JP6132869B2 - heatsink - Google Patents

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JP6132869B2 JP2015078453A JP2015078453A JP6132869B2 JP 6132869 B2 JP6132869 B2 JP 6132869B2 JP 2015078453 A JP2015078453 A JP 2015078453A JP 2015078453 A JP2015078453 A JP 2015078453A JP 6132869 B2 JP6132869 B2 JP 6132869B2
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この発明は、例えば発熱素子を冷却するヒートシンクに関するものである。   The present invention relates to a heat sink for cooling a heat generating element, for example.

近年、CPU,LSI、パワー半導体素子等の発熱素子の発熱密度が増大し高温になることから、ヒートシンクに求められる放熱性能は年々高まっている。
ヒートシンクの放熱性能は、ヒートシンクに設けられた放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積が大きい程高くなる。
放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積は、隣接した、放熱フィン間の隙間の距離が小さい程大きくなるが、隣接した、各放熱フィン間の隙間にゴミ等が詰ることを防止するために、ヒートシンクの使用環境に応じて、放熱フィン間の隙間の距離に下限が設けられる場合がある。よって、放熱フィン間の隙間の制約内で、いかに放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積を大きくするかが、ヒートシンクの放熱性能向上の鍵となる。
従来、ヒートシンクとして、断面形状が正六角形のフィンを規則的に配列したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, since the heat generation density of heat generating elements such as CPUs, LSIs, and power semiconductor elements has increased and become high temperature, the heat dissipation performance required for heat sinks has been increasing year by year.
The heat radiation performance of the heat sink increases as the heat radiation area per unit volume of the heat radiation fin provided on the heat sink increases.
The heat dissipating area per unit volume of the heat dissipating fins increases as the distance between adjacent heat dissipating fins decreases. Depending on the usage environment, there may be a lower limit on the distance between the radiating fins. Therefore, how to increase the heat dissipating area per unit volume of the heat dissipating fin within the restriction of the gap between the heat dissipating fins is the key to improving the heat dissipating performance of the heat sink.
Conventionally, a heat sink in which regular hexagonal fins are regularly arranged is known (see, for example, Patent Document 1).

図17は、上記特許文献におけるヒートシンクの各放熱フィン3の配置を示す図である。
このヒートシンクでは、複数の放熱フィン3の配列は、風の方向である第1の方向に沿って、各放熱フィン3の正六角形の第1の辺の側壁面と第1の辺に対向する他の第4の辺の側壁面とが平行に整列し、かつ第1の方向に対して、各放熱フィンの正六角形の第1の辺に隣接する第2の辺が第1の辺に対してなす角度の第2の方向に沿って、第2の辺の側壁面と第2の辺に対向する第5の辺の側壁面とが平行に整列され、かつ第1の方向に対して、各放熱フィン3正六角形の第1の辺に隣接する第6の辺が第1の辺に対してなる角度の第3の方向に沿って、第6の辺の側壁面と第6の辺に対向する第3の辺の側壁面とが平行に整列されている。
FIG. 17 is a view showing the arrangement of the radiation fins 3 of the heat sink in the above-mentioned patent document.
In this heat sink, the arrangement of the plurality of radiating fins 3 is such that the side surfaces of the regular hexagonal first sides of the radiating fins 3 face the first side along the first direction which is the direction of the wind. The second side adjacent to the first side of the regular hexagon of each radiating fin is aligned with respect to the first side with respect to the first direction. The side wall surface of the second side and the side wall surface of the fifth side opposite to the second side are aligned in parallel along the second direction of the angle formed, and each side of the first direction Radiation fin 3 The sixth side adjacent to the first side of the regular hexagon faces the side wall surface of the sixth side and the sixth side along the third direction of the angle formed by the sixth side adjacent to the first side. The side wall surface of the third side is aligned in parallel.

特許第3840970号公報Japanese Patent No. 3840970

上記ヒートシンクでは、各放熱フィン3は、正六角形の第1〜第6辺の各々について、辺の側壁面の延長面上に隣りの放熱フィン3における対応する辺の側壁面が位置付けられており、そのため図18の斜線で示したように、隣接した放熱フィン3間で、空き領域7の面積が大きいため、放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積の向上には限界があるという問題点があった。   In the heat sink, for each of the first to sixth sides of the regular hexagon, the side surfaces of the corresponding sides of the adjacent radiation fins 3 are positioned on the extended surface of the side wall surface of the side, Therefore, as indicated by the hatched lines in FIG. 18, there is a problem that there is a limit to the improvement of the heat radiation area per unit volume of the heat radiation fin because the area of the empty area 7 is large between the adjacent heat radiation fins 3. .

