JP2010045077A - Cooling device, and designing method for cooling device - Google Patents

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Chika Sasaki
千佳 佐々木
Masakazu Isemura
将和 伊勢村
Shinichi Furumoto
真一 古本
Kenichi Morinaga
健一 森永
Masakazu Suzuki
正和 鈴木
Kazutoshi Takemi
一敏 竹身
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device that efficiently cools a housing inexpensively by using a heat sink having a plurality of thin-plate fins joined to one surface of a base plate without using another means such as a heat pipe, and to provide a designing method for the cooling device. <P>SOLUTION: The cooling device includes: a fan which takes air in from one side of the housing in which a heat generating component is disposed and discharges it to the other, and also includes PQ characteristics within a predetermined range; and the heat sink having the plurality of thin-plate fins, with a fin pitch and a thickness corresponding to the PQ characteristics, on one surface of the base plate. The predetermined range of the PQ characteristics includes correlation with the thickness and fin pitch of the thin-plate fins, and is an area wherein thermal resistance is smaller as the fin pitch is larger as compared with a case wherein thin-plate fins having a predetermined thickness have a narrow fin pitch. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、筐体の内部に配置された発熱部品を冷却するための冷却装置、特に、ヒートシンクの薄板フィンの厚さおよびフィンピッチをファンの所定のPQ特性に対応して設定した冷却装置および冷却装置の設計方法に関する。   The present invention relates to a cooling device for cooling a heat-generating component disposed inside a housing, and more particularly, a cooling device in which the thickness and fin pitch of a thin plate fin of a heat sink are set corresponding to a predetermined PQ characteristic of a fan, and The present invention relates to a method for designing a cooling device.

CPU、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能のヒートシンクが求められている。筐体の内部に配置された発熱部品を冷却するために、筐体に一方から空気を取り入れ、他方から排気するためのファンが筐体の一方の端部に設けられ、筐体の内部には発熱部品と熱的に接続されたヒートシンクが配置されている。   There is a need for a high-performance heat sink with excellent heat dissipation efficiency due to an increase in heat generation amount and heat generation density of CPUs and elements. In order to cool the heat generating components arranged inside the housing, a fan for taking air from one side into the housing and exhausting from the other is provided at one end of the housing. A heat sink that is thermally connected to the heat-generating component is disposed.

従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材によるヒートシンクが利用されてきた。押し出し材によるヒートシンクは、ベースプレートと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によってフィンのピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。   Conventionally, heat sinks made of extruded aluminum material, which are inexpensive to manufacture, have been used. The heat sink made of extruded material is easy to manufacture because the base plate and the heat radiating fin are integrally formed. However, the fin pitch is limited due to manufacturing limitations, and it is technically necessary to form the fin at a fine pitch. It was difficult.

フィンピッチを小さくするために、ベースプレートの一方の面に薄板フィンを半田等で接合するヒートシンクが提案されている。更に、ベースプレートの一方の面に溝部を設け、溝部に薄板フィンを装入して、薄板フィンを機械的にカシメて固定するヒートシンクが提案されている(特開2003−158227号公報参照)。これらのヒートシンクを使用することによって、小さいフィンピッチで、多数の薄板フィンをベースプレートに接合することができる。   In order to reduce the fin pitch, a heat sink has been proposed in which a thin fin is joined to one surface of a base plate with solder or the like. Furthermore, a heat sink has been proposed in which a groove portion is provided on one surface of the base plate, a thin plate fin is inserted into the groove portion, and the thin plate fin is mechanically caulked and fixed (see Japanese Patent Laid-Open No. 2003-158227). By using these heat sinks, a large number of thin fins can be bonded to the base plate with a small fin pitch.

