JP2005327795A - Heat radiator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子回路等から放熱するための放熱器に関する。 The present invention relates to a radiator for radiating heat from an electronic circuit or the like.
半導体を用いた回路等で構成される装置では、回路から発生する熱による悪影響を抑制するために、放熱部品としてのヒートシンクが多用されている。 In an apparatus composed of a circuit using a semiconductor or the like, a heat sink as a heat radiating component is frequently used in order to suppress an adverse effect due to heat generated from the circuit.
このヒートシンクは、表面積(すなわち放熱面積)を増加させて効率良く放熱させるために、多くの場合、円柱や四角柱等の細い柱状の多数の部材(ピン)が、平面板に対して垂直に立設された構造を有する。 In order to efficiently dissipate heat by increasing the surface area (that is, the heat radiation area) of this heat sink, in many cases, a large number of thin columnar members (pins) such as cylinders and quadrangular columns stand perpendicular to the plane plate. It has an installed structure.
そして、冷媒(気体や流体)が流れる方向によらず放熱効果をほぼ等しく得るために、ヒートシンクに立設されるピンは、その断面が円や正方形等となるように構成されている。 And in order to obtain the heat dissipation effect substantially equal regardless of the direction in which the refrigerant (gas or fluid) flows, the pins erected on the heat sink are configured such that the cross section thereof becomes a circle, a square, or the like.
しかしながら、各種ファン等によって冷媒を強制的に流動させる場合には、ピンが冷媒の流れの抵抗となる。そして、ファンのモーター等の出力が大きければ大きい程、強制的な冷媒の流動の度合いが大きくなるため、ヒートシンクによる放熱度合い(例えば、単位時間あたりの放熱量)が大きくなる。つまり、ヒートシンクによる放熱度合いとファンのモーター等の出力とがトレードオフの関係を有している。 However, when the refrigerant is forced to flow by various fans or the like, the pin becomes a resistance to the flow of the refrigerant. The greater the output of the fan motor or the like, the greater the degree of forced refrigerant flow, and the greater the degree of heat release by the heat sink (for example, the amount of heat released per unit time). That is, the degree of heat dissipation by the heat sink and the output of the fan motor and the like have a trade-off relationship.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる放熱器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a radiator that can efficiently dissipate heat when the refrigerant is forced to flow.
上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、放熱器本体と、前記放熱器本体に対して凸設された放熱体とを備え、前記放熱体が、2辺によって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が前記流動方向の上流側に相当する所定方向を指向する断面を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、放熱器本体と、前記放熱器本体に対して凸設された棒状の放熱体とを備え、前記放熱体が、前記流動方向に相当する第1の方向に沿った長さが当該第1の方向に直交する長さよりも長い断面を有することを特徴とする。
The invention of
また、請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の放熱器であって、前記放熱体が、前記流動方向に相当する第1の方向に直交する第2の方向に沿った幅が前記流動方向の上流側に相当する側で最小となる断面を有することを特徴とする。
Moreover, invention of Claim 3 is a heat radiator of
また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の放熱器であって、前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第1の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする。 Moreover, invention of Claim 4 is a heat radiator in any one of Claims 1-3, Comprising: The said heat radiator is 1st in which the extending direction of the said heat sink corresponds to the said flow direction. It protrudes with respect to the said heat radiator main body so that it may become inclined toward a direction, It is characterized by the above-mentioned.
また、請求項5の発明は、冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、放熱器本体と、前記放熱器本体に対して凸設された放熱体とを備え、前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第1の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする。 Further, the invention of claim 5 is a radiator used in an environment in which the refrigerant is forced to flow in a predetermined flow direction, the radiator body, and a radiator projecting from the radiator body. The radiator is projected with respect to the radiator body such that the extending direction of the radiator is inclined toward a first direction corresponding to the flow direction. Features.
