JP3403012B2 - 発熱体冷却装置 - Google Patents
発熱体冷却装置Info
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- JP3403012B2 JP3403012B2 JP18799997A JP18799997A JP3403012B2 JP 3403012 B2 JP3403012 B2 JP 3403012B2 JP 18799997 A JP18799997 A JP 18799997A JP 18799997 A JP18799997 A JP 18799997A JP 3403012 B2 JP3403012 B2 JP 3403012B2
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- fan
- fins
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電子部品等の発熱
体を効率よく冷却する発熱部品冷却装置に関するもので
ある。
体を効率よく冷却する発熱部品冷却装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図６は例えば特開平８−３２１５７１公
報に示された従来の発熱体冷却装置の斜視図、図７はそ
の内部構造図である。図６において、ヒートシンク３１
はアルミや銅または窒化アルミなどの高熱伝導材で構成
されている。ヒートシンク３１は半導体等の発熱体４５
が取り付けられ発熱体４５の熱を放散し冷却する。ヒー
トシンク３１の上面にはカバー４１がロー付けまたはビ
ス止め等の方法で取付けられている。カバー４１はアル
ミや銅または窒化アルミなどの高熱伝導材で構成するこ
とも可能である。ヒートシンク３１の内部にはファン３
２及びファン３２を駆動するモータ３３が設けられてい
る。カバー４１はファン３２及びモータ３３の上部に当
たる部分に開口部４２が設けられている。ヒートシンク
３１の側面は一方向のみ開口部４３が設けられている。
ファン３２をモータ３３で駆動すると、開口部４２から
空気を吸込み、ヒートシンク３１の内部を通り、側面の
開口部４３から排出される。
報に示された従来の発熱体冷却装置の斜視図、図７はそ
の内部構造図である。図６において、ヒートシンク３１
はアルミや銅または窒化アルミなどの高熱伝導材で構成
されている。ヒートシンク３１は半導体等の発熱体４５
が取り付けられ発熱体４５の熱を放散し冷却する。ヒー
トシンク３１の上面にはカバー４１がロー付けまたはビ
ス止め等の方法で取付けられている。カバー４１はアル
ミや銅または窒化アルミなどの高熱伝導材で構成するこ
とも可能である。ヒートシンク３１の内部にはファン３
２及びファン３２を駆動するモータ３３が設けられてい
る。カバー４１はファン３２及びモータ３３の上部に当
たる部分に開口部４２が設けられている。ヒートシンク
３１の側面は一方向のみ開口部４３が設けられている。
ファン３２をモータ３３で駆動すると、開口部４２から
空気を吸込み、ヒートシンク３１の内部を通り、側面の
開口部４３から排出される。
【０００３】図７においてファン３２を取り囲むように
複数の放熱用のフィンが配設されており、外周部の開口
部４３側以外の３方向は外壁部４４が配設されている。
ファン３２は矢印の方向に回転し図の上方から空気を吸
い込む。ファン３２により図の上方から吸い込まれた空
気はフィン３４、３５、３６、３７の部分を通過し開口
部４３の方向に排出される。ファン３２により吸い込ま
れる空気は等方向であるが、ファン３２の回転により吹
き出す空気はファン３２の回転円接線方向に吹き出され
る。この空気を開口部４３の方向に導くため、フィン３
４、３５、３６、３７は位置により異なった形状とな
る。図７において、中心線Ａ−ＣとＢ−Ｄを引くと、ヒ
ートシンク装置は４つの部分に分けられる。
複数の放熱用のフィンが配設されており、外周部の開口
部４３側以外の３方向は外壁部４４が配設されている。
ファン３２は矢印の方向に回転し図の上方から空気を吸
い込む。ファン３２により図の上方から吸い込まれた空
気はフィン３４、３５、３６、３７の部分を通過し開口
部４３の方向に排出される。ファン３２により吸い込ま
れる空気は等方向であるが、ファン３２の回転により吹
き出す空気はファン３２の回転円接線方向に吹き出され
る。この空気を開口部４３の方向に導くため、フィン３
４、３５、３６、３７は位置により異なった形状とな
る。図７において、中心線Ａ−ＣとＢ−Ｄを引くと、ヒ
ートシンク装置は４つの部分に分けられる。
【０００４】ＡＢで挟まれた部分では、空気はファン３
２の回転円の接線の回転方向側に片寄るためフィン３４
で吹き出し方向３８へ導く。複数のフィン３４の形状
は、ファン３２側３４ａは接線方向に来る空気を開口部
４３方向に偏向させるため湾曲した形状となっており、
フィン３４の吹き出し側３４ｂは開口部４３の吹き出し
方向に平行である。Ａ側に行くほど吹き出し方向３８と
ファン３２の接線方向に来る空気との角度差は小さくな
