JP2014093338A - 冷却フィン - Google Patents
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Abstract
【課題】ピンフィンのみから構成される冷却フィンよりも放熱面積を増加させつつ、併設された冷却ファンからの通風も妨げず、放熱性能に優れた冷却フィンを提供すること。
【解決手段】放熱部材を格子状に組み上げて形成した格子状フィン3を、フィンベース1の表面に複数立設したピンフィン2に嵌め込んで配置した冷却フィンであって、各ピンフィン2を、ピンフィン2の周囲に隙間を持たせて、格子状フィン3の開口部4内に配置し、格子状フィン3を、フィンベース1またはピンフィン2の少なくとも一か所に接触させた。
【選択図】図1
【解決手段】放熱部材を格子状に組み上げて形成した格子状フィン3を、フィンベース1の表面に複数立設したピンフィン2に嵌め込んで配置した冷却フィンであって、各ピンフィン2を、ピンフィン2の周囲に隙間を持たせて、格子状フィン3の開口部4内に配置し、格子状フィン3を、フィンベース1またはピンフィン2の少なくとも一か所に接触させた。
【選択図】図1
Description
本発明は、ペルチェ素子や、コンピュータのCPUのような半導体素子の放熱を促進するために用いられる冷却フィンに関するものである。
ペルチェ素子やCPUの性能を向上させるためにはヒートシンクからの放熱を効率よく行わせることが必要である。このために、特許文献1に示されるようなピンフィンと呼ばれる放熱器が従来から用いられている。このピンフィンはフィンベース上に多数のピン状突起を形成した剣山状のものであり、その表面に冷却風を吹きつけて放熱を促進している。
ペルチェ素子やCPUのような半導体素子性能は、放熱に使用されるピンフィンの性能に支配される。このピンフィンの性能は主としてピン表面と空気との間の熱伝達率の大小によって定まり、ピンフィンの熱伝達率が支配する熱抵抗が小さいほど放熱性能は向上し、ペルチェ素子やCPUのような半導体素子の性能も向上することとなる。
ピンフィンの放熱性能を向上させるためには、ピンフィンと空気との熱交換の効率を向上することが必要である。
ピンフィンと空気との熱交換の効率を向上させる手段として、冷却ファンを併設して強制的な通風を行い、ピンフィンと接触する空気の移動量を増やす方法が広く採用されている他、ピンフィンを板状フィンに嵌め込んで放熱面積を大きく確保する手段も開示されている。
しかし、特許文献1記載の技術では、ピンフィンと板状フィンの接触面積を増加させて放熱面積を大きく確保するために、ピンフィンの周囲には隙間なく板状フィンが嵌め込まれているため、ピンフィンの周囲の通風が妨げられ、放熱性能が十分高められないという問題があった。更に、図11に示すように、ピンフィン2の上方に冷却ファン5を併設しても、板状フィン7によってファン5からの通風が妨げられてしまい、ファン5の併設による放熱性能の改善効果が得らないため、ファン5を設置する場合には、ピンフィン2の側方に制限され設計上不都合であるという問題があった。
本発明の目的は前記問題を解決し、ピンフィンのみから構成される冷却フィンよりも放熱面積を増加させつつ、併設された冷却ファンからの通風も妨げず、放熱性能に優れた冷却フィンを提供することである。
上記課題を解決するためになされた本発明の冷却フィンは、放熱部材を格子状に組み上げて形成した格子状フィンを、フィンベースの表面に複数立設したピンフィンに嵌め込んで配置した冷却フィンであって、、ピンフィンの周囲に隙間を持たせて、格子状フィンの開口部内に配置し、該格子状フィンをフィンベースまたはピンフィンの少なくとも一か所に接触させたことを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の冷却フィンにおいて、ピンフィンの上方からフィンベースに向かって通風路を形成するように複数のピンフィンを積層して配置したことを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の冷却フィンにおいて、各開口部内に、複数のピンフィンを配置したことを特徴とするものである。
本発明に係る冷却フィンは、放熱部材を格子状に組み上げて形成した格子状フィン を、フィンベースの表面に複数立設したピンフィンに嵌め込んで配置し、該格子状フィンは、ピンフィンの周囲に隙間を持たせて、格子状フィンの開口部内に配置し、該格子状フィンをフィンベースまたはピンフィンの少なくとも一か所に接触させた構造を有するため、ピンフィンのみから構成される冷却フィンよりも、格子状フィンの分だけ放熱面積を増加させることができ、かつ、ピンフィンの周囲の通風も妨げられないため、従来に比べて高い放熱性能を実現することができる。