更に、熱伝導性の異なる2種類の金属を使用して放熱フィンを作製し、半導体チップ等の発熱素子に近いところに熱伝導性の高い金属で作製した放熱フィンを配置し、その他の部分には相対的に熱伝導性の低い金属で作製した放熱フィンを配置するヒートシンクが提案されている(特開2002−237555号公報参照)。
特開2003−158227号公報 特開2002−237555号公報
Furthermore, two types of metal with different thermal conductivities are used to make heat dissipation fins, heat dissipating fins made of metal with high thermal conductivity are placed near heat-generating elements such as semiconductor chips, and other parts. Has proposed a heat sink in which heat dissipating fins made of a metal having relatively low thermal conductivity are arranged (see JP 2002-237555 A).
JP 2003-158227 A JP 2002-237555 A

上述したように、フィンピッチが小さく多数の薄板フィンがベースプレートに接合されたヒートシンクが広く用いられているが、実際には、フィンピッチを小さくして多数の薄板フィンをベースプレート上に配置しても、所望の冷却が得ることができず、ヒートパイプをヒートシンクのベースプレートに熱的に接続させて熱を別のところに移動させる処置がとられている。しかし、冷却装置も低コストで性能の向上が要求され、ヒートパイプ等の別の手段をとりつけると、冷却装置全体としてコストが高くなるという問題点がある。   As described above, a heat sink in which a fin pitch is small and a large number of thin plate fins are joined to a base plate is widely used. However, in practice, a large number of thin plate fins may be arranged on the base plate by reducing the fin pitch. However, the desired cooling cannot be obtained, and heat pipes are thermally connected to the base plate of the heat sink to take heat away. However, the cooling device is also required to improve performance at a low cost. If another means such as a heat pipe is attached, the cost of the entire cooling device increases.

従って、この発明の目的は、ヒートパイプ等の別の手段を使用することなく、複数の薄板フィンがベースプレートの一方の面に接合されたヒートシンクを用いて、低コストで筐体を効率的に冷却することができる冷却装置および冷却装置の設計方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to efficiently cool a housing at a low cost by using a heat sink in which a plurality of thin plate fins are bonded to one surface of a base plate without using another means such as a heat pipe. It is an object of the present invention to provide a cooling device and a cooling device design method that can be used.

発明者は上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、薄板フィンのフィンピッチを小さくしていくと、熱交換面積は増加するけれども、ある程度を過ぎると、フィン間を通過する空気流の圧力損失が高くなり、熱抵抗が増加し、逆に、薄板フィンのフィンピッチを大きくすると熱交換面積が減少するけれども、風量が大きくなり、ある領域では、熱抵抗が改善できることが判明した。   The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned conventional problems. As a result, if the fin pitch of the thin plate fins is reduced, the heat exchange area increases, but after a certain amount, the pressure loss of the air flow passing between the fins increases and the thermal resistance increases, conversely. When the fin pitch of the thin fins is increased, the heat exchange area is reduced, but the air volume is increased, and it has been found that the thermal resistance can be improved in a certain region.

更に、筐体に取り付けるファンのPQ(静圧・風量)特性を所定の範囲内とするとき、PQ(静圧・風量)特性に対応するフィンピッチおよび厚さを有する複数の薄板フィンを、ベースプレートの一方の面に備えたヒートシンクを用いると、高い冷却効果が得られることが判明した。この発明は、上述した結果に基づいてなされたものである。   Further, when the PQ (static pressure / air volume) characteristics of the fan attached to the housing are within a predetermined range, a plurality of thin plate fins having fin pitches and thicknesses corresponding to the PQ (static pressure / air volume) characteristics are provided as base plates. It has been found that a high cooling effect can be obtained by using a heat sink provided on one of the surfaces. The present invention has been made based on the above-described results.

この発明の冷却装置の第1の態様は、内部に発熱部品が配置された筐体の一方から空気を取り入れ、他方へ排気する、所定の範囲内のPQ特性を有するファンと、
前記PQ特性に対応したフィンピッチおよび厚さを有する複数の薄板フィンを、ベースプレートの一方の面に備えたヒートシンクとを備えた冷却装置である。
According to a first aspect of the cooling device of the present invention, a fan having a PQ characteristic within a predetermined range that takes in air from one of housings in which heat-generating components are arranged and exhausts the air to the other,
The cooling device includes a heat sink having a plurality of thin plate fins having fin pitches and thicknesses corresponding to the PQ characteristics on one surface of the base plate.

