情報処理部15から提供される情報とし
て、フィンピッチ、フィン間隔およびフィン効率が表示
される。特に、このフィン情報に関する情報は、ヒート
シンクを実際に製造する上での困難性を示す指標として
有用なものとなる。
The output item table 103 shown in FIG.
As the information provided from the fin information processing unit 15 described above, the fin pitch, the fin interval, and the fin efficiency are displayed. In particular, the information about the fin information is useful as an index indicating the difficulty in actually manufacturing the heat sink.

【0083】また、図2に示す出力項目表103では、
ベースに関する情報として、スプレッド効率も表示され
る。ここで、スプレッド効率とは、フィン効率と同様の
概念で、ベースにおいてどれだけ熱が行き渡っているか
を示す無次元数であり、ベースデータ22に基づいて所
定の演算式により算出可能なデータである。
Further, in the output item table 103 shown in FIG.
Spread efficiency is also displayed as information about the base. Here, the spread efficiency is a dimensionless number indicating how much heat is spread in the base, which is a concept similar to the fin efficiency, and is data that can be calculated by a predetermined arithmetic expression based on the base data 22. .

【0084】さらに、図2に示す出力項目表103に
は、上記したファン情報処理部16から提供される情報
として、風速(前面)、風速(フィン間)、空気の温度
上昇値、風量および圧損が表示される。特に、このファ
ン情報と上記したヒートパイプに関する情報は、ヒート
シンクの直接の性能を示す指標ではないが、ファンやヒ
ートパイプはヒートシンクを使用するにあたり併用され
る可能性が高いため、それら情報の提示は、ヒートシン
クを利用する側にとって有用なものとなる。
Further, in the output item table 103 shown in FIG. 2, as the information provided from the fan information processing section 16, the wind speed (front surface), the wind speed (between fins), the temperature rise value of the air, the air volume and the pressure loss. Is displayed. In particular, this fan information and the above-mentioned information about the heat pipe are not indicators of the direct performance of the heat sink, but since there is a high possibility that the fan and the heat pipe will be used together when using the heat sink, the information will not be presented. , It will be useful for the side that uses the heat sink.

【0085】なお、図2の出力項目表103に示した項
目以外にも、発熱体とヒートシンクとの間に介在させる
熱伝導性緩衝部材(シリコーングリースやシリコーンラ
バー等)に関する情報や、ヒートシンクを取り付ける電
熱素子(ペルチェモジュール等)に関する情報などを提
示してもよい。
In addition to the items shown in the output item table 103 of FIG. 2, information on a heat conductive cushioning member (silicone grease, silicone rubber, etc.) to be interposed between the heating element and the heat sink, and mounting of the heat sink. Information about the electric heating element (Peltier module or the like) may be presented.

【0086】図7は、従来のシミュレーションソフトに
よる熱解析結果と本発明による熱解析結果との比較を説
明するための説明図である。図7(a)に示す表は、銅
製のヒートシンクのサイズ=88[mm]×64[m
m]であり、フィン高さ=40[mm]、フィン厚さ=
0.5[mm]、フィン枚数=32枚、フィンピッチ=
2.0[mm]、発熱体の発熱量=79[W]、前面風
速=3.71[m/s]、環境温度=0℃を条件とし、
さらに、ヒートシンクの厚さと、発熱体がヒートシンク
に接触する部分のサイズ(熱源サイズ)とを同表内に示
す条件とした場合の温度上昇値の比率について、他ソフ
トシミュレーションで解析した場合と、本発明にかかる
ヒートシンク熱解析装置で解析した場合を示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a comparison between the thermal analysis result by the conventional simulation software and the thermal analysis result by the present invention. In the table shown in FIG. 7A, the size of the copper heat sink = 88 [mm] × 64 [m
m], fin height = 40 [mm], fin thickness =
0.5 [mm], number of fins = 32, fin pitch =
2.0 [mm], heating value of heating element = 79 [W], front wind speed = 3.71 [m / s], environmental temperature = 0 ° C.,
Furthermore, regarding the ratio of the temperature rise value when the thickness of the heat sink and the size of the part where the heating element contacts the heat sink (heat source size) are the conditions shown in the same table, the ratio of the temperature rise value when analyzed by other software simulation It shows a case of analysis by the heat sink thermal analysis device according to the invention.

【0087】また、本発明にかかるヒートシンク熱解析
装置で解析した温度上昇値については、その誤差も同時
に示されている。ここで、誤差は、100×(温度上昇
値の差)/(基準の温度上昇値)で算出している。図7
(b)は、図7(a)の表に示す誤差をグラフ化した図
である。
Further, regarding the temperature rise value analyzed by the heat sink thermal analysis apparatus according to the present invention, the error is also shown at the same time. Here, the error is calculated by 100 × (difference in temperature rise value) / (reference temperature rise value). Figure 7
7B is a diagram in which the errors shown in the table of FIG. 7A are graphed.

【0088】図7に示すように、他ソフトシミュレーシ
ョンによる解析結果と、本発明にかかるヒートシンク熱
解析装置による解析結果との差も、基準となる温度上昇
値に対する誤差についてもともに3%以下であり、本発
明が高速な熱解析と簡便な操作とを実現するという効果
を考えれば、代償として失う解析精度の低下は無視でき
る程度に小さい。
As shown in FIG. 7, the difference between the analysis result by the other software simulation and the analysis result by the heat sink thermal analysis device according to the present invention and the error with respect to the reference temperature rise value are both 3% or less. Considering the effect that the present invention realizes high-speed thermal analysis and simple operation, the decrease in analysis accuracy lost at the cost is negligibly small.

【0089】以上に説明したとおり、実施の形態1にか
かるヒートシンク熱解析装置およびヒートシンク熱解析
方法によれば、ヒートシンクを数学的に取り扱い易い円
柱形状にモデル化し、そのモデル化に対して適用可能な
数個の熱伝導方程式をあらかじめ記憶させておくこと
で、ヒートシンクの温度分布を僅かな時間で演算するこ
とができる。
As described above, according to the heat sink thermal analysis apparatus and the heat sink thermal analysis method of the first embodiment, the heat sink is modeled into a cylindrical shape that is mathematically easy to handle, and is applicable to the modeling. By preliminarily storing several heat conduction equations, the temperature distribution of the heat sink can be calculated in a short time.