また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の放熱器であって、前記放熱体が、前記流動方向の下流側に相当する側で凹部を有することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the radiator according to any one of
また、請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかに記載の放熱器であって、前記放熱体が、前記放熱器本体に対して多数凸設されることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、放熱体が、2辺によって鋭角部を形成し当該鋭角部が冷媒の流動方向の上流側に相当する方向を指向する断面を有することで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the heat sink has an acute angle portion formed by two sides, and the acute angle portion has a cross section that points in a direction corresponding to the upstream side of the flow direction of the refrigerant. Since the resistance of the heat radiating body to the heat sink can be reduced and the refrigerant sent to the radiator flows smoothly, heat can be efficiently radiated when the refrigerant is forced to flow.
また、請求項2に記載の発明によれば、放熱体が、冷媒の流動方向に沿った長さが冷媒の流動方向に直交する方向に沿った長さよりも長い断面を有することで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
According to the invention of
また、請求項3に記載の発明によれば、冷媒の流動方向に相当する方向に直交する幅が冷媒の流動方向の上流側に相当する側で最小となる断面を有することで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the flow of the refrigerant is achieved by having a cross section in which the width orthogonal to the direction corresponding to the flow direction of the refrigerant is minimized on the side corresponding to the upstream side in the flow direction of the refrigerant. Since the resistance of the heat radiating body to the heat sink can be reduced and the refrigerant sent to the radiator flows smoothly, heat can be efficiently radiated when the refrigerant is forced to flow.
また、請求項4又は請求項5に記載の発明によれば、放熱体の延設方向が冷媒の流通方向に相当する方向に向けて傾斜状となるように放熱体が凸設されることで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。 In addition, according to the invention described in claim 4 or claim 5, the heat dissipating body is provided so that the extending direction of the heat dissipating member is inclined toward the direction corresponding to the refrigerant flow direction. Since the resistance of the radiator to the refrigerant flow can be reduced and the refrigerant sent to the radiator flows smoothly, heat can be efficiently radiated when the refrigerant is forced to flow.
また、請求項6に記載の発明によれば、放熱体が、冷媒の流動方向の下流側に相当する側で凹部を有することで、放熱器の軽量化に資することができる。 Further, according to the invention described in claim 6, the radiator has the concave portion on the side corresponding to the downstream side in the flow direction of the refrigerant, thereby contributing to the weight reduction of the radiator.
また、請求項7に記載の発明によれば、請求項1から請求項6のいずれかに記載の発明に係る多数の放熱体が放熱器本体に対して凸設されることで、多数の放熱体の間隙で冷媒が滞留し難くなり、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
In addition, according to the invention described in
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態に係る放熱器1及び周辺構成の概要を示す図であり、図2は放熱器1の外観構成を示す斜視図である。図1及び図1以降の図では、方位関係を明確にするためにX,Y,Zの直交する三軸を付しており、必要に応じて、冷媒(気体や液体等)の流れる方向(以下、「冷媒流動方向」とも称する)を実線矢印で示す。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a