るため、ファン３２側の湾曲した形状部分は少なくな
る。
２の回転円の接線の回転方向側に片寄るためフィン３４
で吹き出し方向３８へ導く。複数のフィン３４の形状
は、ファン３２側３４ａは接線方向に来る空気を開口部
４３方向に偏向させるため湾曲した形状となっており、
フィン３４の吹き出し側３４ｂは開口部４３の吹き出し
方向に平行である。Ａ側に行くほど吹き出し方向３８と
ファン３２の接線方向に来る空気との角度差は小さくな
るため、ファン３２側の湾曲した形状部分は少なくな
る。
【０００５】ＢＣで挟まれた部分では、ファン３２の接
線方向に吹き出される空気は吹き出し方向３８とは反対
方向を向くためＣ側及びＤ側を通って吹き出し方向３８
へ導くためフィン３５の形状を設定する。複数のフィン
３５の形状は、ファン３２側３５ａはファン３２の回転
円の接線方向に来る空気を導くためファン３２の回転円
の接線方向に平行となっており、フィン３５の吹き出し
側３５ｂは空気の流れをＣ側へ偏向させるためＣ側へ湾
曲した形状となっている。Ｃ側に行くほどファン３２の
回転円の接線方向に来る空気の吹き出し方向はＤ側に向
くため、フィン３５の湾曲は少なくなる。
線方向に吹き出される空気は吹き出し方向３８とは反対
方向を向くためＣ側及びＤ側を通って吹き出し方向３８
へ導くためフィン３５の形状を設定する。複数のフィン
３５の形状は、ファン３２側３５ａはファン３２の回転
円の接線方向に来る空気を導くためファン３２の回転円
の接線方向に平行となっており、フィン３５の吹き出し
側３５ｂは空気の流れをＣ側へ偏向させるためＣ側へ湾
曲した形状となっている。Ｃ側に行くほどファン３２の
回転円の接線方向に来る空気の吹き出し方向はＤ側に向
くため、フィン３５の湾曲は少なくなる。
【０００６】ＣＤで挟まれた部分では、ファン３２の接
線方向に吹き出される空気をＤ側を通って吹き出し方向
３８へ導くためフィン３６の形状を設定する。複数のフ
ィン３６の形状は、ファン３２側３６ａはファン３２の
回転円の接線方向に来る空気を導くためファン３２の回
転円の接線方向に平行となっており、フィン３６の吹き
出し側３６ｂは空気の流れをＤ及び吹き出し方向３８側
へ偏向させるためＤ及び吹き出し方向３８側へ湾曲した
形状となっている。Ｄ側に行くほどファン３２の回転円
の接線方向に来る空気の流れる方向は吹き出し方向３８
側に向くため、フィン３６の湾曲は少なくなる。
線方向に吹き出される空気をＤ側を通って吹き出し方向
３８へ導くためフィン３６の形状を設定する。複数のフ
ィン３６の形状は、ファン３２側３６ａはファン３２の
回転円の接線方向に来る空気を導くためファン３２の回
転円の接線方向に平行となっており、フィン３６の吹き
出し側３６ｂは空気の流れをＤ及び吹き出し方向３８側
へ偏向させるためＤ及び吹き出し方向３８側へ湾曲した
形状となっている。Ｄ側に行くほどファン３２の回転円
の接線方向に来る空気の流れる方向は吹き出し方向３８
側に向くため、フィン３６の湾曲は少なくなる。
【０００７】ＤＡで挟まれた部分では、ファン３２の接
線方向に吹き出される空気を吹き出し方向３８へ導くた
めフィン３７の形状を設定する。複数のフィン３７の形
状は、Ｄに近い側ではファン３２側３７ａはファン３２
の回転円の接線方向に来る空気を導くため接線方向に平
行となっているがＡ側に近い側では吹き出し方向３８側
と平行な形状となっている。フィン３７の吹き出し側３
７ｂは空気の流れを吹き出し方向３８側へ偏向させるた
め吹き出し方向３８側と平行な形状となっている。
線方向に吹き出される空気を吹き出し方向３８へ導くた
めフィン３７の形状を設定する。複数のフィン３７の形
状は、Ｄに近い側ではファン３２側３７ａはファン３２
の回転円の接線方向に来る空気を導くため接線方向に平
行となっているがＡ側に近い側では吹き出し方向３８側
と平行な形状となっている。フィン３７の吹き出し側３
７ｂは空気の流れを吹き出し方向３８側へ偏向させるた
め吹き出し方向３８側と平行な形状となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子部品等の発
熱体冷却装置は上記のように構成されているので、放熱
フィンの配列が不規則なため空気抵抗が大きくなり冷却
性能が低下するという問題や、排出方向が一方向に限定
されているため均一な放熱効果を得ることができないと
いう問題点があった。
熱体冷却装置は上記のように構成されているので、放熱
フィンの配列が不規則なため空気抵抗が大きくなり冷却
性能が低下するという問題や、排出方向が一方向に限定
されているため均一な放熱効果を得ることができないと
いう問題点があった。
【０００９】この発明はこのような問題点を解決する為
になされたものであり、空気抵抗が少なく、均一で優れ
た冷却効果が得られる発熱体冷却装置を提供することを
目的とする。
になされたものであり、空気抵抗が少なく、均一で優れ
た冷却効果が得られる発熱体冷却装置を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、伝熱体の