【0090】特に、従来の熱解析シミュレーションが、
わずかな仕様変更に対しても数分から数十分の解析時間
を必要としていたのに対し、本発明にかかるヒートシン
ク熱解析装置では、熱伝導方程式を簡略化したことから
その解析を数秒で終わらせることができる。これは、例
えば、ノートパソコン等の携帯可能なコンピュータによ
って本発明にかかるヒートシンク熱解析装置を実現した
場合に、顧客先等で、仕様変更に対するヒートシンクの
性能を即座に提示することができることを意味する。逆
に顧客側(ユーザ側)にとっても、種々の形状や大きさ
のヒートシンクについて、その放熱特性等を即座に確認
することができるため、自己の欲する最適な仕様のヒー
トシンクを選別することができる。
In particular, the conventional thermal analysis simulation is
Although a few minutes to several tens of minutes of analysis time was required for even a slight change in specifications, the heat sink thermal analysis apparatus according to the present invention simplifies the heat conduction equation and thus completes the analysis in a few seconds. be able to. This means that when the heat sink thermal analysis device according to the present invention is realized by a portable computer such as a notebook computer, the customer can immediately show the performance of the heat sink with respect to the specification change. . On the contrary, the customer side (user side) can immediately check the heat radiation characteristics and the like of the heat sinks of various shapes and sizes, and thus can select the heat sink having the optimum specifications desired by the customer side.

【0091】さらに、図2に示した入出力表示と図1に
示した種々の処理部が行なう演算は、ワードプロセッサ
や表計算ソフト等のいわゆるオフィスアプリケーション
上で実現できる程度の処理であるため、営業担当者等の
利用者が使い慣れたアプリケーションによるユーザイン
ターフェースを利用することができ、従来の熱解析シミ
ュレーションソフトウェアにおける操作の習熟度の必要
性や煩雑さといった問題が解決される。
Furthermore, since the input / output display shown in FIG. 2 and the operations performed by the various processing units shown in FIG. 1 are processes that can be realized on so-called office applications such as word processors and spreadsheet software, sales A user such as a person in charge can use a user interface with an application that he or she is familiar with, and the problems such as the necessity of operation proficiency and complexity in the conventional thermal analysis simulation software can be solved.

【0092】(実施の形態2)次に、実施の形態2にか
かるヒートシンク熱解析装置について説明する。実施の
形態2にかかるヒートシンク熱解析装置は、ベース面上
の任意の位置に発熱体が配置されている場合であって
も、実施の形態1と同様な熱解析過程を用いて、ヒート
シンクの温度分布を導出できることを特徴としている。
(Second Embodiment) Next, a heat sink thermal analysis device according to a second embodiment will be described. The heat sink thermal analysis apparatus according to the second embodiment uses the same thermal analysis process as in the first embodiment even when the heating element is arranged at an arbitrary position on the base surface. The feature is that the distribution can be derived.

【0093】実施の形態2にかかるヒートシンク熱解析
装置の概略構成は、図1と同じであるため、ここではそ
の説明を省略する。実施の形態2において、実施の形態
1と異なる点は、面積換算部13と温度演算部14の内
部処理である。以下にこの相違点を中心に実施の形態2
にかかるヒートシンク熱解析装置の動作について説明す
る。
Since the schematic structure of the heat sink thermal analysis apparatus according to the second embodiment is the same as that of FIG. 1, its explanation is omitted here. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the internal processing of the area conversion unit 13 and the temperature calculation unit 14. Embodiment 2 will be described below focusing on this difference.
The operation of the heat sink thermal analysis device according to the above will be described.

【0094】図8は、ヒートシンク熱解析装置において
入出力されるデータの表示例のうち、入力項目表を示す
図である。実施の形態2にかかるヒートシンク熱解析装
置では、発熱体がベース面上の任意の位置に配置された
場合の温度分布導出を特徴としているため、図8に示す
ように、入力項目表202において、発熱体の位置
(x)と発熱体の位置(y)の入力項目が追加されてい
る。なお、出力項目表等の他の表示は、図2と共通す
る。よって、図8に示した入力項目へのデータ入力が完
了すると、熱解析処理が自動的に開始される。
FIG. 8 is a diagram showing an input item table in a display example of data input / output in the heat sink thermal analysis device. Since the heat sink thermal analysis apparatus according to the second embodiment is characterized by deriving the temperature distribution when the heating element is arranged at an arbitrary position on the base surface, as shown in FIG. Input items for the position (x) of the heating element and the position (y) of the heating element are added. Note that other displays such as the output item table are common to those in FIG. Therefore, when the data input to the input items shown in FIG. 8 is completed, the thermal analysis process is automatically started.

【0095】図9は、実施の形態2にかかるヒートシン
ク熱解析装置による熱解析処理を示すフローチャートで
ある。なお、図9において、ステップS201〜S20
3,S211〜S214は、図3に示したステップS1
01〜S103,S110〜S113と同じであるの
で、ここではそれらの説明を省略する。よって、図9の
ステップS204から順に説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing the thermal analysis processing by the heat sink thermal analysis apparatus according to the second embodiment. Note that in FIG. 9, steps S201 to S20
3, S211 to S214 are steps S1 shown in FIG.
Since it is the same as 01 to S103 and S110 to S113, their description is omitted here. Therefore, the description will be sequentially given from step S204 in FIG.