この発明の冷却装置の第2の態様は、前記PQ特性の前記所定の範囲は、薄板フィンの厚さおよびフィンピッチと相関関係を有し、所定の厚さの薄板フィンのフィンピッチが狭いときと比較してフィンピッチが大きい方が熱抵抗が小さくなる領域である、冷却装置である。   According to a second aspect of the cooling device of the present invention, the predetermined range of the PQ characteristic has a correlation with the thickness and fin pitch of the thin plate fin, and the fin pitch of the thin plate fin with the predetermined thickness is narrow. The cooling device is a region in which the heat resistance is smaller when the fin pitch is larger than that.

この発明の冷却装置の第3の態様は、前記PQ特性の前記所定の範囲は、縦軸に圧力損失(Pa)、横軸に風速(m/s)をとった場合のPQ特性の近似直線の傾きが−0.6以上である、冷却装置である。   According to a third aspect of the cooling apparatus of the present invention, the predetermined range of the PQ characteristic is an approximate straight line of the PQ characteristic when the pressure loss (Pa) is taken on the vertical axis and the wind speed (m / s) is taken on the horizontal axis. The cooling device has an inclination of −0.6 or more.

この発明の冷却装置の第4の態様は、前記薄板フィンの前記所定の厚さが、0.1〜0.5mmの範囲内であり、前記フィンピッチが2.0〜3.5mmの範囲内である、冷却装置である。   According to a fourth aspect of the cooling device of the present invention, the predetermined thickness of the thin plate fin is in a range of 0.1 to 0.5 mm, and the fin pitch is in a range of 2.0 to 3.5 mm. It is a cooling device.

この発明の冷却装置の第5の態様は、前記薄板フィンの前記所定の厚さが、0.1〜0.3mmの範囲内であり、前記フィンピッチが2.5〜3.5mmの範囲内である、冷却装置である。   According to a fifth aspect of the cooling device of the present invention, the predetermined thickness of the thin plate fin is within a range of 0.1 to 0.3 mm, and the fin pitch is within a range of 2.5 to 3.5 mm. It is a cooling device.

この発明の冷却装置の第6の態様は、前記薄板フィンが、概ねコの字形の薄板を並列配置して形成されているフィンである、冷却装置である。   The 6th aspect of the cooling device of this invention is a cooling device in which the said thin-plate fin is a fin formed by arrange | positioning the substantially U-shaped thin plate in parallel.

この発明の冷却装置の第7の態様は、前記薄板フィンが、前記ベースプレートの一方の面に形成された溝部に装入され、溝部の両側部を塑性変形によって固定されたフィンである、冷却装置である。   According to a seventh aspect of the cooling device of the present invention, the thin plate fin is a fin that is inserted into a groove portion formed on one surface of the base plate, and both sides of the groove portion are fixed by plastic deformation. It is.

この発明の冷却装置の設計方法の第1の態様は、所定の範囲内のPQ特性を有するファンを準備し、
前記PQ特性に対応したフィンピッチおよび厚さに基づいて、ベースプレートと複数の薄板フィンとからなるヒートシンクを準備する、冷却装置の設計方法である。
According to a first aspect of the cooling device design method of the present invention, a fan having a PQ characteristic within a predetermined range is prepared.
The cooling device design method includes preparing a heat sink including a base plate and a plurality of thin plate fins based on the fin pitch and thickness corresponding to the PQ characteristics.

この発明の冷却装置の設計方法の第2の態様は、前記PQ特性の前記所定の範囲を、所定の厚さの薄板フィンのフィンピッチが狭いときと比較してフィンピッチが大きい方が熱抵抗が小さくなる領域に設定する、冷却装置の設計方法である。   According to a second aspect of the cooling device design method of the present invention, the predetermined range of the PQ characteristics is greater when the fin pitch of the thin plate fin of the predetermined thickness is larger than that when the fin pitch is larger. This is a method for designing a cooling device, which is set in a region where the value becomes small.