表面に複数の放熱フィンを設け、前記伝熱体の表面に前
記各放熱フィンの内側の端部で囲まれる送風口を形成
し、複数の湾曲した放熱フィンを放射状に配設し、前記
放熱フィンの表面に複数の突起を前記放熱フィンでの風
の流れる方向に対して交叉し、かつ、隣接する放熱フィ
ンの対向する面に形成された複数の突起を互いにずらし
て配置するとともに、突起の高さを伝熱体の内側から外
側に向かって順次高くなるように形成した放熱板と、こ
の放熱板の送風口に対向して設けられた送風ファンを有
する送風機とを備えたものである。
表面に複数の放熱フィンを設け、前記伝熱体の表面に前
記各放熱フィンの内側の端部で囲まれる送風口を形成
し、複数の湾曲した放熱フィンを放射状に配設し、前記
放熱フィンの表面に複数の突起を前記放熱フィンでの風
の流れる方向に対して交叉し、かつ、隣接する放熱フィ
ンの対向する面に形成された複数の突起を互いにずらし
て配置するとともに、突起の高さを伝熱体の内側から外
側に向かって順次高くなるように形成した放熱板と、こ
の放熱板の送風口に対向して設けられた送風ファンを有
する送風機とを備えたものである。
【００１１】
【００１２】
【００１３】第２発明は、第１の発明において、放熱フ
ィンと送風機との間に所定の間隙を設けたものである。
ィンと送風機との間に所定の間隙を設けたものである。
【００１４】第３の発明は、第１の発明において、送風
ファンの下端と伝熱体の上面との距離をＨ、前記送風フ
ァンの外径をｄ1、放熱フィンの内側の開口率をｎとし
たとき、Ｈ＝１００ｄ1／４ｎとなるように構成したも
のである。
ファンの下端と伝熱体の上面との距離をＨ、前記送風フ
ァンの外径をｄ1、放熱フィンの内側の開口率をｎとし
たとき、Ｈ＝１００ｄ1／４ｎとなるように構成したも
のである。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
実施の形態１．図１はこの発明に係る発熱体冷却装置の
一実施形態を示す上面図、図２はその縦断面図、図３は
その底面図である。図において、１はアルミニウム合金
材（アルミニウムを９０％以上含有したもの）の伝熱体
で略矩形状の板状に構成している。１ａは伝熱体１の底
面を構成する半導体等の発熱部品の取付面、１ｂは取付
面１ａに対向する伝熱体１の放熱面である。２は放熱面
１ｂに立設した複数の板状の湾曲した放熱フィンであり
伝熱体１の略中心部より外周に向って渦状に配列されて
いる。２ａは湾曲した放熱フィン２の内側面、２ｂは放
熱フィン２の外側面、２ｃは内側面２ａに突設した複数
の三角形状の内側突起、２ｄは外側面２ｂに突設した複
数の三角形状の外側突起である。３は伝熱体１の放熱フ
ィン２の形成されていない空間部で、放熱フィン２の内
側の端部で囲まれた直径ｄ2、高さｈ1の送風口であり、
後述する送風機からの送風を受ける部分である。以上、
伝熱体１と放熱フィン２とにより、送風口３を有する放
熱板が構成される。
一実施形態を示す上面図、図２はその縦断面図、図３は
その底面図である。図において、１はアルミニウム合金
材（アルミニウムを９０％以上含有したもの）の伝熱体
で略矩形状の板状に構成している。１ａは伝熱体１の底
面を構成する半導体等の発熱部品の取付面、１ｂは取付
面１ａに対向する伝熱体１の放熱面である。２は放熱面
１ｂに立設した複数の板状の湾曲した放熱フィンであり
伝熱体１の略中心部より外周に向って渦状に配列されて
いる。２ａは湾曲した放熱フィン２の内側面、２ｂは放
熱フィン２の外側面、２ｃは内側面２ａに突設した複数
の三角形状の内側突起、２ｄは外側面２ｂに突設した複
数の三角形状の外側突起である。３は伝熱体１の放熱フ
ィン２の形成されていない空間部で、放熱フィン２の内
側の端部で囲まれた直径ｄ2、高さｈ1の送風口であり、
後述する送風機からの送風を受ける部分である。以上、
伝熱体１と放熱フィン２とにより、送風口３を有する放
熱板が構成される。
【００１９】６は半導体等の取付座であり、伝熱体１の
取付面１ａより若干突出した平面状をなし、伝熱体１の
厚みより厚く形成されている。図５に半導体を取り外し
た状態の放熱板の底面図を示す。図のように、取付座６
の外周には取付面１ａに凹部形成した溝６ａが設けら
れ、略中央には半導体等を取り付けるメネジ６ｂが設け
られている。７は取付座６より離れて設けた半導体の取
付座であり、取付座６と同様、取付面１ａより若干突出
した平面状をなしており、外周に凹部形成した溝７ａと
半導体等を取り付けるメネジ７ｂとが設けられている。
取付面１ａより若干突出した平面状をなし、伝熱体１の
厚みより厚く形成されている。図５に半導体を取り外し
た状態の放熱板の底面図を示す。図のように、取付座６
の外周には取付面１ａに凹部形成した溝６ａが設けら
れ、略中央には半導体等を取り付けるメネジ６ｂが設け
られている。７は取付座６より離れて設けた半導体の取
付座であり、取付座６と同様、取付面１ａより若干突出
した平面状をなしており、外周に凹部形成した溝７ａと
半導体等を取り付けるメネジ７ｂとが設けられている。