【0096】ヒートシンク熱解析装置は、面積換算部1
3によって、図4(b)に示したようにモデル化された
一つのベースについて、上記した発熱体の位置に関する
情報を用いて、発熱体が配置された領域を含むベース
を、所定の分割数で分割する。図10は、ベースおよび
発熱体の分割を説明するための説明図である。ここで
は、図10(a)に示すように、ベース面210の左下
頂点を原点として、発熱体211が、その中心を座標
(x0,y0)に位置するように配置された場合を例に挙
げる。また、説明を簡単にするため、上記した所定の分
割数を4とする。
The heat sink thermal analysis device includes an area conversion unit 1
3 for one base modeled as shown in FIG. 4B, using the above-mentioned information about the position of the heating element, the base including the area where the heating element is arranged is divided into a predetermined number of divisions. Split with. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining division of the base and the heating element. Here, as shown in FIG. 10A, an example is shown in which the lower left apex of the base surface 210 is the origin and the heating element 211 is arranged so that its center is located at the coordinates (x 0 , y 0 ). To list. Further, in order to simplify the explanation, the above-mentioned predetermined number of divisions is set to 4.

【0097】図10(a)に示すベース面上の座標空間
において、ベース面210と発熱体211は、x=x0
とy=y0の直線によって4分割される。すなわち、同
図(b)に示すように、この4分割によって、ベース領
域F1と発熱体領域H1を含む第1分割領域と、ベース領
域F2と発熱体領域H2を含む第2分割領域と、ベース領
域F3と発熱体領域H3を含む第3分割領域と、ベース領
域F4と発熱体領域H4を含む第4分割領域が生成され
る。
In the coordinate space on the base surface shown in FIG. 10A, the base surface 210 and the heating element 211 have x = x 0.
And y = y 0, the line is divided into four. That is, as shown in FIG. 4B, the four divisions result in a first division region including the base region F 1 and the heating element region H 1, and a second division region including the base region F 2 and the heating element region H 2. A region, a third divided region including the base region F 3 and the heating element region H 3, and a fourth divided region including the base region F 4 and the heating element region H 4 are generated.

【0098】そして、面積換算部13は、位置情報を含
む発熱体データ21とベースデータ22を用いて、各ベ
ース領域と各発熱体領域の面積とを算出する(ステップ
S204)。具体的には、ベース領域F1〜F4の面積
は、入力項目のうち、ベース幅とベース長さと発熱体の
位置情報(x,y)を用いて算出され、発熱体H1〜H4
の面積は、発熱体の幅と発熱体の長さをそれぞれ2等分
した値を用いて算出される。
Then, the area conversion section 13 calculates the area of each base region and each heating element region by using the heating element data 21 including the position information and the base data 22 (step S204). Specifically, the areas of the base regions F 1 to F 4 are calculated using the base width, the base length, and the position information (x, y) of the heating element among the input items, and the heating elements H 1 to H 4 are calculated.
The area of is calculated using a value obtained by dividing the width of the heating element and the length of the heating element into two equal parts.

【0099】続いて、面積換算部13は、図10(c)
に示すように、ステップS104で算出した各ベース領
域の面積と同面積の扇形と、各発熱体領域の面積と同面
積の扇形を導出し、それぞれの扇形の半径を算出する
(ステップS205)。このベース領域から扇形への置
換は、まず、ベース領域の面積に、2π/(分割の条件
となる中心角)を乗算して得られる面積に対し、実施の
形態1で説明したように、それと同じ面積となる円を算
出することで実現される。発熱体領域から扇形への置換
についても同様である。例えば、第1分割領域におい
て、発熱体領域H1を置換した扇形H1'の半径R1(1)
と、ベース領域F1を置換した扇形F1'の半径R2(1)
は、
Next, the area conversion unit 13 is shown in FIG.
As shown in, the fan shape having the same area as the area of each base region calculated in step S104 and the fan shape having the same area as the area of each heating element region are derived, and the radius of each fan shape is calculated (step S205). To replace the base region with a sector, first, as described in the first embodiment, the area obtained by multiplying the area of the base region by 2π / (central angle which is a condition for division) is used. It is realized by calculating circles having the same area. The same applies to the replacement of the heating element region with a fan shape. For example, in the first divided area, the radius R 1 (1) of the fan shape H 1 ′ that replaces the heating element area H 1
And the radius R 2 (1) of the sector F 1 'replaced with the base region F 1
Is

【数38】 として表される。[Equation 38] Expressed as

【0100】これと同様に、発熱体領域H2〜H4を置換
した扇形H2'〜H4'の半径R1(2)〜R1(4)と、ベ
ース領域F2〜F4を置換した扇形F2'〜F4'の半径R2
(2)〜R2(4)も定まる。
Similarly, the radii R 1 (2) to R 1 (4) of the sectors H 2 'to H 4 ' replaced with the heating element regions H 2 to H 4 and the base regions F 2 to F 4 are defined. Radius R 2 of the replaced fan shape F 2 'to F 4 '
(2) to R 2 (4) are also determined.

【0101】続いて、ヒートシンク熱解析装置は、上記
したステップS205でモデル化されたヒートシンクに
対し、温度演算部14によって、熱解析、すなわち温度
分布の導出を開始する。温度演算部14による温度分布
の導出は、熱伝達率算出部12で算出された熱伝達率
α’と、上記した発熱体データ21、ベースデータ22
およびフィンデータ23と、演算式記憶部25に記憶さ
れた演算式とを用いて、分割単位ごとの発熱体の外側の
方程式を立てるステップS206と、分割単位ごとの発
熱体の内側の方程式を立てるステップS207と、分割
単位ごとの発熱体の内側と外側の境界条件を設定するス
テップS208と、分割単位ごとの発熱体の内側と外側
の方程式を連立で解くステップS209と、分割単位ご
とに演算された温度を合成するステップS210と、モ
デル化されたヒートシンクの厚さ方向の方程式を立てる
ステップS211と、厚さ方向における境界条件をステ
ップS209の連立方程式の導出過程に合わせて設定す
るステップS212と、厚さ方向の方程式を解くステッ
プS213と、によって実現される。
Then, the heat sink thermal analysis device starts thermal analysis, that is, derivation of the temperature distribution, by the temperature calculation unit 14 with respect to the heat sink modeled in step S205. Derivation of the temperature distribution by the temperature calculation unit 14 is performed by calculating the heat transfer coefficient α ′ calculated by the heat transfer coefficient calculation unit 12, the heating element data 21 and the base data 22 described above.
Using the fin data 23 and the arithmetic expression stored in the arithmetic expression storage unit 25, a step S206 of establishing an equation outside the heating element for each division unit and an equation inside the heating element for each division unit are established. Step S207, step S208 for setting boundary conditions inside and outside the heating element for each division unit, step S209 for simultaneously solving equations inside and outside the heating element for each division unit, and calculation for each division unit. S210 for synthesizing different temperatures, step S211 for establishing an equation in the thickness direction of the modeled heat sink, and step S212 for setting boundary conditions in the thickness direction in accordance with the process of deriving simultaneous equations in step S209, And step S213 of solving the equation in the thickness direction.