この発明によると、ヒートパイプ等の別の手段を使用することなく、複数の薄板フィンがベースプレートの一方の面に接合されたヒートシンクを用いて、低コストで筐体を効率的に冷却することができる冷却装置および冷却装置の設計方法を提供することができる。この発明によると、所望のPQ特性に対応してフィンの厚さおよびフィンピッチが決定するので、無駄な風量を流すことなく、薄板フィン間を適切な風量がながれて、効果的に熱抵抗を小さくすることができる。   According to the present invention, the housing can be efficiently cooled at a low cost by using a heat sink in which a plurality of thin plate fins are bonded to one surface of the base plate without using another means such as a heat pipe. A cooling device and a method for designing the cooling device can be provided. According to the present invention, since the fin thickness and fin pitch are determined in accordance with the desired PQ characteristics, an appropriate air volume can be flowed between the thin plate fins without flowing a wasteful air volume, thereby effectively reducing the thermal resistance. Can be small.

この発明の冷却装置および冷却装置の設計方法を、図面を参照しながら説明する。
この発明の冷却装置の1つの態様は、内部に発熱部品が配置された筐体の一方から空気を取り入れ、他方へ排気する、所定の範囲内のPQ特性を有するファンと、上述したPQ特性に対応したフィンピッチおよび厚さを有する複数の薄板フィンを、ベースプレートの一方の面に備えたヒートシンクとを備えた冷却装置である。
A cooling device and a cooling device design method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
One aspect of the cooling device of the present invention is a fan having a PQ characteristic within a predetermined range that takes in air from one of the casings in which the heat generating components are arranged, and exhausts the air to the other. The cooling device includes a heat sink provided with a plurality of thin plate fins having corresponding fin pitches and thicknesses on one surface of the base plate.

上述したPQ特性の所定の範囲は、薄板フィンの厚さおよびフィンピッチと相関関係を有し、所定の厚さの薄板フィンのフィンピッチが狭いときと比較してフィンピッチが大きい方が熱抵抗が小さくなる領域である。
更に、詳述すると、上述したPQ特性の所定の範囲は、縦軸に圧力損失(Pa)、横軸に風速(m/s)をとった場合のPQ特性の近似直線の傾きが−0.6以上である(縦軸に関して傾斜が小さくなる)。
The above-mentioned predetermined range of the PQ characteristic has a correlation with the thickness and fin pitch of the thin plate fin, and the thermal resistance is larger when the fin pitch is larger than when the fin pitch of the thin plate fin of the predetermined thickness is narrow. Is a region where becomes smaller.
More specifically, the predetermined range of the PQ characteristic described above is such that the slope of the approximate line of the PQ characteristic when the pressure loss (Pa) is taken on the vertical axis and the wind speed (m / s) is taken on the horizontal axis is −0. 6 or more (inclination decreases with respect to the vertical axis).

即ち、この発明においては、従来考えられていた、ベースプレートの上にフィンピッチを小さくしてできるだけ沢山の薄板フィンを形成し、熱抵抗を小さくするのではなく、フィンピッチを広くしていくと、逆に熱抵抗が小さくなっている領域(所謂、熱性能逆転領域)があり、その領域にフィンピッチを設定する。その結果、適切な量の風がフィン間を流れて、効率的に放熱をすることができるという考え方に基づいている。上述したフィンピッチの大きさは、薄板フィンの厚さおよび使用するファンのPQ特性に対応している。   In other words, in the present invention, the fin pitch is reduced on the base plate, and as many thin plate fins as possible are formed on the base plate as much as possible. Conversely, there is a region where the thermal resistance is small (so-called thermal performance reversal region), and the fin pitch is set in this region. As a result, it is based on the idea that an appropriate amount of wind can flow between the fins to efficiently dissipate heat. The size of the fin pitch described above corresponds to the thickness of the thin plate fin and the PQ characteristics of the fan used.