【００２０】８、９は取付座６、７にそれぞれ取り付け
られた半導体である。半導体素子８及び９は、熱導伝性
を有するシリコーンパテを塗布した取付座６及び取付座
７に密着させて、ネジ２５、２６によりネジ穴６ｂ、７
ｂにそれぞれ固定されている。１０は取付座６に隣接し
て立設した仕切板であり、その高さは半導体の高さより
高く形成している。また、１１は取付座７に隣接して立
設した仕切板でありその高さは仕切板１０と同一に構成
している。この仕切板１０、１１は、半導体８、９の位
置決めのためのものであり、ネジ締めの際に半導体８、
９が回ってしまうのを防ぐ。また、仕切板１０、１１と
取付座６、７との間には、それぞれ溝６ａ、７ａが設け
られているため、半導体８、９は確実に取付座６、７お
よび仕切板１０、１１に接触し、その熱を伝熱体１に伝
えることができる。
られた半導体である。半導体素子８及び９は、熱導伝性
を有するシリコーンパテを塗布した取付座６及び取付座
７に密着させて、ネジ２５、２６によりネジ穴６ｂ、７
ｂにそれぞれ固定されている。１０は取付座６に隣接し
て立設した仕切板であり、その高さは半導体の高さより
高く形成している。また、１１は取付座７に隣接して立
設した仕切板でありその高さは仕切板１０と同一に構成
している。この仕切板１０、１１は、半導体８、９の位
置決めのためのものであり、ネジ締めの際に半導体８、
９が回ってしまうのを防ぐ。また、仕切板１０、１１と
取付座６、７との間には、それぞれ溝６ａ、７ａが設け
られているため、半導体８、９は確実に取付座６、７お
よび仕切板１０、１１に接触し、その熱を伝熱体１に伝
えることができる。
【００２１】１２は伝熱体１のコーナに設けられ、取付
面１ａ側及び放熱面１ｂ側に突設したボスであり、ネジ
穴１２ａを備えている。１３はボス１２と対角線上の伝
熱体１のコーナに設けられ、取付面１ａ側に突設したボ
スでありネジ穴１３ａを備えている。なお、このボス１
２、１３の高さは仕切板１０、１１と同一に形成してあ
る。
面１ａ側及び放熱面１ｂ側に突設したボスであり、ネジ
穴１２ａを備えている。１３はボス１２と対角線上の伝
熱体１のコーナに設けられ、取付面１ａ側に突設したボ
スでありネジ穴１３ａを備えている。なお、このボス１
２、１３の高さは仕切板１０、１１と同一に形成してあ
る。
【００２２】１４および１５は後述する電動送風機を固
定する台座である一対の取付ボスであり、放熱フィン２
と一体に形成し、放熱フィン２の上面から所定の高さｈ
2で立設してある。１６および１７は、ボス１２と１３
とを結ぶ線上に、放熱フィン２の上面から所定の高さｈ
2で立設した電動送風機の位置決め用ボスである。な
お、伝熱体１、放熱フィン２、ボス１２ないし１７はダ
イキャストにより一体に成形してある。
定する台座である一対の取付ボスであり、放熱フィン２
と一体に形成し、放熱フィン２の上面から所定の高さｈ
2で立設してある。１６および１７は、ボス１２と１３
とを結ぶ線上に、放熱フィン２の上面から所定の高さｈ
2で立設した電動送風機の位置決め用ボスである。な
お、伝熱体１、放熱フィン２、ボス１２ないし１７はダ
イキャストにより一体に成形してある。
【００２３】１８は電動送風機であり、モータ１９と、
ファンである軸流式送風機２０とから構成されている。
電動送風機１８のガイド部は放熱フィン２の内端が描く
円、すなわち送風口３と同心で、かつ直径が等しい（す
なわちｄ2）円形である。また、ファン２０の直径ｄ1と
送風口３の直径ｄ2とは、ｄ2＞ｄ1の関係に構成してい
る。電動送風機１８はそのコーナをネジ２１により取付
ボス１４、１５に固定させて、放熱板と組み合わされて
いる。また、位置決め用ボス１６、１７に対応する位置
に穴を設けてある。
ファンである軸流式送風機２０とから構成されている。
電動送風機１８のガイド部は放熱フィン２の内端が描く
円、すなわち送風口３と同心で、かつ直径が等しい（す
なわちｄ2）円形である。また、ファン２０の直径ｄ1と
送風口３の直径ｄ2とは、ｄ2＞ｄ1の関係に構成してい
る。電動送風機１８はそのコーナをネジ２１により取付
ボス１４、１５に固定させて、放熱板と組み合わされて
いる。また、位置決め用ボス１６、１７に対応する位置
に穴を設けてある。
【００２４】放熱フィン２の形状について、図４を用い
て更に詳細に説明する。図４は電動送風機１８を取り外
した状態の放熱板の上面図である。放熱フィン２は、伝
熱体１の放熱面１ｂに、内側から外側に向かって放射状
に、全周にわたって略均一な間隔で配列されている。具
体的には、各放熱フィン２の内側の端部が直径ｄ2の円
を描き、外側の端部がそれより大きい直径Ｄの同心の円
を描くように、環状に配列され、各放熱フィン２の内側
の端部は送風口３に臨んでいる。また、隣接する放熱フ
ィン２の内側の端部間の間隙は電動送風機１８から送風
される冷風の流入口４となり、外側の端部間の間隙は冷
風の排出口５となり、排出口５は流入口４より大きく、
その広がり角度は拡散効果を得るために約１４度に形成
している。流入口４の開口率は送風口３の外周面積（π