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、ゴミ等が詰まることを防止するために設けられた隣接した放熱フィン間の距離の下限値を維持しつつ、放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積を大きくし、放熱性能を高くすることができるヒートシンクを得ることを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a problem, and while maintaining the lower limit of the distance between adjacent radiating fins provided to prevent clogging of dust, the radiating fins An object of the present invention is to obtain a heat sink capable of increasing the heat radiation area per unit volume and improving the heat radiation performance.

この発明に係るヒートシンクは、ベースに複数の放熱フィンが設けられたヒートシンクであって、
各前記放熱フィンは、断面形状が正多角形であり、
また隣接した前記放熱フィン同士は、互いに側面が全面対向し、かつ各互いに離間して対向した前記側面間の距離である側面間距離が等しく配置されている。
The heat sink according to the present invention is a heat sink in which a plurality of heat radiation fins are provided on a base,
Each of the radiating fins has a regular polygonal cross-sectional shape,
Further, the adjacent radiating fins are arranged such that the side surfaces face each other and the distance between the side surfaces, which is the distance between the side surfaces facing each other apart from each other, is equal.

この発明によれば、ゴミ等が詰まることを防止するために設けられたフィン側面間距離の下限値を維持しつつ、放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積を大きくし、放熱性能を高くすることができる。   According to this invention, while maintaining the lower limit of the distance between the fin side surfaces provided to prevent clogging of dust, etc., the heat radiation area per unit volume of the heat radiation fin is increased, and the heat radiation performance is enhanced. Can do.

この発明の実施の形態1のヒートシンクを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the heat sink of Embodiment 1 of this invention. 図1の放熱フィン及びベースを示す平面図である。It is a top view which shows the radiation fin and base of FIG. 図2のAの部位を拡大した図である。It is the figure which expanded the site | part of A of FIG. 図2のヒートシンクにおける放熱フィンを、紙面垂直方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the radiation fin in the heat sink of FIG. 2 in the paper surface perpendicular direction. 図1のヒートシンクにおける放熱フィンの外接円半径をr、フィン側面間距離をt、r/t=αと置いたとき、放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積からtを除した値の12α/(√3+α)(3+√3α)を縦軸に、αを横軸にとったグラフである。When the circumscribed radius of the heat dissipating fin in the heat sink of FIG. 1 is r, the distance between the fin side surfaces is t, and r / t = α, 12α / (value obtained by dividing t from the heat dissipating area per unit volume of the heat dissipating fin. This is a graph with √3 + α) (3 + √3α) on the vertical axis and α on the horizontal axis. この発明の実施の形態2のヒートシンクの放熱フィン及びベースを示す平面図である。It is a top view which shows the radiation fin and base of the heat sink of Embodiment 2 of this invention. 図6のBの部位を拡大した図である。It is the figure which expanded the site | part of B of FIG. 図6のヒートシンクにおける放熱フィンを、紙面垂直方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the radiation fin in the heat sink of FIG. 6 in the paper surface perpendicular | vertical direction. 図6のヒートシンクにおける放熱フィンの外接円半径をr、フィン側面間距離をt、r/t=αと置いたとき、放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積からtを除した値の8√2α/(2+√2α)を縦軸に、αを横軸にとったグラフである。In the heat sink of FIG. 6, when the circumscribed radius of the radiating fin is r, the distance between the fin side surfaces is t, and r / t = α, 8√2α which is a value obtained by dividing t from the radiating area per unit volume of the radiating fin. / (2 + √2α) is a graph with 2 on the vertical axis and α on the horizontal axis. この発明の実施の形態3のヒートシンクの放熱フィン及びベースを示す平面図である。It is a top view which shows the radiation fin and base of the heat sink of Embodiment 3 of this invention. 図10のCの部位を拡大した図である。It is the figure which expanded the site | part of C of FIG. 図10のヒートシンクにおける放熱フィンを、紙面垂直方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the radiation fin in the heat sink of FIG. 10 in the paper surface perpendicular | vertical direction. 図10のヒートシンクにおける放熱フィンの外接円半径をr、フィン側面間距離をt、r/t=αと置いたとき、放熱フィンの単位体積当たりの放熱面積からtを除した値の4α/(α+1)を縦軸に、αを横軸にとったグラフである。When the circumscribed radius of the heat dissipating fin in the heat sink of FIG. 10 is r, the distance between the fin side surfaces is t, and r / t = α, 4α / (value obtained by dividing t from the heat dissipating area per unit volume of the heat dissipating fin. α + 1) is a graph with 2 on the vertical axis and α on the horizontal axis. この発明の実施の形態4のヒートシンクにおける放熱フィンを示す平面図である。It is a top view which shows the radiation fin in the heat sink of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5のヒートシンクにおける放熱フィンを示す平面図である。It is a top view which shows the radiation fin in the heat sink of Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6のヒートシンクにおける放熱フィンを示す平面図である。It is a top view which shows the radiation fin in the heat sink of Embodiment 6 of this invention. 従来のヒートシンクの放熱フィンの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the radiation fin of the conventional heat sink. 図17のヒートシンクの放熱フィンが無い空き領域を斜線で示した図である。It is the figure which showed the empty area | region without the radiation fin of the heat sink of FIG. 17 with the oblique line.