図1及び図2に示すように、放熱器1は、例えば全体がアルミニウム系金属等の熱伝導性に優れた材料で形成され、下面(−Z方向の面)が略平坦に形成されて半導体回路等の回路2を設置するための面(以下、「回路設置面」とも称する)15として形成されている。そして、放熱器1は、XY平面に沿った広い面を有する板状の放熱器本体10と、その放熱器本体10に対して凸設される多数の柱状(棒状)の放熱体(「ピン」とも称する)11とを備えて構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1に示すように、放熱器1は、冷却ファン3等によって、空気等の気体によって構成される冷媒がX方向から放熱器1に対して強制的に流される場合を想定して形成されている。つまり、放熱器1は、冷却ファン3等の駆動力によって冷媒が強制的に所定の冷媒流動方向に沿って流動する環境で使用される放熱器として構成される。
As shown in FIG. 1, the
各放熱体11は、XY平面に沿った断面が二等辺三角形である三角柱状の形状を有し、延設方向が冷媒流動方向に相当する−X方向に向けて傾斜している。つまり、柱状の多数の放熱体11が、各先端部が−X方向に倒れる方向に傾斜された状態でそれぞれ放熱器本体10に対して凸設されている。このように、冷媒流動方向に対して傾けられて放熱体11が凸設された構造により、放熱器1に向けて+X方向から流れてくる冷媒の流れに対する放熱体11の抵抗を低減することができる。
Each
なお、例えば、多数の放熱体11は、それぞれ同一の形状を有し、さらに、各放熱体11におけるXY平面に沿った断面の形状が、Z軸方向の位置に拘わらず一定となっている。以下、多数の放熱体11が上述したような形状を有するものと仮定して説明する。
For example, the large number of
図3は冷媒流動方向に沿ったXY平面に係る放熱体11の断面11CSを示す図である。断面11CSは、例えば、3辺La,Lb,Lcによって形成される二等辺三角形の形状を有し、2辺La,Lbの長さが等しく、2辺La,Lbによって鋭角が成されている。そして、2辺La,Lbによって成される鋭角の部分(以下、「鋭角部」とも称する)Edが、冷媒の上流側に相当するX方向を指向するように構成されている。換言すれば、放熱体11は、鋭角を成す2面が冷媒流動方向の上流側に曝されるように構成される。
FIG. 3 is a view showing a cross section 11CS of the
また、別の観点から言えば、冷媒流動方向に相当する−X方向に直交するY方向に沿った幅が、−X方向から+X方向へと徐々に小さくなり、冷媒流動方向の上流側に相当する側(最も+X方向に位置する端部)において最小となるように断面11CSが構成されている。言い換えれば、冷媒流動方向に相当する−X方向及び当該放熱体11の延設方向(ここでは、軸方向)に直交する方向に沿った幅が冷媒流動方向の上流側に相当する側において最小となるように放熱体11が構成されている。
From another point of view, the width along the Y direction orthogonal to the −X direction corresponding to the refrigerant flow direction gradually decreases from the −X direction to the + X direction, and corresponds to the upstream side of the refrigerant flow direction. The cross section 11CS is configured so as to be the smallest on the side to be operated (the end located in the + X direction most). In other words, the width along the −X direction corresponding to the refrigerant flow direction and the direction orthogonal to the extending direction (here, the axial direction) of the
さらに、放熱体11の延設方向に垂直な断面における形状について言えば、2辺によって成された鋭角の部分が冷媒流動方向の上流側に相当する側に来ており、当該放熱体11の延設方向に直交する幅が冷媒流動方向の上流側に相当する側において最小となっている。そして、ここでは、XY平面上のあらゆる方向から冷媒を流した場合における冷媒の流れに対する放熱体11の表面の抵抗のうち、+X方向から冷媒を流した場合における冷媒の流れに対する放熱体11の表面の抵抗が最も小さくなるように放熱体11の形状が設定されている。
Further, regarding the shape in the cross section perpendicular to the extending direction of the
このような形状を放熱体11が有することにより、図3に示すように、+X方向から流れてきた冷媒(実線矢印AR1)が、放熱体11の表面で大きな抵抗を受けることなく円滑に流動することが可能である(破線矢印AR2)。
Since the
以上のように、本実施形態に係る放熱器1では、放熱体11が、2辺La,Lbによって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が冷媒流動方向の上流側に相当する+X方向を指向する断面11CSを有する。また、放熱体11の断面11CSの+Y方向に沿った幅が、冷媒流動方向の上流側に向かって徐々に小さくなって、端部において最小となっている。その結果、冷媒の流れに対する放熱体11の抵抗を低減することができるため、放熱器1に対して送られてくる冷媒が多数の放熱体11の間隙で滞留し難くなり、円滑に放熱器1の放熱体11の間隙を素早くすり抜けて流れることができる。
As described above, in the
また、延設方向が冷媒流動方向に傾斜された状態で多数の放熱体11が放熱器本体10に対して凸設されている。その結果、冷媒の流れに対する放熱体11の抵抗を低減することができるため、放熱器1に向けて+X方向から流れてくる冷媒が多数の放熱体11の間隙で滞留し難くなり、円滑に放熱体11の間隙を流動する。