【0102】ここで、実施の形態2における熱解析で
は、上記したような分割単位(第1〜第4分割領域)ご
とに、発熱体の内側と外側の方程式を立てて解を求める
必要があるが、各分割単位内のベース領域と発熱体領域
は上述したように扇形であるため、熱解析は、ステップ
S206〜S209において、その扇形と同じ半径を有
する円に対して実施の形態1で説明したステップS10
6〜S109の演算を適用し、式(27)で表わされる
エネルギーバランス式の左辺において、中心角/2πを
乗算すれば実現することができる。但し、新たな条件と
して、すべての分割領域において、発熱体の中心に相当
する位置の温度が一致している必要がある。
Here, in the thermal analysis in the second embodiment, it is necessary to establish the equations inside and outside the heating element for each division unit (first to fourth division areas) as described above to obtain a solution. However, since the base region and the heating element region in each division unit are fan-shaped as described above, the thermal analysis is performed in steps S206 to S209 for the circle having the same radius as that fan-shaped in the first embodiment. Step S10
This can be realized by applying the calculations of 6 to S109 and multiplying the left side of the energy balance expression represented by Expression (27) by the central angle / 2π. However, as a new condition, it is necessary that the temperature of the position corresponding to the center of the heating element be the same in all the divided areas.

【0103】具体的には、第1分割領域の温度θ1を例
にとると、式(27)の係数a,b,C、Dに相当する
1,b1,C1,D1において、実施の形態1と同様の手
順により、a1,b1,C1はD1で表わすことができる。
また、第2〜第4分割領域の温度θ2〜θ4においても同
様に、D2〜D4で表わすことができる。
Specifically, taking the temperature θ 1 of the first divided region as an example, at a 1 , b 1 , C 1 , D 1 corresponding to the coefficients a, b, C, D of the equation (27), , A 1 , b 1 , and C 1 can be represented by D 1 by the same procedure as in the first embodiment.
Further, the temperatures θ 2 to θ 4 in the second to fourth divided regions can be similarly expressed by D 2 to D 4 .

【0104】ここで、発熱体の中心の温度が一致すると
いう条件(θ1=θ2)において、θ 1=θ2は、b1=b2
と表わすことができるが、b1とb2は、式(25)よ
り、それぞれ
Here, if the temperatures at the centers of the heating elements match.
Condition (θ1= Θ2), Θ 1= Θ2Is b1= B2
Can be expressed as b1And b2Is equation (25)
Each,

【数39】 となるので、結局、[Formula 39] So, in the end,

【数40】 となる。ここで、l2は、[Formula 40] Becomes Where l 2 is

【数41】 である。[Formula 41] Is.

【0105】式(41)は、他の分割領域においても成
立し、一般式として
Expression (41) holds in other divided areas, and is expressed as a general expression.

【数42】 が得られる。[Equation 42] Is obtained.

【0106】また、各分割領域のエネルギーバランス式
は、上記したように、式(27)の左辺に中心角/2π
を乗算することで得られるため、結局、式(42)のD
1が定まることで、D2,D3,D4が定まり、ai,bi
i(i=1〜3)も定まる。このようにして、各分割
領域の温度θ1〜θ4が求まる(ステップS210)。
As described above, the energy balance equation of each divided area is the central angle / 2π on the left side of equation (27).
Since it is obtained by multiplying by
When 1 is determined, D 2 , D 3 , and D 4 are determined, and a i , b i ,
C i (i = 1 to 3) is also determined. In this way, the temperatures θ 1 to θ 4 of each divided area are obtained (step S210).

【0107】以上に説明したとおり、実施の形態2にか
かるヒートシンク熱解析装置およびヒートシンク熱解析
方法によれば、発熱体の位置を中心にして、ベース面上
を複数の領域に分割し、各分割領域に対して実施の形態
1と同様な熱解析過程を用いているので、ベース面上の
任意の位置に発熱体が配置されている場合にあっても、
実施の形態1による効果を享受することができる。
As described above, according to the heat sink thermal analysis device and the heat sink thermal analysis method according to the second embodiment, the base surface is divided into a plurality of regions with the position of the heating element as the center, and each division is performed. Since the thermal analysis process similar to that of the first embodiment is used for the region, even when the heating element is arranged at an arbitrary position on the base surface,
The effects of the first embodiment can be enjoyed.

【0108】なお、以上に説明した実施の形態2におい
て、分割数を4とした場合を例に挙げたが、他の分割数
においても同様に適用することが可能である。例えば、
16分割、64分割、256分割などを採用することが
できる。また、熱解析結果を、加重平均を用いた方法に
よって図示することもできる。
In the second embodiment described above, the case where the number of divisions is set to 4 has been described as an example, but the same can be applied to other numbers of divisions. For example,
16 division, 64 division, 256 division, etc. can be adopted. Also, the thermal analysis result can be illustrated by a method using a weighted average.

【0109】(実施の形態3)実施の形態3にかかるヒ
ートシンク熱解析装置について説明する。実施の形態3
にかかるヒートシンク熱解析装置は、実施の形態2に説
明したように、ベース面上に、任意の位置に配置された
発熱体が複数個ある場合に、実施の形態2と同様な熱解
析過程によって得られた温度を重ね合わせることで、ヒ
ートシンクの温度分布を導出できることを特徴としてい
る。
(Third Embodiment) A heat sink thermal analysis apparatus according to the third embodiment will be described. Embodiment 3
As described in the second embodiment, the heat sink thermal analysis device according to the second embodiment uses the same thermal analysis process as in the second embodiment when there are a plurality of heating elements arranged at arbitrary positions on the base surface. The temperature distribution of the heat sink can be derived by superimposing the obtained temperatures.