以下、この発明に係るヒートシンクの各実施の形態について図に基いて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。   Hereinafter, embodiments of the heat sink according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1のヒートシンクを示す分解斜視図である。
このヒートシンクは、発熱素子1が表面に設置されたベース2と、このベース2の裏面に設けられた複数の放熱フィン3と、ベース2を収納したジャケット4と、このジャケット4の対向した側面にそれぞれ設けられた冷媒入口部5、及び冷媒出口部6と、を備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a heat sink according to Embodiment 1 of the present invention.
The heat sink includes a base 2 on which the heating element 1 is installed, a plurality of radiating fins 3 provided on the back surface of the base 2, a jacket 4 in which the base 2 is accommodated, and a side surface facing the jacket 4. A refrigerant inlet portion 5 and a refrigerant outlet portion 6 are provided.

このヒートシンクでは、冷媒は、図1の矢印イに示すように、冷媒入口部5を通って、ジャケット4とベース2との間の空間に入る。この空間内では、冷媒は、発熱素子1から受熱した放熱フィン3と熱交換し、放熱フィン3を通じて発熱素子1は冷却される。放熱フィン3との熱交換により受熱した冷媒は、そのまま冷媒出口部6を通じてヒートシンクの外部に排出される。
なお、冷媒は液体、気体、気液混合体を問わない。また、ヒートシンクが設置される環境によっては、ジャケット4は必ずしも必要ではなく、省略してもよい。
In this heat sink, the refrigerant enters the space between the jacket 4 and the base 2 through the refrigerant inlet 5 as shown by an arrow A in FIG. In this space, the refrigerant exchanges heat with the heat radiating fins 3 that have received heat from the heat generating elements 1, and the heat generating elements 1 are cooled through the heat radiating fins 3. The refrigerant that has received heat by heat exchange with the heat radiating fins 3 is directly discharged to the outside of the heat sink through the refrigerant outlet portion 6.
The refrigerant may be liquid, gas, or gas-liquid mixture. Further, depending on the environment in which the heat sink is installed, the jacket 4 is not necessarily required and may be omitted.

図2は、図1の放熱フィン3及びベース2を示す平面図、図3は図2のAの部位を拡大した図である。
この放熱フィン3は、断面形状が外接円半径rの正六角形である。放熱フィン3の配置は、1つの放熱フィン3の周囲に6つの放熱フィン3が隣接して配置されている。一つの放熱フィン3の各辺は、周囲の各放熱フィン3のそれぞれの辺と対向している。
互いに側面が全面対向し、かつ互いに離間して対向した側面間の距離を側面間距離と呼び、この値がtである。
FIG. 2 is a plan view showing the radiation fins 3 and the base 2 in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
The radiating fin 3 is a regular hexagon having a circumscribed circle radius r in cross-sectional shape. The heat dissipating fins 3 are arranged such that six heat dissipating fins 3 are adjacent to each other around one heat dissipating fin 3. Each side of one radiating fin 3 faces each side of each surrounding radiating fin 3.
The distance between the side surfaces that face each other and face each other at a distance is called the distance between the side surfaces, and this value is t.

なお、放熱フィン3は、角部に角R(丸み)を形成してもよい。この場合は、外接円半径rは、角Rが付く前の放熱フィン3の断面形状に対する外接円半径とすればよい。
また、放熱フィン3は、ベース2から垂直方向にテーパーを付けてもよい。この場合は、側面間距離tは、テーパーの付いた放熱フィン3での平均高さ(例えば、放熱フィン3が直線状に傾斜していた場合には、その中間部での高さ)における側面間距離とすればよい。
In addition, the radiation fin 3 may form a corner R (roundness) at the corner. In this case, the circumscribed circle radius r may be a circumscribed circle radius with respect to the cross-sectional shape of the radiation fin 3 before the corner R is attached.
Further, the heat radiating fins 3 may be tapered from the base 2 in the vertical direction. In this case, the distance t between the side surfaces is the side surface at the average height of the tapered fin 3 (for example, the height at the intermediate portion when the radiator fin 3 is linearly inclined). What is necessary is just a distance.