In addition, a large number of
このように、円滑な冷媒の流動が実現すれば、冷却ファン3等の冷媒を強制的に流動させるための装置(以下、「強制流動装置」とも称する)の能力(冷媒を流動させるための駆動力)が同じであっても、放熱体11の間隙を流動する冷媒の流速を高めることができるため、結果的に冷却能力を高めることができる。
Thus, if smooth refrigerant flow is realized, the capability of the device for forcibly flowing the refrigerant such as the cooling fan 3 (hereinafter also referred to as “forced flow device”) (drive for flowing the refrigerant) Even if the force) is the same, the flow rate of the refrigerant flowing through the gap between the
また、強制流動装置の能力(冷媒を流動させるための駆動力)が低くとも従来の放熱器を用いた場合と同様な冷却効果を得ることができるため、冷媒を強制的に流動させるための消費エネルギーの低減を図ることもできる。また、強制流動装置の能力自体を低下させても従来の放熱器を用いた場合と同様な冷却効果を得ることができるため、強制流動装置の小型軽量化等にも資することができる。 Moreover, even if the capability of the forced flow device (driving force for flowing the refrigerant) is low, the same cooling effect as when using a conventional radiator can be obtained, so consumption for forcing the refrigerant to flow Energy can also be reduced. Moreover, since the same cooling effect as the case where the conventional heat radiator is used can be obtained even if the capability itself of the forced flow device is reduced, it is possible to contribute to reducing the size and weight of the forced flow device.
したがって、放熱器1に対して設置される回路2から生じる熱を、冷却能力面及びエネルギー的な面から見て、効率良く放熱させることができる。
Therefore, the heat generated from the
<変形例>
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the thing of the content demonstrated above.
◎例えば、上述した実施形態では、放熱体11のXY平面に沿った断面11CSが二等辺三角形となるように構成されたが、これに限られるものではなく、例えば、放熱体11のXY平面に沿った断面が、図4に示すように、冷媒流動方向に相当する+X方向が長軸の方向となる楕円形状となるようなものであっても良い。このように、冷媒流動方向に相当する+X方向に沿った長さLxが+Y方向に沿った長さLyよりも長くなるような断面を放熱体11が有することにより、冷媒の流れに対する放熱体11の抵抗を低減させることができる。すなわち、放熱器1に対して設置される回路2から生じる熱を効率良く放熱させることができる。
For example, in the above-described embodiment, the cross-section 11CS along the XY plane of the
なお、放熱体11の断面11CSが図4に示すような形状をとった場合においても、上述した実施形態と同様に、断面11CSは、冷媒流動方向に相当する−X方向に直交するY方向に沿った幅が冷媒流動方向の上流側に相当する側において最小となる。
Even when the cross section 11CS of the
◎また、上述した実施形態では、放熱体11は延設方向が傾斜された三角柱で形成されたがこれに限られるものではなく、例えば、放熱体11が、冷媒流動方向の下流側に対応する側に窪んだ形状、すなわち凹部を有するようにしても良い。例えば、図3に示すような断面11CSを有する放熱体11に凹部11bを付加した場合には、放熱体11のXY平面に沿った断面形状は、図5に示すようなものとなる。また、図4に示すような断面11CSを有する放熱体11に凹部11cを付加した場合には、放熱体11のXY平面に沿った断面形状は、図6に示すようなものとなる。つまり、放熱体11のXY平面に沿った断面11CSが冷媒流動方向の下流側に対応する側(−X方向の側)に凹んだ部分を有するようにしても良い。このような構成としても、上述した実施形態と同様に冷媒の流れに対する放熱体11の抵抗を低減させることが可能であり、さらに、放熱体11の容積の低減によって放熱器1の軽量化に資することができる。その結果、放熱効率の向上と、放熱器1が取り付けられる各種機器の軽量化とに寄与することができる。
In the above-described embodiment, the
◎また、上述した実施形態では、多数の放熱体11がそれぞれ同一の形状を有したが、これに限られず、例えば、延設方向の長さが相互に異なっても良い。
In the above-described embodiment, the large number of
◎また、上述した実施形態では、冷媒は、空気等の気体によって構成されたが、これに限られるものではなく、例えば、空気以外の各種気体や、各種液体によって構成されても良い。 In the above-described embodiment, the refrigerant is composed of a gas such as air, but is not limited thereto, and may be composed of, for example, various gases other than air or various liquids.