×ｄ2×ｈ1）の約５０％となっている。
て更に詳細に説明する。図４は電動送風機１８を取り外
した状態の放熱板の上面図である。放熱フィン２は、伝
熱体１の放熱面１ｂに、内側から外側に向かって放射状
に、全周にわたって略均一な間隔で配列されている。具
体的には、各放熱フィン２の内側の端部が直径ｄ2の円
を描き、外側の端部がそれより大きい直径Ｄの同心の円
を描くように、環状に配列され、各放熱フィン２の内側
の端部は送風口３に臨んでいる。また、隣接する放熱フ
ィン２の内側の端部間の間隙は電動送風機１８から送風
される冷風の流入口４となり、外側の端部間の間隙は冷
風の排出口５となり、排出口５は流入口４より大きく、
その広がり角度は拡散効果を得るために約１４度に形成
している。流入口４の開口率は送風口３の外周面積（π
×ｄ2×ｈ1）の約５０％となっている。
【００２５】放熱フィン２の流入口４側は冷風の流入角
度と一致するように、放熱フィン２の各内側端部が描く
円の半径方向に対して所定の角度をもって伝熱体１の放
熱面１ｂに立設されており、その角度はファン２０の風
の流出角度と一致させている。また、ファン２０の風は
旋回しながら流出するため、この旋回流を阻害しないよ
うに所定の曲率で湾曲した放熱フィン２を渦巻状に配列
している。したがって、流入口４での流体抵抗を最小に
することができ、また、放熱フィン２で形成される流路
での流れの抵抗を最小にすることができる。
度と一致するように、放熱フィン２の各内側端部が描く
円の半径方向に対して所定の角度をもって伝熱体１の放
熱面１ｂに立設されており、その角度はファン２０の風
の流出角度と一致させている。また、ファン２０の風は
旋回しながら流出するため、この旋回流を阻害しないよ
うに所定の曲率で湾曲した放熱フィン２を渦巻状に配列
している。したがって、流入口４での流体抵抗を最小に
することができ、また、放熱フィン２で形成される流路
での流れの抵抗を最小にすることができる。
【００２６】内側突起２ｃ及び外側突起２ｄは、流入口
４側より排出口５側に向かって順次その高さを高くして
いる。また内側突起２ｃは外側突起２ｄより高く形成さ
れている。また、隣接する放熱フィン２の一方の放熱フ
ィン２の外側面２ｂに突出した外側突起２ｄと、それと
向かい合う他方の放熱フィン２の内側面２ａに突出した
内側突起２ｃは互いにずらして配列されている。
４側より排出口５側に向かって順次その高さを高くして
いる。また内側突起２ｃは外側突起２ｄより高く形成さ
れている。また、隣接する放熱フィン２の一方の放熱フ
ィン２の外側面２ｂに突出した外側突起２ｄと、それと
向かい合う他方の放熱フィン２の内側面２ａに突出した
内側突起２ｃは互いにずらして配列されている。
【００２７】次にこの冷却装置の動作を説明する。半導
体８、９に通電すると発熱するが、この熱は取付座６及
び７より伝熱体１全体に拡散し、放熱面１ｂより放熱フ
ィン２に熱伝達されて放熱板全体が加熱される。ここ
で、ファン２０を回転し送風することにより、次のよう
に冷却が行なわれる。
体８、９に通電すると発熱するが、この熱は取付座６及
び７より伝熱体１全体に拡散し、放熱面１ｂより放熱フ
ィン２に熱伝達されて放熱板全体が加熱される。ここ
で、ファン２０を回転し送風することにより、次のよう
に冷却が行なわれる。
【００２８】モータ１９が駆動しファン２０が矢印Ａ方
向に回転すると、冷風はファン２０と対向して設けられ
た送風口３に送風されるが、ファン２０の外径ｄ1を送
風口３の外径ｄ2より小さくすることで、送風量を多く
得ることができる。ここで、ファン２０の外径ｄ1と送
風口３の外径ｄ2との差を送風ファンの外径ｄ1の５％以
下とすれば、送風量をさらに多く得ることができる。
向に回転すると、冷風はファン２０と対向して設けられ
た送風口３に送風されるが、ファン２０の外径ｄ1を送
風口３の外径ｄ2より小さくすることで、送風量を多く
得ることができる。ここで、ファン２０の外径ｄ1と送
風口３の外径ｄ2との差を送風ファンの外径ｄ1の５％以
下とすれば、送風量をさらに多く得ることができる。
【００２９】冷風の主流は矢印Ｂ方向へ進み、伝熱体１
の放熱面１ｂに当たり外方へ拡散され、放熱フィン２の
流入口４より放熱フィン２間に流入する。このとき、電
動送風機１８が放熱フィン２とが近すぎると放熱フィン
２の送風機１８に近い側の面に冷風が当たらないおそれ
があるが、放熱フィン２と送風機１８との間に所定の間
隙ｈ2を設けたので、冷風は矢印Ｃ方向へも進み、放熱
フィン２の電動送風機１８に近い側（すなわち、伝熱板
１の放熱面１ｂから離れた位置）にも送風され、冷風が
放熱フィン２の全体に満遍なく接触し、冷却効果が向上
する。
の放熱面１ｂに当たり外方へ拡散され、放熱フィン２の
流入口４より放熱フィン２間に流入する。このとき、電
動送風機１８が放熱フィン２とが近すぎると放熱フィン
２の送風機１８に近い側の面に冷風が当たらないおそれ
があるが、放熱フィン２と送風機１８との間に所定の間
隙ｈ2を設けたので、冷風は矢印Ｃ方向へも進み、放熱