【0110】図11は、実施の形態3にかかるヒートシ
ンク熱解析装置において、温度分布の重ね合わせを説明
するための説明図である。図11に示したように、例え
ば、ベース面210上に、発熱体231と発熱体232
がそれぞれ任意の位置に配置された状態を考えると、ま
ず、発熱体231について、実施の形態2で説明した手
順により、温度分布Th1を得て、同様に、発熱体23
2について、実施の形態2で説明した手順により、温度
分布Th2を得る。そして、これら温度分布Th1とTh
2を単純に重ね合わせる。これにより、ヒートシンク全
体の温度分布Th3がわかる。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining superposition of temperature distributions in the heat sink thermal analysis device according to the third embodiment. As shown in FIG. 11, for example, a heating element 231 and a heating element 232 are formed on the base surface 210.
Considering a state in which the heat generating elements are arranged at arbitrary positions, first, the temperature distribution Th 1 is obtained for the heat generating element 231 by the procedure described in the second embodiment, and similarly, the heat generating element 23 is obtained.
For 2, the temperature distribution Th 2 is obtained by the procedure described in the second embodiment. Then, these temperature distributions Th 1 and Th
Simply stack the two . From this, the temperature distribution Th 3 of the entire heat sink can be known.

【0111】以上に説明したとおり、実施の形態3にか
かるヒートシンク熱解析装置およびヒートシンク熱解析
方法によれば、ベース面上の任意の位置に複数個の発熱
体が配置された場合であっても、実施の形態2による熱
解析結果を重ね合わせることによりヒートシンク全体の
温度分布がわかるので、この場合であっても、実施の形
態1による効果を享受することができる。
As described above, according to the heat sink thermal analysis device and the heat sink thermal analysis method of the third embodiment, even when a plurality of heating elements are arranged at arbitrary positions on the base surface. Since the temperature distribution of the entire heat sink can be known by superposing the thermal analysis results according to the second embodiment, the effects of the first embodiment can be enjoyed even in this case.

【0112】また、計算が速いため、例えば、他の入力
項目や温度を指定して、自動的に所定の入力項目を変化
させることにより、1)PG線図に合わせる、2)ベー
ス厚の最適化、3)フィン枚数の最適化などの最適化を
自動的に行なわせること(例えば、最適パラメータ演算
手段等を備えることによる逆算手法)ができ、またそれ
らを画面上に表示させることもできる。さらに、入力項
目の値を変えた場合の過去の熱解析結果をデータベース
として保持しておき、それらを計算履歴や参考データと
して表示させることができる。
Since the calculation is fast, for example, other input items and temperatures are designated, and predetermined input items are automatically changed to 1) match the PG diagram, and 2) optimize the base thickness. 3) It is possible to automatically perform optimization such as optimization of the number of fins (for example, a back-calculation method by providing an optimum parameter calculation means), and it is also possible to display them on the screen. Furthermore, the past thermal analysis results when the value of the input item is changed can be held as a database and displayed as a calculation history or reference data.

【0113】なお、以上に説明した実施の形態1〜3に
おいて、図2に示した例では、櫛型のヒートシンクを例
に挙げたが、ピンフィン型や格子型等のその他の形状の
ヒートシンクについても同様に本発明を適用することが
できる。
In the first to third embodiments described above, the comb-shaped heat sink is taken as an example in the example shown in FIG. 2, but other types of heat sinks such as a pin fin type and a lattice type may be used. The present invention can be similarly applied.

【0114】また、以上に説明した温度演算において、
最終的に簡略される方程式の形として、変形ベッセル関
数を示したが、これを二次関数や一次関数に置き換え、
さらなる簡略化を図ることもできる。
In the temperature calculation explained above,
The modified Bessel function was shown as the final simplified equation form, but it was replaced with a quadratic function or a linear function,
Further simplification can be achieved.

【0115】なお、以上に説明した実施の形態1〜3に
おいて、上記した熱伝達率算出部12、面積換算部1
3、温度演算部14、フィン情報処理部15およびファ
ン情報処理部16の各動作を、コンピュータプログラム
で実現する場合には、以下に示す種々の形態によってそ
のコンピュータプログラムを実行することができる。
In the first to third embodiments described above, the heat transfer coefficient calculating unit 12 and the area converting unit 1 described above are used.
When each operation of 3, the temperature calculation unit 14, the fin information processing unit 15, and the fan information processing unit 16 is realized by a computer program, the computer program can be executed in various forms described below.

【0116】第1に、そのプログラムが記録されたCD
−ROMやメモリーカード等の記録媒体を、ヒートシン
ク熱解析装置となるコンピュータシステムにおいて読み
込ませ、そのプログラムを直接実行するかまたはインス
トールを経て実行する。
First, a CD on which the program is recorded
-A recording medium such as a ROM or a memory card is read by a computer system serving as a heat sink thermal analysis device, and the program is executed directly or after installation.

【0117】第2に、ヒートシンク熱解析装置となるコ
ンピュータシステムが、インターネット等の通信回線を
介して、WWW(World Wide Web)サーバやFTP(Fi
le Transfer Protocol)サーバ等の他の装置から上記プ
ログラムをダウンロードし、その後、インストールを経
て実行する。
Secondly, a computer system which is a heat sink thermal analysis device uses a WWW (World Wide Web) server or FTP (FiFi) via a communication line such as the Internet.
le Transfer Protocol) Download the program from another device such as a server, then install and execute it.

【0118】第3に、パーソナルコンピュータ等の端末
装置によって、ASP(Application Service Provide
r)サーバにアクセスし、そのASPサーバ上で上記プ
ログラムを実行することで、上記ヒートシンク熱解析方
法と同じサービスを受ける。
Thirdly, by using a terminal device such as a personal computer, ASP (Application Service Provide)
r) Access the server and execute the program on the ASP server to receive the same service as the heat sink thermal analysis method.