◎なお、鋭角の部分を成す2辺には、直線状の線分だけでなく、若干の曲率を持って形成されるもの(曲線状のもの)も含まれる。 Note that the two sides forming the acute angle portion include not only a straight line segment but also those formed with a slight curvature (curved ones).
◎また、上述した実施形態では、図3〜図6に示すように、放熱体11の断面11CSの形状が、±Y方向について対象、すなわち図3〜図6において上下対象となっていたが、これに限られず、±Y方向について非対象であっても、上述した実施形態と同様な効果を奏することができる。つまり、例えば、図3,図5,図6に示す断面11CSを、それぞれ図7〜図9に示すように、±Y方向について非対象(図7〜図9中において上下非対称)となるようにしても良い。具体的には、例えば図7に示すように、断面11CSの2辺La,Lbの長さが異なり、2辺La,Lbによって鋭角が成されていても上述した実施形態と同様な効果を奏することができる。すなわち、図3における断面11CSの形状は二等辺三角形に限られない。
In the embodiment described above, as shown in FIGS. 3 to 6, the shape of the cross section 11CS of the
1 放熱器
2 回路
3 冷却ファン
10 放熱器本体
11 放熱体
11b,11c 凹部
11CS 断面
Ed 鋭角部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
放熱器本体と、
前記放熱器本体に対して凸設された放熱体と、
を備え、
前記放熱体が、2辺によって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が前記流動方向の上流側に相当する所定方向を指向する断面を有することを特徴とする放熱器。 A radiator that is used in an environment in which a refrigerant is forced to flow in a predetermined flow direction,
A radiator body,
A radiator that protrudes from the radiator body;
With
The radiator has a cross section in which an acute angle portion is formed by two sides and the acute angle portion is oriented in a predetermined direction corresponding to an upstream side of the flow direction.
放熱器本体と、
前記放熱器本体に対して凸設された棒状の放熱体と、
を備え、
前記放熱体が、前記流動方向に相当する第1の方向に沿った長さが当該第1の方向に直交する長さよりも長い断面を有することを特徴とする放熱器。 A radiator that is used in an environment in which a refrigerant is forced to flow in a predetermined flow direction,
A radiator body,
A rod-shaped radiator that protrudes from the radiator body;
With
The heat radiator has a cross section in which a length along a first direction corresponding to the flow direction is longer than a length orthogonal to the first direction.
前記放熱体が、前記流動方向に相当する第1の方向に直交する第2の方向に沿った幅が前記流動方向の上流側に相当する側で最小となる断面を有することを特徴とする放熱器。 The heat radiator according to claim 1 or claim 2,
The heat dissipating body has a cross section in which a width along a second direction orthogonal to the first direction corresponding to the flow direction is minimized on a side corresponding to the upstream side of the flow direction. vessel.
前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第1の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 3,
The heat radiating member is provided so as to protrude from the radiator body so that the extending direction of the heat radiating member is inclined toward a first direction corresponding to the flow direction. vessel.
放熱器本体と、
前記放熱器本体に対して凸設された放熱体と、
を備え、
前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第1の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする放熱器。 A radiator that is used in an environment in which a refrigerant is forced to flow in a predetermined flow direction,
A radiator body,
A radiator that protrudes from the radiator body;
With
The heat radiating member is provided so as to protrude from the radiator body so that the extending direction of the heat radiating member is inclined toward a first direction corresponding to the flow direction. vessel.
前記放熱体が、前記流動方向の下流側に相当する側で凹部を有することを特徴とする放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 5,
The radiator has a recess on a side corresponding to the downstream side in the flow direction.
前記放熱体が、前記放熱器本体に対して多数凸設されることを特徴とする放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 6,
The radiator is characterized in that a large number of the radiators are provided with respect to the radiator body.
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