上述した所謂熱性能の逆転領域を可能にするPQ特性の好ましい範囲、および、PQ特性に対応したフィンピッチおよび厚さについて以下に説明する。
図1は、ファンのPQ特性と、筐体内(ヒートシンク)のインピーダンスの関係を示すグラフである。図1には、3種類(X、Y、Zで示す)のPQ特性を示している。ヒートシンクのインピーダンスとしてA、B、Cの3つの場合を示している。ヒートシンクのフィンピッチがA、B、Cの順で大きくなっている。
使用するファンは、筐体内で発生する熱(消費電力)によってスペックが決まるので、PQ特性は一様に決まる。図中に示すPQ特性は、X、Y、Zの順に傾斜が小さくなっている。
A preferable range of the PQ characteristic that enables the so-called reverse region of the thermal performance described above, and the fin pitch and thickness corresponding to the PQ characteristic will be described below.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the PQ characteristics of a fan and the impedance in the housing (heat sink). FIG. 1 shows three types of PQ characteristics (indicated by X, Y, and Z). Three cases of A, B, and C are shown as the impedance of the heat sink. The fin pitch of the heat sink increases in the order of A, B, and C.
The specifications of the fan to be used are determined by the heat (power consumption) generated in the housing, so the PQ characteristics are uniformly determined. In the PQ characteristics shown in the figure, the inclination decreases in the order of X, Y, and Z.

Xで示すPQ特性は、従来使用されているヒートシンクに用いられているファンのPQ特性である。従来のヒートシンクに用いられているファンのPQ特性では、ヒートシンクのインピーダンスとしてA、B、Cの3つの何れの場合も風量が小さく、所望の風量を得ることができない。
Xで示すPQ特性よりも傾きが小さいPQ特性の場合は、フィンピッチが大きくなっても、所望の風量を得ることによって熱抵抗を低下させることができる。従って、Xで示すPQ特性よりも傾きが小さいPQ特性のファンが必要である。
A PQ characteristic indicated by X is a PQ characteristic of a fan used in a conventionally used heat sink. In the PQ characteristics of a fan used in a conventional heat sink, the air volume is small in any of three cases of A, B, and C as the impedance of the heat sink, and a desired air volume cannot be obtained.
In the case of the PQ characteristic having a smaller slope than the PQ characteristic indicated by X, the thermal resistance can be reduced by obtaining a desired air volume even if the fin pitch is increased. Therefore, a fan having a PQ characteristic whose inclination is smaller than the PQ characteristic indicated by X is required.

図2は、傾きが小さいPQ特性のファンを使用した場合の、各種フィンNo.1から7のフィンピッチと風速と圧力損失の関係を示すグラフである。図2に示すファンのPQ特性は、最大静圧6Pa、最大風速3.3m/sである。図中No.1から4は、概ねコの字形のフィンを並列に配置して一方の面が全体として受熱面を形成しているフィンである。   FIG. 2 shows various fin numbers when a fan having a PQ characteristic with a small inclination is used. It is a graph which shows the relationship between the fin pitch of 1-7, a wind speed, and a pressure loss. The PQ characteristics of the fan shown in FIG. 2 are a maximum static pressure of 6 Pa and a maximum wind speed of 3.3 m / s. No. 1 to 4 are fins in which generally U-shaped fins are arranged in parallel and one surface forms a heat receiving surface as a whole.

これらのフィンは何れも厚さが0.3mmである。No.1のフィンはフィンピッチが1.5mm、No.2のフィンはフィンピッチが2.5mm、No.3のフィンはフィンピッチが3mm、No.4のフィンはフィンピッチが3.5mmである。これに対して、No.5から7のフィンは押し出し成形によって形成されたフィンである。これらのフィンは何れも厚さが0.5mmである。No.5のフィンはフィンピッチが2mm、No.6のフィンはフィンピッチが2.5mm、No.7のフィンはフィンピッチが3mmである。   Each of these fins has a thickness of 0.3 mm. No. The fin No. 1 has a fin pitch of 1.5 mm and No. 1 fin. The fin No. 2 has a fin pitch of 2.5 mm, No. 3 fin has a fin pitch of 3 mm, No. 3 fin. The fin 4 has a fin pitch of 3.5 mm. In contrast, no. Fins 5 to 7 are fins formed by extrusion. Each of these fins has a thickness of 0.5 mm. No. The fin No. 5 has a fin pitch of 2 mm, The fin No. 6 has a fin pitch of 2.5 mm, The fin No. 7 has a fin pitch of 3 mm.