図4は、図2の放熱フィン3を紙面垂直方向に視た模式図、図5は、実施の形態1のヒートシンクにおける放熱フィン3の外接円半径をr、フィン側面間距離をt、r/t=αと置いたとき、放熱フィン3の単位体積当たりの放熱面積からtを除した値の12α/(√3+α)(3+√3α)を縦軸に、αを横軸にとったグラフである。
図4より、放熱フィン3の高さをhと置くと、図4の点線で囲まれた領域である、放熱フィン3の繰り返し単位の領域の放熱フィン3の体積は、(1)式で表すことができる。
FIG. 4 is a schematic view of the heat dissipating fin 3 of FIG. 2 as viewed in the direction perpendicular to the paper surface. FIG. 5 shows the circumscribed radius of the heat dissipating fin 3 in the heat sink of Embodiment 1 as r, the distance between the fin side surfaces as t, r / When t = α, 12α / (√3 + α) (3 + √3α), which is the value obtained by dividing t from the heat radiation area per unit volume of the radiation fin 3, is plotted on the vertical axis, and α is plotted on the horizontal axis. It is a graph.
From FIG. 4, when the height of the heat radiating fin 3 is set to h, the volume of the heat radiating fin 3 in the region of the repeating unit of the heat radiating fin 3, which is the region surrounded by the dotted line in FIG. be able to.

(√3+α)(3+√3α)h・・・・(1)   (√3 + α) (3 + √3α) h (1)

また、放熱フィン3から冷媒への放熱が側面からなされるものとすると、放熱フィン3の繰り返し単位の中にある放熱面積は、(2)式で表すことができる。   Further, assuming that heat is radiated from the heat radiating fins 3 to the refrigerant from the side, the heat radiating area in the repeating unit of the heat radiating fins 3 can be expressed by equation (2).

12rh・・・・(2)   12rh ... (2)

式(1)、式(2)より、放熱フィン3の繰り返し単位の領域での単位体積当たりの放熱面積は、
12rh/{(√3r+t)(3r+√3t)h}
=(1/t){12α/(√3+α)(3+√3α)}・・・・(3)
ただし、α=r/tとする。
From Formula (1) and Formula (2), the heat radiation area per unit volume in the repeating unit region of the heat radiation fin 3 is
12 rh / {(√3r + t) (3r + √3t) h}
= (1 / t) {12α / (√3 + α) (3 + √3α)} (3)
However, α = r / t.

式(3)より、任意のtに対し12α/{(√3+α)(3+√3α)}が最大値をとるとき、そのtにおける単位体積当たりの放熱フィン3の放熱面積は最大となることが分かる。
なお、図5より、12α/{(√3+α)(3+√3α)}は、α=1.7で最大値1.0をとる。 さらに、式(3)より、単位体積当たりの表面積が最大値の70%〜100%となるαの範囲を求めると、0.506≦α≦5.93であり、α=t/rの関係から、0.169t≦r≦1.98tと変形することができる。
From equation (3), when 12α / {(√3 + α) (3 + √3α)} takes a maximum value for an arbitrary t, the heat dissipating area of the heat dissipating fin 3 per unit volume at that t is the maximum. I understand that
From FIG. 5, 12α / {(√3 + α) (3 + √3α)} has a maximum value of 1.0 when α = 1.7. Further, when the range of α in which the surface area per unit volume is 70% to 100% of the maximum value is obtained from the equation (3), 0.506 ≦ α ≦ 5.93, and α = t / r relationship Therefore, it can be modified as 0.169t ≦ r ≦ 1.98t.

以上から、任意の側面間距離tに対し、放熱フィン3の外接円筒半径rの範囲を0.169t≦r≦1.98tとすることで、放熱フィン3の繰り返し単位の領域での単位体積当たりの放熱面積を最大値の70%〜100%とすることができるため、ゴミ等が詰まることを防止するために設けられた側面間距離tの下限値の制約が設定されている場合であっても、その制約内で特に放熱性能を向上させることができる。   From the above, by setting the circumscribed cylindrical radius r of the radiating fin 3 to be 0.1169t ≦ r ≦ 1.98t with respect to an arbitrary distance t between side surfaces, per unit volume in the region of the repeating unit of the radiating fin 3 Since the heat radiation area can be set to 70% to 100% of the maximum value, the restriction on the lower limit of the distance t between the side surfaces provided to prevent clogging of dust and the like is set. However, the heat radiation performance can be particularly improved within the constraints.