【0119】[0119]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
ヒートシンク熱解析装置およびヒートシンク熱解析方法
によれば、ヒートシンクを数学的に取り扱い易い円柱形
状にモデル化し、そのモデル化に対して適用可能な数個
の熱伝導方程式をあらかじめ記憶させておくことで、従
来の熱解析シミュレーションが、わずかな仕様変更に対
しても数分から数十分の解析時間を必要としていたのに
対し、ヒートシンクの温度解析を数秒で終わらせること
ができるという効果を奏する。
As described above, according to the heat sink thermal analysis device and the heat sink thermal analysis method of the present invention, the heat sink can be modeled into a cylindrical shape that is mathematically easy to handle, and can be applied to the modeling. By storing several different heat conduction equations in advance, the conventional thermal analysis simulation required several minutes to several tens of minutes for even a slight change in specifications, while the heat sink temperature This has the effect that the analysis can be completed in a few seconds.

【0120】また、本発明にかかるヒートシンク熱解析
装置およびヒートシンク熱解析方法によれば、1つ以上
の発熱体が任意の位置に配置された状態のヒートシンク
を、各発熱体を中心にして複数の扇柱形状が同心円状に
配置された形状にモデル化し、そのモデル化に対して適
用可能な数個の熱伝導方程式をあらかじめ記憶させてお
くことで、複数の発熱体が任意の位置に配置された状態
のヒートシンクであっても、ヒートシンク全体の温度解
析を数秒で終わらせることができるという効果を奏す
る。
Further, according to the heat sink thermal analysis apparatus and the heat sink thermal analysis method of the present invention, a plurality of heat sinks each having one or more heating elements arranged at arbitrary positions are arranged around each heating element. By modeling the fan-column shape in a concentric arrangement and storing several heat conduction equations applicable to the modeling in advance, multiple heating elements can be arranged at arbitrary positions. Even with the heat sink in the open state, the temperature analysis of the entire heat sink can be completed in a few seconds.

【0121】また、本発明にかかるヒートシンク熱解析
装置およびヒートシンク熱解析方法によれば、簡略され
た数個の熱伝導方程式によって熱解析を行なうことがで
きることから、オフィスアプリケーション等の既存のア
プリケーションを利用することができ、従来の熱解析シ
ミュレーションソフトウェアで生じていた操作の習熟度
の必要性や煩雑さといった問題が解決されるという効果
を奏する。
Further, according to the heat sink thermal analysis apparatus and the heat sink thermal analysis method of the present invention, since it is possible to perform thermal analysis by several simplified heat conduction equations, existing applications such as office applications can be used. Therefore, there is an effect that problems such as necessity of operation proficiency level and complexity, which have occurred in conventional thermal analysis simulation software, are solved.

【0122】また、本発明にかかるプログラムによれ
ば、上記したヒートシンク熱解析方法をコンピュータに
実行させることができるため、そのプログラムを記録し
た記録媒体や通信回線を介したダウンロードにより、コ
ンピュータ上で上記ヒートシンク熱解析方法を実行する
ことができるという効果を奏する。
According to the program of the present invention, it is possible to cause the computer to execute the heat sink thermal analysis method described above. Therefore, by downloading the program through a recording medium recording the program or a communication line, The heat sink thermal analysis method can be executed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施の形態1にかかるヒートシンク熱解析装置
の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat sink thermal analysis device according to a first embodiment.

【図2】実施の形態1にかかるヒートシンク熱解析装置
において入出力されるデータの表示例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a display example of data input / output in the heat sink thermal analysis apparatus according to the first embodiment.

【図3】実施の形態1にかかるヒートシンク熱解析装置
による熱解析処理を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a thermal analysis process by the heat sink thermal analysis apparatus according to the first embodiment.

【図4】実施の形態1において、熱伝達率の換算と後述
する面積の換算とを説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining conversion of a heat transfer coefficient and conversion of an area described later in the first embodiment.

【図5】実施の形態1において、発熱体の外側と内側の
方程式を説明するための説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the equations of the outer side and the inner side of the heating element in the first embodiment.

【図6】実施の形態1において、厚さ方向の方程式を説
明するための説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an equation in a thickness direction in the first embodiment.

【図7】実施の形態1において、従来のシミュレーショ
ンソフトによる熱解析結果と本発明による熱解析結果と
の比較を説明するための説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a comparison between a thermal analysis result by conventional simulation software and a thermal analysis result by the present invention in the first embodiment.

【図8】実施の形態2にかかるヒートシンク熱解析装置
において、入出力されるデータの表示例のうち、入力項
目表を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an input item table in a display example of input / output data in the heat sink thermal analysis device according to the second embodiment.

【図9】実施の形態2にかかるヒートシンク熱解析装置
による熱解析処理を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a thermal analysis process by the heat sink thermal analysis device according to the second embodiment.

【図10】実施の形態2において、ベースおよび発熱体
の分割を説明するための説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining division of a base and a heating element in the second embodiment.