図2に示すように、フィンピッチを小さくしていくと、風量(風速)が小さくなり、圧力損失が多くなっている。このことは、No.1のフィン、押し出し成形によるNo.5のフィンで顕著である。押し出し成形によるNo.6のフィンについては、フィンピッチが大きくなっているが圧力損失は依然として高い。これに対して、フィンピッチを広くしていくと、No.2、No.3、No.4のフィン、および、押し出し成形によるNo.7のフィンに示すように、風量(風速)が増加して、圧力損失が低くなっている。   As shown in FIG. 2, when the fin pitch is reduced, the air volume (wind speed) is reduced and the pressure loss is increased. This is no. 1 No. 1 by extrusion molding. Notable with 5 fins. No. by extrusion molding For the fin No. 6, the fin pitch is large, but the pressure loss is still high. On the other hand, when the fin pitch is increased, no. 2, No. 3, no. No. 4 fin and No. by extrusion molding. As shown by the fin 7, the air volume (wind speed) is increased and the pressure loss is reduced.

図3は、図2に示した各種フィンNo.1から7の風量(風速m/s)と熱抵抗(℃/w)との関係を示すグラフである。図3のグラフに示すように、厚さ0.3mmでフィンピッチが1.5mmであるNo.1のフィンは、風量(風速m/s)が0.5以下と少なく、熱抵抗が非常に大きくなっている。また、厚さ0.5mmでフィンピッチが2mmの押し出し成形によるNo.5のフィンは、同様に風量(風速m/s)が0.5以下と少なく、熱抵抗が非常に大きくなっている。   3 shows various fin numbers shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the air volume (wind speed m / s) of 1 to 7, and thermal resistance (degreeC / w). As shown in the graph of FIG. 3, No. 1 having a thickness of 0.3 mm and a fin pitch of 1.5 mm. The fin 1 has an air volume (wind speed m / s) as small as 0.5 or less and has a very large thermal resistance. In addition, No. by extrusion molding with a thickness of 0.5 mm and a fin pitch of 2 mm. Similarly, the fin No. 5 has an air volume (wind speed m / s) as small as 0.5 or less, and has a very large thermal resistance.

これに対して、厚さ0.3mmでフィンピッチが2.5mmであるNo.2のフィン、厚さ0.3mmでフィンピッチが3mmであるNo.3のフィン、厚さ0.3mmでフィンピッチが3.5mmであるNo.4のフィンは、何れも風量(風速m/s)が1から1.5の範囲で、熱抵抗が小さくなっている。   On the other hand, No. 1 having a thickness of 0.3 mm and a fin pitch of 2.5 mm. No. 2 fin having a thickness of 0.3 mm and a fin pitch of 3 mm. No. 3 fin having a thickness of 0.3 mm and a fin pitch of 3.5 mm. Each of the fins 4 has an air volume (wind speed m / s) in the range of 1 to 1.5 and a low thermal resistance.

上述したところから明らかなように、所定の範囲内の(図1で示した傾斜の小さい)PQ特性を有するファンを使用すると、フィンピッチが狭いときと比較してフィンピッチが大きい方が熱抵抗が小さくなる領域(所謂、熱性能逆転領域)が存在している。   As is clear from the above description, when a fan having PQ characteristics within a predetermined range (small inclination shown in FIG. 1) is used, the thermal resistance is larger when the fin pitch is larger than when the fin pitch is narrow. There is a region where so becomes small (so-called thermal performance reversal region).