特許文献1記載の技術では、ピンフィンと板状フィンの接触面積を増加させて放熱面積を大きく確保するために、ピンフィンの周囲には隙間なく板状フィンが嵌め込まれているため、ファンを設置する場合には、ピンフィンの側方に制限され設計上不都合であるという問題があったが、請求項2記載の発明のように、複数の格子状フィンをピンフィンの上方からフィンベースに向かって通風路を形成し、請求項3記載の発明のように、各開口部内に複数のピンフィンを配置したことにより、ピンフィンの上方にファンを併設して、通風による放熱能力増強分と放熱面積を増加分との相乗効果による優れた放熱性能を実現することができる。更に、格子状フィンを形成することにより、ファンの通風・吸引による風がピンフィン及び風向きに対して垂直に形成した格子状フィンへの反射を繰り返し乱流が起こり、より熱を拡散するため放熱効率を向上することが可能である。
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
本実施形態の冷却フィンは、図1、図2に示すように、フィンベース1と、フィンベース1の表面に立設された多数のピンフィン2と、放熱部材を格子状に組み上げて形成した格子状フィン3から構成される。
フィンベース1はペルチェ素子の高温側のヒートシンクや、コンピュータのCPUの半導体素子等の放熱部に密着させて用いられるものである。なお、フィンベース1からピンフィン2への熱移動を妨げないように、フィンベース1とピン2とを一体のものとすることが好ましい。
フィンベース1と、ピンフィン2と、格子状フィン3は熱伝導率の大きい金属により構成されたもので、熱伝導率とコストとを考慮するとアルミニウム合金または銅合金が好ましい。ピンフィン2の断面形状は円形、楕円形、四角形、六角形などの任意形状とすることができる。
格子状フィン3は、図1に示すように、格子の開口部4内にピンフィン2を嵌め込むように配置される。ピンフィン2は、図3、図4に示すように、ピンフィン2の周囲に隙間を持たせた状態で格子の開口部4内に嵌め込まれる。格子状フィン3は、図3に示すように、格子の開口部4の少なくとも一か所を、該開口部4内のピンフィン2と接触させるように配置される。
上記構成によれば、格子状フィン3をピンフィン2と接触させることにより、格子状フィン3の分だけ放熱面積を増加させることができるとともに、ピンフィン2の周囲の通風も妨げられないため、空気との熱交換による放熱も速やかに行われ、これらの相乗効果によって高い放熱性能を実現することができる。空気との熱交換による放熱効率を向上させるためには、図5に示すように、ピンフィン2の上方に冷却ファン5を配置することが好ましい。なお、格子状フィン3に伝熱を促すため、ペルチェ素子の影響が大きい箇所の上方位置において接触させることが最も望ましいが、格子状フィン3に伝熱させるため全体として少なくとも1箇所はフィンベース1又はピンフィン2に接触させておくものであっても良い。
格子状フィン3は、ピンフィン2と接触させて放熱面積を増加させる機能を有するものであるため、複数の格子状フィン3を使用することで、より高い放熱性能を実現することができる。複数の格子状フィンは、ピンフィン2の上方からフィンベース1に向かって通風路を形成するように積層させており、通風性能を損なうことなく高い放熱性能を実現することができる。なお、格子状フィン3の形状は、本実施形態のものに限定されず、例えば、図6に示すように、平板に開口部4を形成したものであってもよい。
格子状フィン3の取付け方法としては、ピンフィン2とのロウ付または接着による固定の他、格子状フィン3をピンフィンに向かって差し込み、格子状フィンの弾性により、ピンフィンを圧接させて取り付けするものであったり、図7に示すように、スペーサ6を介して取付けることもできる。ここで、スペーサなどを利用する際には、通風路の影響が小さい場所、ペルチェ素子の影響が小さい位置(ペルチェ位置の上下位置より外れた位置)となる放熱部材の対角線上や放熱部材の外側端部位置に形成しておくことが最も望ましい。
本実施形態は、図3に示すように、格子の開口部4内に4本のピンフィン2を嵌め込み、各ピンフィン2の外側面8を格子状フィン3と接触させたものであるが、開口部4内のピンフィン2の数や配置は特に限定されず、ピンフィン2の周囲に隙間を持たせて開口部4内に配置し、各開口部4の少なくとも一か所を、該開口部内のピンフィン4と接触させた構造であればよい。
従来の冷却フィン(フィンベースの表面に立設された多数のピンフィンからなるもの)と、図1に示す本実施形態の冷却フィンとを用いて風洞実験を行ったところ、本発明の冷却フィンでは冷却効率が7%向上することが確認された。
格子状フィン3の形状は、上記実施形態のように直線状のものに限定されず、図8に示すように、上下に波打たせた形状や、図9に示すように、左右に波打たせた形状とすることもできる。このように形成することにより放熱面積を向上させることが可能となる。