【図11】実施の形態3にかかるヒートシンク熱解析装
置において、温度分布の重ね合わせを説明するための説
明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining superposition of temperature distributions in the heat sink thermal analysis device according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力部 12 熱伝達率算出部 13 面積換算部 14 温度演算部 15 フィン情報処理部 16 ファン情報処理部 17 表示部 21 発熱体データ 22 ベースデータ 23 フィンデータ 24 環境データ 25 演算式記憶部 100 画面 101 ヒートシンク表示枠 102,202 入力項目表 103 出力項目表 210 ベース面 211,231,232 発熱体 11 Input section 12 Heat transfer coefficient calculator 13 Area conversion unit 14 Temperature calculator 15 Fin information processing unit 16 Fan information processing unit 17 Display 21 Heating element data 22 Base data 23 Fin data 24 Environmental data 25 Calculation formula storage 100 screens 101 heat sink display frame 102,202 Input item table 103 Output item table 210 Base surface 211, 231, 232 heating element

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率を
前記ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めること
でモデル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱伝
達率を算出する熱伝達率算出手段と、 前記ヒートシンクのベース部分の主面の面積と同じ面積
を有する第1の円形状と、前記ヒートシンクに取り付け
られる発熱体の接触面積と同じ面積を有する第2の円形
状と、を導出し、前記ヒートシンクを、前記第1の円形
状と前記第2の円形状とを同心円として配置した形状に
モデル化するモデル化手段と、 前記モデル化手段によってモデル化されたヒートシンク
の温度分布を演算する温度演算手段と、 を備えたことを特徴とするヒートシンク熱解析装置。
1. A heat transfer coefficient calculating means for calculating the heat transfer coefficient of a heat sink having only a base portion modeled by including the heat transfer coefficient of a fin portion of the heat sink in the heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink, A first circular shape having the same area as the area of the main surface of the base portion of the heat sink and a second circular shape having the same area as the contact area of the heating element attached to the heat sink are derived, and the heat sink is obtained. And modeling means for modeling the first circular shape and the second circular shape as concentric circles, and temperature calculating means for calculating the temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling means. And a heat sink thermal analysis device comprising:
【請求項2】 ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率を
前記ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めること
でモデル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱伝
達率を算出する熱伝達率算出手段と、 前記ヒートシンクに取り付けられる発熱体を中心にして
前記ベース部分を複数の領域に分割し、分割された各領
域内のベース部分の面積と同じ面積を有する第1の扇形
状と、分割された各領域内の発熱体部分の面積と同じ面
積を有する第2の扇形状と、を導出し、分割された各領
域内において前記第1の扇形状と前記第2の扇形状とが
中心角を一致させて重なった状態を第3の扇形状とし、
前記ヒートシンクを、各第3の扇形状を該頂角が一致す
るように同心円状に配置した形状にモデル化するモデル
化手段と、 前記モデル化手段によってモデル化されたヒートシンク
の温度分布を演算する温度演算手段と、 を備えたことを特徴とするヒートシンク熱解析装置。
2. A heat transfer coefficient calculating means for calculating the heat transfer coefficient of the heat sink of only the base portion modeled by including the heat transfer coefficient of the fin portion of the heat sink in the heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink, A first fan shape having the same area as the area of the base portion in each of the divided areas, and the divided areas, with the base portion divided into a plurality of areas around the heating element attached to the heat sink. And a second fan shape having the same area as the area of the heating element part in the first fan shape and the second fan shape having the same central angle in each of the divided regions. And the overlapping state is the third fan shape,
Modeling means for modeling the heat sink into a shape in which each third fan shape is concentrically arranged so that the apex angles thereof coincide with each other, and a temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling means is calculated. A heat sink thermal analysis device comprising: a temperature calculation means.
【請求項3】 前記モデル化手段は、前記ベース部分に
対する前記発熱体の位置情報に基づいて、前記ベース部
分を複数の領域に分割することを特徴とする請求項2に
記載のヒートシンク熱解析装置。
3. The heat sink thermal analysis apparatus according to claim 2, wherein the modeling unit divides the base portion into a plurality of regions based on position information of the heating element with respect to the base portion. .
【請求項4】 前記モデル化手段は、前記ベース部分上
に配置された複数の発熱体のそれぞれについてモデル化
し、 前記温度演算手段は、前記モデル化手段による複数のモ
デルに対してそれぞれ温度分布を演算するとともに、演
算した複数の温度分布を重ね合わせることでヒートシン
ク全体の温度分布を演算することを特徴とする請求項2
または3に記載のヒートシンク熱解析装置。
4. The modeling means models each of the plurality of heating elements arranged on the base portion, and the temperature computing means calculates a temperature distribution for each of the plurality of models by the modeling means. The temperature distribution of the entire heat sink is calculated by superposing a plurality of calculated temperature distributions together with the calculation.
Alternatively, the heat sink thermal analysis device according to item 3.
【請求項5】 フィン部分を含んだヒートシンクを円柱
形状または扇柱形状にモデル化した場合の当該ヒートシ
ンクの熱伝導方程式を記憶する演算式記憶手段と、 前記熱伝導方程式を用いて前記ヒートシンクの温度分布
を演算する温度演算手段と、 を備えたことを特徴とするヒートシンク熱解析装置。
5. An arithmetic expression storage unit for storing a heat conduction equation of the heat sink when a heat sink including a fin portion is modeled in a cylindrical shape or a fan shape, and a temperature of the heat sink using the heat conduction equation. A heat sink thermal analysis device comprising: a temperature calculation means for calculating distribution.
【請求項6】 少なくとも、ヒートシンクの形状に関す
る情報、前記ヒートシンクの材料物性に関する情報、前
記ヒートシンクが取り付けられる発熱体の形状に関する
情報、前記発熱体の物性に関する情報を入力情報として
入力する入力手段と、 発熱体ごとに予め導出された5つ以下の熱伝導方程式と
前記入力情報とを用いて前記ヒートシンクの温度分布を
演算する温度演算手段と、 前記温度演算手段の演算結果を前記入力情報とともに表
示する表示手段と、 を備えたことを特徴とするヒートシンク熱解析装置。
6. An input means for inputting at least information regarding the shape of a heat sink, information regarding physical properties of the heat sink, information regarding the shape of a heating element to which the heat sink is attached, and information regarding physical properties of the heating element as input information. Temperature calculation means for calculating the temperature distribution of the heat sink using five or less heat conduction equations derived in advance for each heating element and the input information, and the calculation result of the temperature calculation means is displayed together with the input information. A heat sink thermal analysis device comprising: a display means.