上述したように、PQ特性の所定の範囲は、縦軸に圧力損失(Pa)、横軸に風速(m/s)をとった場合のPQ特性の近似直線の傾きが−0.6以上である(縦軸に関して傾斜が小さくなる)。   As described above, the predetermined range of the PQ characteristic is that the slope of the approximate straight line of the PQ characteristic when the pressure loss (Pa) is taken on the vertical axis and the wind speed (m / s) is taken on the horizontal axis is −0.6 or more. Yes (the slope is smaller with respect to the vertical axis).

上述したPQ特性に対応して、薄板フィンの厚さおよびフィンピッチを設定する。好ましい薄板フィンの厚さは、0.1〜0.5mmの範囲内であり、フィンピッチは2.0〜3.5mmの範囲内である。更に好ましくは、薄板フィンの厚さは、0.1〜0.3mmの範囲内であり、フィンピッチは2.5〜3.5mmの範囲内である。   Corresponding to the PQ characteristics described above, the thickness and fin pitch of the thin plate fins are set. A preferable thickness of the thin plate fin is in a range of 0.1 to 0.5 mm, and a fin pitch is in a range of 2.0 to 3.5 mm. More preferably, the thickness of the thin plate fin is in the range of 0.1 to 0.3 mm, and the fin pitch is in the range of 2.5 to 3.5 mm.

薄板フィンは、どのような形状のフィンでもよいが、所望の厚さの薄板フィンを使用することができる点から、概ねコの字形の薄板を並列配置して形成されているフィンが好ましい。その他、薄板フィンが、ベースプレートの一方の面に形成された溝部に装入され、溝部の両側部を塑性変形によって固定された所謂クリンプフィンでもよい。
ファンは、所望のPQ特性を有するファンを使用する。軸流ファンのPQ特性は、ファンをn個並列に配置することによって、最大静圧は変化しないが、最大風量(風速)がn倍になるため、筐体の排気側に複数(例えば2つ)のファンを並列に配置してもよい。
The thin plate fin may have any shape, but a fin formed by arranging generally U-shaped thin plates in parallel is preferable in that a thin plate fin having a desired thickness can be used. In addition, a so-called crimp fin in which a thin plate fin is inserted into a groove portion formed on one surface of the base plate and both side portions of the groove portion are fixed by plastic deformation may be used.
A fan having a desired PQ characteristic is used. As for the PQ characteristics of the axial fan, the maximum static pressure does not change by arranging n fans in parallel, but the maximum air volume (wind speed) is increased by a factor of n. ) Fans may be arranged in parallel.

上述したように、この発明によると、ヒートパイプ等の別の手段を使用することなく、複数の薄板フィンがベースプレートの一方の面に接合されたヒートシンクを用いて、低コストで筐体を効率的に冷却することができる冷却装置および冷却装置の設計方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the housing can be efficiently manufactured at low cost by using a heat sink in which a plurality of thin plate fins are bonded to one surface of the base plate without using another means such as a heat pipe. It is possible to provide a cooling device that can be cooled and a method for designing the cooling device.

図1は、ファンのPQ特性と、筐体内(ヒートシンク)のインピーダンスの関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the PQ characteristics of a fan and the impedance in the housing (heat sink). 図2は、傾きが小さいPQ特性のファンを使用した場合の、各種フィンNo.1から7のフィンピッチと風速と圧力損失の関係を示すグラフである。FIG. 2 shows various fin numbers when a fan having a PQ characteristic with a small inclination is used. It is a graph which shows the relationship between the fin pitch of 1-7, a wind speed, and a pressure loss. 図3は、図2に示した各種フィンNo.1から7の風量(風速m/s)と熱抵抗(℃/w)との関係を示すグラフである。3 shows various fin numbers shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the air volume (wind speed m / s) of 1 to 7, and thermal resistance (degreeC / w). 図4は、フィンピッチが2.5mmおよび3.0mmのときの熱抵抗、風速、圧力損失、PQ特性の傾きを示す表である。FIG. 4 is a table showing thermal resistance, wind speed, pressure loss, and slope of PQ characteristics when the fin pitch is 2.5 mm and 3.0 mm.