フィン２の電動送風機１８に近い側（すなわち、伝熱板
１の放熱面１ｂから離れた位置）にも送風され、冷風が
放熱フィン２の全体に満遍なく接触し、冷却効果が向上
する。
【００３０】流入口４から放熱フィン２間に流入した冷
風は、放熱フィン２と熱交換して排出口５より全周に排
出される。放熱フィン２間での冷却の作用について説明
する。上述のように、冷風が流入口４に流入する際の抵
抗は小さく、放熱フィン２で形成される流路での流れの
抵抗も小さいため、放熱フィン２間の流速が速く、高い
放熱効果が得られる。また、放熱フィン２表面の流速は
表面の粘性抵抗により放熱フィン２間の中央部を流れる
風の主流より遅くなるが、突起２ｃ、２ｄに衝突するこ
とで放熱フィン２表面より剥離し、突起２ｃ、２ｄの直
後に渦流を発生し、この渦流の後方に乱流となって放熱
フィン２表面に再付着する。この乱流の作用により主流
の冷たい風が放熱フィン２の再付着点に、また放熱フィ
ン２表面の暖かい風が冷たい主流側に送られることにな
り、再付着点近傍の熱伝達率が向上する。さらに、向か
い合う放熱フィン２の表面に複数の突起２ｃ、２ｄを互
いにずらして設けることにより、熱伝達率の低い剥離領
域（突起から再付着点までの領域）をできるだけ狭く
し、剥離および再付着を繰り返し起こさせることで、熱
伝達率が向上し、飛躍的に冷却効果が向上する。
風は、放熱フィン２と熱交換して排出口５より全周に排
出される。放熱フィン２間での冷却の作用について説明
する。上述のように、冷風が流入口４に流入する際の抵
抗は小さく、放熱フィン２で形成される流路での流れの
抵抗も小さいため、放熱フィン２間の流速が速く、高い
放熱効果が得られる。また、放熱フィン２表面の流速は
表面の粘性抵抗により放熱フィン２間の中央部を流れる
風の主流より遅くなるが、突起２ｃ、２ｄに衝突するこ
とで放熱フィン２表面より剥離し、突起２ｃ、２ｄの直
後に渦流を発生し、この渦流の後方に乱流となって放熱
フィン２表面に再付着する。この乱流の作用により主流
の冷たい風が放熱フィン２の再付着点に、また放熱フィ
ン２表面の暖かい風が冷たい主流側に送られることにな
り、再付着点近傍の熱伝達率が向上する。さらに、向か
い合う放熱フィン２の表面に複数の突起２ｃ、２ｄを互
いにずらして設けることにより、熱伝達率の低い剥離領
域（突起から再付着点までの領域）をできるだけ狭く
し、剥離および再付着を繰り返し起こさせることで、熱
伝達率が向上し、飛躍的に冷却効果が向上する。
【００３１】また、突起２ｃ、２ｄは放熱板の外側に向
かって徐々に高くしているので、放熱フィン２間に流入
した風は放熱フィン２の表面粘性により外周側に進むに
つれ流速が低下して熱回収が低下するが、突起２ｃ、２
ｄにより熱伝達率を上げている。また、放熱フィン２間
を通る風は、放熱フィン２の内側面２ａ側が強く、外側
面２ｂ側が弱くなっているが、内側突起２ｃは外側突起
２ｄより高く形成されているため、内側面２ａに当たる
強い風を外側面２ｂの方に拡散して、冷却効果を向上さ
せている。
かって徐々に高くしているので、放熱フィン２間に流入
した風は放熱フィン２の表面粘性により外周側に進むに
つれ流速が低下して熱回収が低下するが、突起２ｃ、２
ｄにより熱伝達率を上げている。また、放熱フィン２間
を通る風は、放熱フィン２の内側面２ａ側が強く、外側
面２ｂ側が弱くなっているが、内側突起２ｃは外側突起
２ｄより高く形成されているため、内側面２ａに当たる
強い風を外側面２ｂの方に拡散して、冷却効果を向上さ
せている。
【００３２】送風機１８を取り付けるための取付ボス１
４、１５は放熱フィン２と一体に形成しているので、空
気の流れを妨げることがない。なお、取付ボス１４、１
５の断面形状は図４においては円形であるが、更に流れ
の抵抗の少ない形状にすることも可能である。
４、１５は放熱フィン２と一体に形成しているので、空
気の流れを妨げることがない。なお、取付ボス１４、１
５の断面形状は図４においては円形であるが、更に流れ
の抵抗の少ない形状にすることも可能である。
【００３３】また、流入口４の開口率ｎ、ファン２０の
下端と伝熱体１の放熱面１ｂとの距離Ｈ、ファン２０の
外径ｄ1の関係をＨ≧１００ｄ1／４ｎにすることによ
り、ファン２０出口における風量損失を０に近くして、
送風効率を良くしている。
下端と伝熱体１の放熱面１ｂとの距離Ｈ、ファン２０の
外径ｄ1の関係をＨ≧１００ｄ1／４ｎにすることによ
り、ファン２０出口における風量損失を０に近くして、
送風効率を良くしている。
【００３４】このように、この実施の形態における発熱
体冷却装置は非常に冷却効果が高いため、電動送風機１
８や放熱板を小型にできる。
体冷却装置は非常に冷却効果が高いため、電動送風機１
８や放熱板を小型にできる。
【００３５】
【発明の効果】第１の発明によれば、送風機からの送風
が均一に行なわれ、また、放熱フィン間の冷風の流れに
抵抗がなく、さらに、放熱フィンの表面に複数の突起を
放熱フィンでの風の流れる方向に対して交叉し、かつ、
隣接する放熱フィンの対向する面に形成された複数の突