【請求項7】 前記温度演算手段による演算結果を演算
条件ごとに記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された所望の演算結果を表示する表
示手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つ
に記載のヒートシンク熱解析装置。
7. A storage means for storing a calculation result by the temperature calculation means for each calculation condition, and a display means for displaying a desired calculation result stored in the storage means. Item 7. The heat sink thermal analysis device according to any one of items 1 to 6.
【請求項8】 前記温度演算手段による演算に必要な演
算条件と演算結果を用いて、前記演算条件の一つとなる
ヒートシンクの所定のパラメータの最適値を演算する最
適パラメータ演算手段を備えたことを特徴とする請求項
1〜7のいずれか一つに記載のヒートシンク熱解析装
置。
8. An optimum parameter calculating means for calculating an optimum value of a predetermined parameter of a heat sink, which is one of the calculation conditions, by using a calculation condition and a calculation result necessary for the calculation by the temperature calculating means. The heat sink thermal analysis device according to claim 1, wherein the heat sink thermal analysis device is a heat sink thermal analysis device.
【請求項9】 ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率を
前記ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めること
でモデル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱伝
達率を算出する熱伝達率算出ステップと、 前記ヒートシンクのベース部分の主面の面積と同じ面積
を有する第1の円形状と、前記ヒートシンクに取り付け
られる発熱体の接触面積と同じ面積を有する第2の円形
状と、を導出し、前記ヒートシンクを、前記第1の円形
状と前記第2の円形状とを同心円として配置した形状に
モデル化するモデル化ステップと、 前記モデル化ステップによってモデル化されたヒートシ
ンクの温度分布を演算する温度演算ステップと、 を含んだことを特徴とするヒートシンク熱解析方法。
9. A heat transfer coefficient calculation step for calculating a heat transfer coefficient of a heat sink having only a base portion modeled by including a heat transfer coefficient of a fin portion of the heat sink in a heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink, A first circular shape having the same area as the area of the main surface of the base portion of the heat sink and a second circular shape having the same area as the contact area of the heating element attached to the heat sink are derived, and the heat sink is obtained. A modeling step for modeling the first circular shape and the second circular shape as concentric circles, and a temperature calculation step for calculating the temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling step. And a heat sink thermal analysis method including:
【請求項10】 ヒートシンクのフィン部分の熱伝達率
を前記ヒートシンクのベース部分の熱伝達率に含めるこ
とでモデル化されるベース部分のみのヒートシンクの熱
伝達率を算出する熱伝達率算出ステップと、 前記ヒートシンクに取り付けられる発熱体を中心にして
前記ベース部分を複数の領域に分割し、分割された各領
域内のベース部分の面積と同じ面積を有する第1の扇形
状と、分割された各領域内の発熱体部分の面積と同じ面
積を有する第2の扇形状と、を導出し、分割された各領
域内において前記第1の扇形状と前記第2の扇形状とが
中心角を一致させて重なった状態を第3の扇形状とし、
前記ヒートシンクを、各第3の扇形状を該頂角が一致す
るように同心円状に配置した形状にモデル化するモデル
化ステップと、 前記モデル化ステップによってモデル化されたヒートシ
ンクの温度分布を演算する温度演算ステップと、 を含んだことを特徴とするヒートシンク熱解析方法。
10. A heat transfer coefficient calculating step of calculating a heat transfer coefficient of a heat sink having only a base portion modeled by including a heat transfer coefficient of a fin portion of the heat sink in a heat transfer coefficient of the base portion of the heat sink, A first fan shape having the same area as the area of the base portion in each of the divided areas, and the divided areas, with the base portion divided into a plurality of areas around the heating element attached to the heat sink. And a second fan shape having the same area as the area of the heating element part in the first fan shape and the second fan shape having the same central angle in each of the divided regions. And the overlapping state is the third fan shape,
A modeling step of modeling the heat sink into a shape in which the respective third fan shapes are concentrically arranged so that the apex angles match, and a temperature distribution of the heat sink modeled by the modeling step is calculated. A heat sink thermal analysis method, comprising: a temperature calculation step.
【請求項11】 少なくとも、ヒートシンクの形状に関
する情報、前記ヒートシンクの材料物性に関する情報、
前記ヒートシンクが取り付けられる発熱体の形状に関す
る情報、前記発熱体の物性に関する情報を入力情報とし
て入力する入力ステップと、 予め導出された3つ未満の熱伝導方程式と前記入力情報
とを用いて前記ヒートシンクの温度分布を演算する温度
演算ステップと、 前記温度演算手段の演算結果を前記入力情報とともに表
示する表示ステップと、 を含んだことを特徴とするヒートシンク熱解析方法。
11. At least information regarding the shape of the heat sink, information regarding the material properties of the heat sink,
The input step of inputting information about the shape of the heating element to which the heat sink is attached and information about the physical properties of the heating element as input information, and the heat sink using less than three heat conduction equations derived in advance and the input information. And a display step of displaying a calculation result of the temperature calculation means together with the input information, the heat sink thermal analysis method.
【請求項12】 前記温度演算ステップによる演算結果
を演算条件ごとに記憶する演算結果記憶ステップと、 前記演算結果記憶ステップによって記憶された所望の演
算結果を表示する履歴表示ステップと、 を含んだことを特徴とする請求項9〜11いずれか一つ
に記載のヒートシンク熱解析方法。
12. A calculation result storage step of storing a calculation result of the temperature calculation step for each calculation condition, and a history display step of displaying a desired calculation result stored in the calculation result storage step. The heat sink thermal analysis method according to any one of claims 9 to 11.
【請求項13】 前記温度演算ステップによる演算に必
要な演算条件と演算結果を用いて、前記演算条件の一つ
となるヒートシンクの所定のパラメータの最適値を演算
する最適値演算ステップを含んだことを特徴とする請求
項9〜12のいずれか一つに記載のヒートシンク熱解析
方法。
13. An optimum value calculation step for calculating an optimum value of a predetermined parameter of a heat sink, which is one of the calculation conditions, using a calculation condition and a calculation result necessary for the calculation in the temperature calculation step. The heat sink thermal analysis method according to claim 9, wherein the heat sink thermal analysis method is a heat sink thermal analysis method.
【請求項14】 請求項9〜13に記載された方法をコ
ンピュータに実行させるプログラム。
14. A program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 9 to 13.
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