Claims (9)

内部に発熱部品が配置された筐体の一方から空気を取り入れ、他方へ排気する、所定の範囲内のPQ特性を有するファンと、
前記PQ特性に対応したフィンピッチおよび厚さを有する複数の薄板フィンを、ベースプレートの一方の面に備えたヒートシンクとを備えた冷却装置。
A fan having a PQ characteristic within a predetermined range that takes in air from one of the housings in which the heat generating components are arranged and exhausts the air to the other;
A cooling device comprising: a heat sink provided with a plurality of thin plate fins having fin pitches and thicknesses corresponding to the PQ characteristics on one surface of a base plate.
前記PQ特性の前記所定の範囲は、薄板フィンの厚さおよびフィンピッチと相関関係を有し、所定の厚さの薄板フィンのフィンピッチが狭いときと比較してフィンピッチが大きい方が熱抵抗が小さくなる領域である、請求項1に記載の冷却装置。   The predetermined range of the PQ characteristic has a correlation with the thickness and fin pitch of the thin fins, and the thermal resistance is larger when the fin pitch is larger than when the fin pitch of the thin fins with the predetermined thickness is narrow. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling region is a region in which becomes small. 前記PQ特性の前記所定の範囲は、縦軸に圧力損失(Pa)、横軸に風速(m/s)をとった場合のPQ特性の近似直線の傾きが−0.6以上である、請求項2に記載の冷却装置。   The predetermined range of the PQ characteristic is such that the slope of the approximate straight line of the PQ characteristic is −0.6 or more when the pressure loss (Pa) is taken on the vertical axis and the wind speed (m / s) is taken on the horizontal axis. Item 3. The cooling device according to Item 2. 前記薄板フィンの前記所定の厚さが、0.1〜0.5mmの範囲内であり、前記フィンピッチが2.0〜3.5mmの範囲内である、請求項2から3の何れか1項に記載の冷却装置。   The predetermined thickness of the thin plate fin is within a range of 0.1 to 0.5 mm, and the fin pitch is within a range of 2.0 to 3.5 mm. The cooling device according to item. 前記薄板フィンの前記所定の厚さが、0.1〜0.3mmの範囲内であり、前記フィンピッチが2.5〜3.5mmの範囲内である、請求項4に記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 4, wherein the predetermined thickness of the thin plate fin is in a range of 0.1 to 0.3 mm, and the fin pitch is in a range of 2.5 to 3.5 mm. 前記薄板フィンが、概ねコの字形の薄板を並列配置して形成されているフィンである、請求項1から5の何れか1項に記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 5, wherein the thin plate fins are fins formed by arranging substantially U-shaped thin plates in parallel. 前記薄板フィンが、前記ベースプレートの一方の面に形成された溝部に装入され、溝部の両側部を塑性変形によって固定されたフィンである、請求項1から5の何れか1項に記載の冷却装置。   The cooling according to any one of claims 1 to 5, wherein the thin plate fin is a fin that is inserted into a groove portion formed on one surface of the base plate, and both side portions of the groove portion are fixed by plastic deformation. apparatus. 所定の範囲内のPQ特性を有するファンを準備し、
前記PQ特性に対応したフィンピッチおよび厚さに基づいて、ベースプレートと複数の薄板フィンとからなるヒートシンクを準備する、冷却装置の設計方法。
Preparing a fan having a PQ characteristic within a predetermined range;
A cooling device design method for preparing a heat sink composed of a base plate and a plurality of thin plate fins based on a fin pitch and a thickness corresponding to the PQ characteristics.
前記PQ特性の前記所定の範囲を、所定の厚さの薄板フィンのフィンピッチが狭いときと比較してフィンピッチが大きい方が熱抵抗が小さくなる領域に設定する、請求項8に記載の冷却装置の設計方法。

9. The cooling according to claim 8, wherein the predetermined range of the PQ characteristic is set in a region where the thermal resistance is smaller when the fin pitch is larger than when the fin pitch of the thin plate fin of the predetermined thickness is narrow. Device design method.

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