起を互いにずらして配置するとともに、突起の高さを伝
熱体の内側から外側に向かって順次高くなるように形成
したので、熱伝達率の低い剥離領域をできるだけ狭く
し、剥離および再付着を繰り返し起こさせることで、熱
伝達率が向上し、飛躍的に冷却効果が向上し、また、放
熱フィン間に流入した風は放熱フィンの表面粘性により
外周側に進むにつれ流速が低下して熱回収が低下する
が、突起により熱伝達率を上げることができる。
が均一に行なわれ、また、放熱フィン間の冷風の流れに
抵抗がなく、さらに、放熱フィンの表面に複数の突起を
放熱フィンでの風の流れる方向に対して交叉し、かつ、
隣接する放熱フィンの対向する面に形成された複数の突
起を互いにずらして配置するとともに、突起の高さを伝
熱体の内側から外側に向かって順次高くなるように形成
したので、熱伝達率の低い剥離領域をできるだけ狭く
し、剥離および再付着を繰り返し起こさせることで、熱
伝達率が向上し、飛躍的に冷却効果が向上し、また、放
熱フィン間に流入した風は放熱フィンの表面粘性により
外周側に進むにつれ流速が低下して熱回収が低下する
が、突起により熱伝達率を上げることができる。
【００３６】
【００３７】
【００３８】第２の発明によれば、放熱フィンと送風機
との間に所定の間隙を設けたので、送風される空気が放
熱フィンの全体と接触し、冷却効果が向上する。
との間に所定の間隙を設けたので、送風される空気が放
熱フィンの全体と接触し、冷却効果が向上する。
【００３９】第３の発明によれば、送風ファンの下端と
伝熱体の上面との距離をＨ、送風ファンの外径をｄ1、
放熱フィンの内側の開口率をｎとしたとき、Ｈ＝１００
ｄ1／４ｎとなるように構成したので、送風効率が良
く、冷却効果が向上する。
伝熱体の上面との距離をＨ、送風ファンの外径をｄ1、
放熱フィンの内側の開口率をｎとしたとき、Ｈ＝１００
ｄ1／４ｎとなるように構成したので、送風効率が良
く、冷却効果が向上する。
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【図１】 この発明の実施の形態１における発熱体冷却
装置の上面図である。
装置の上面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における発熱体冷却
装置の縦断面図である。
装置の縦断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１における発熱体冷却
装置の底面図である。
装置の底面図である。
【図４】 電動送風機を取り外した状態の放熱板の上面
図である。
図である。
【図５】 半導体を取り外した状態の放熱板の底面図で
ある。
ある。
【図６】 従来の電子部品等の発熱体冷却装置の斜視図
である。
である。
【図７】 従来の発熱体冷却装置のカバーを外した状態
の内部構造図である。
の内部構造図である。
１ 伝熱体、２ 放熱フィン、２ｃ 内側突起、２ｄ
外側突起、３ 送風口、６ 取付座、７ 取付座、１４
取付ボス、１５ 取付ボス、１８ 電動送風機、２０
ファン。
外側突起、３ 送風口、６ 取付座、７ 取付座、１４
取付ボス、１５ 取付ボス、１８ 電動送風機、２０
ファン。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 塚原 広明
埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地
１ 三菱電機ホーム機器株式会社内
(72)発明者 今井 智久
埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地
１ 三菱電機ホーム機器株式会社内
(72)発明者 大島 孝夫
埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地
１ 三菱電機ホーム機器株式会社内
(72)発明者 加賀 邦彦
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
三菱電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−255858（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−102566（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−69954（ＪＰ，Ｕ)
実開 平６−45392（ＪＰ，Ｕ)
実用新案登録3008577（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/34 - 23/473
Claims (3)
- 【請求項１】 伝熱体の表面に複数の放熱フィンを設
け、前記伝熱体の表面に前記各放熱フィンの内側の端部
で囲まれる送風口を形成し、複数の湾曲した放熱フィン
を放射状に配設し、前記放熱フィンの表面に複数の突起
を前記放熱フィンでの風の流れる方向に対して交叉し、