また、図10に示すように、格子状フィン3を上下に複数積層させる際、上下の開口部4をずらして配置することもできる。このように、図8〜図10に示した実施形態においても、ピンフィン2の上方からフィンベース1に向かって通風路を形成するため、通風性能を損なうことなく放熱性能を高めることが可能となるものである。ピンフィン2の上方にファン5を設置させて、フィンベース1に向かって通風させた場合には、風向きに対して垂直に形成した格子状フィン3で放熱すると共に、フィンベース1に当たった風がピンフィン2及び格子状フィン3への反射を繰り返し乱流が起こり、より熱を拡散するため放熱効率を向上することが可能となるものである。同様にファン5により熱を吸引する場合においても、格子状フィン3およびピンフィン1に反射を繰り返す乱流を生じより熱を拡散させることが可能となる。
なお、上記に示した実施例においてはピンフィン2の上方からフィンベース1に向かって通風路を形成することによりファン5からの通風を遮ることがないようにしているが、ピンフィン2の側面にファン5を設置した場合でも、同様にピンフィン2と格子状フィン3との間の空隙により通風路が形成されているため、ファン5を何れの角度に配置した場合においても放熱性能を高めることが可能となるものである。
1 フィンベース
2 ピンフィン
3 格子状フィン
4 開口部
5 冷却ファン
6 スペーサ
7 板状フィン
8 外側面
2 ピンフィン
3 格子状フィン
4 開口部
5 冷却ファン
6 スペーサ
7 板状フィン
8 外側面
Claims (3)
- 放熱部材を格子状に形成した格子状フィンを、フィンベースの表面に複数立設したピンフィンに嵌め込んで配置した冷却フィンであって、
各ピンフィンを、ピンフィンの周囲に隙間を持たせて、格子状フィンの開口部内に配置し、
該格子状フィンを、フィンベースまたはピンフィンの少なくとも一か所に接触させたことを特徴とする冷却フィン。 - ピンフィンの上方からフィンベースに向かって通風路を形成するように複数の格子状フィンを積層して配置したことを特徴とする請求項1記載の冷却フィン。
- 各開口部内に、複数のピンフィンを配置したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の冷却フィン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012241582A JP2014093338A (ja) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | 冷却フィン |
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Publications (1)
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JP2014093338A true JP2014093338A (ja) | 2014-05-19 |
Family
ID=50937241
Family Applications (1)
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JP2012241582A Pending JP2014093338A (ja) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | 冷却フィン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014093338A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017149764A1 (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | 富士通株式会社 | 熱電変換モジュール、センサモジュール及び情報処理システム |
JP2018147997A (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 | ヒートシンク及びヒートシンクの製造方法 |
CN108601294A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-28 | 四川斐讯信息技术有限公司 | 一种散热系统及散热方法 |
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2012
- 2012-11-01 JP JP2012241582A patent/JP2014093338A/ja active Pending
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CN108601294B (zh) * | 2018-04-19 | 2020-10-20 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种散热系统及散热方法 |
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