かつ、隣接する放熱フィンの対向する面に形成された複
数の突起を互いにずらして配置するとともに、突起の高
さを伝熱体の内側から外側に向かって順次高くなるよう
に形成した放熱板と、この放熱板の送風口に対向して設
けられた送風ファンを有する送風機とを備えた発熱体冷
却装置。 - 【請求項２】 放熱フィンと送風機との間に所定の間隙
を設けたことを特徴とする請求項１記載の発熱体冷却装
置。 - 【請求項３】 送風ファンの下端と伝熱体の上面との距
離をＨ、前記送風ファンの外径をｄ1、放熱フィンの内
側の開口率をｎとしたとき、Ｈ＝１００ｄ1／４ｎとな
るように構成したことを特徴とする請求項１記載の発熱
体冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18799997A JP3403012B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 発熱体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18799997A JP3403012B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 発熱体冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131770A JPH1131770A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3403012B2 true JP3403012B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16215876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18799997A Expired - Fee Related JP3403012B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 発熱体冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403012B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000341902A (ja) * | 1999-05-26 | 2000-12-08 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | ヒートシンク付きファンモータ並びに小型扁平モータ |
| JP3591391B2 (ja) * | 1999-10-01 | 2004-11-17 | 三菱電機株式会社 | 制御装置 |
| US6778390B2 (en) * | 2001-05-15 | 2004-08-17 | Nvidia Corporation | High-performance heat sink for printed circuit boards |
| CN103179823A (zh) * | 2011-12-20 | 2013-06-26 | 彩捷光电股份有限公司 | 具辅助散热功能的接合装置 |
| JP6053396B2 (ja) * | 2012-08-27 | 2016-12-27 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| CN105756771B (zh) * | 2016-04-14 | 2018-02-06 | 安徽丰豪冷却系统有限公司 | 一种新型汽车散热器 |
| CN108037817A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-05-15 | 钦州学院 | 基于草鱼鱼鳞微观表面的微型散热器及其制造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3008577U (ja) | 1994-06-02 | 1995-03-20 | 株式会社小笠原プレシジョンラボラトリー | 強制空冷ヒートシンク |
-
1997
- 1997-07-14 JP JP18799997A patent/JP3403012B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3008577U (ja) | 1994-06-02 | 1995-03-20 | 株式会社小笠原プレシジョンラボラトリー | 強制空冷ヒートシンク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1131770A (ja) | 1999-02-02 |
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Legal Events
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