実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2のヒートシンクおいて、放熱フィン3が設けられたベース2を示す平面図、図7は、図6のBの部位を拡大した図である。
この実施の形態2における放熱フィン3は、断面形状が外接円半径がrの正方形であり、放熱フィン3の配置は、1つの放熱フィン3の周囲に4つの放熱フィン3が隣接しており、隣接する放熱フィン3同士の側面間距離がtである配置である。
他の構成は実施の形態1のヒートシンクと同じである。
Embodiment 2. FIG.
6 is a plan view showing the base 2 provided with the radiation fins 3 in the heat sink according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 is an enlarged view of a portion B in FIG.
The radiating fin 3 in the second embodiment is a square with a cross-sectional shape of a circumscribed circle radius r, and the radiating fin 3 is arranged such that four radiating fins 3 are adjacent to one radiating fin 3, In this arrangement, the distance between the side surfaces of adjacent radiating fins 3 is t.
Other configurations are the same as those of the heat sink of the first embodiment.

なお、放熱フィン3は、角部に角R(丸み)を形成してもよい。この場合は、外接円半径rは、角Rが付く前の放熱フィン3の断面形状に対する外接円半径とすればよい。
また、放熱フィン3は、ベース2から垂直方向にテーパーを付けてもよい。この場合は、側面間距離tは、テーパーの付いた放熱フィン3の平均高さ(例えば、放熱フィン3が直線状に傾斜していた場合には、その中間部での高さ)における側面間距離とすればよい。
In addition, the radiation fin 3 may form a corner R (roundness) at the corner. In this case, the circumscribed circle radius r may be a circumscribed circle radius with respect to the cross-sectional shape of the radiation fin 3 before the corner R is attached.
Further, the heat radiating fins 3 may be tapered from the base 2 in the vertical direction. In this case, the distance t between the side surfaces is the distance between the side surfaces at the average height of the tapered radiating fins 3 (for example, the height at the intermediate portion when the radiating fins 3 are linearly inclined). It may be a distance.

図8は、実施の形態2のヒートシンクにおける放熱フィン3を、紙面垂直方向に視た模式図である。
図9は、放熱フィン3の外接円半径をr、フィン側面間距離をt、r/t=αと置いたとき、放熱フィン3の単位体積当たりの放熱面積からtを除した値の8√2α/(2+√2α)を縦軸に、αを横軸にとったグラフである。
FIG. 8 is a schematic view of the radiating fins 3 in the heat sink of the second embodiment when viewed in the direction perpendicular to the paper surface.
FIG. 9 shows a value obtained by dividing t from the heat radiation area per unit volume of the heat radiation fin 3 when the circumscribed radius of the heat radiation fin 3 is r, the distance between the fin side surfaces is t, and r / t = α. 2α / (2 + √2α) 2 is a graph with 2 on the vertical axis and α on the horizontal axis.

放熱フィン3の高さをhと置くと、放熱フィン3の繰り返し単位の領域の体積は(4)式で表される。   When the height of the radiating fin 3 is set to h, the volume of the region of the repeating unit of the radiating fin 3 is expressed by equation (4).

(2+√2α)h・・・・(4) (2 + √2α) 2 h (4)

また、放熱フィン3から冷媒への放熱が側面からなされるものとすると、放熱フィン3の繰り返し単位の中にある放熱面積は、(5)式で表される。   Further, assuming that heat is radiated from the radiating fins 3 to the refrigerant from the side, the radiating area in the repeating unit of the radiating fins 3 is expressed by the equation (5).

8√2rh・・・・(5)   8√2rh ... (5)

式(4)、式(5)より、放熱フィン3の繰り返し単位の領域での単位体積当たりの放熱フィン3の放熱面積は、(6)式で表される。   From the equations (4) and (5), the heat radiation area of the heat radiation fin 3 per unit volume in the repetitive unit region of the heat radiation fin 3 is expressed by the equation (6).

8√2rh/{(2+√2α)h}
=(1/t){8√2α/(2+√2α)}・・・・(6)
ただし、α=r/tとする。
8√2 rh / {(2 + √2α) 2 h}
= (1 / t) {8√2α / (2 + √2α) 2 } (6)
However, α = r / t.

式(6)より、任意のtに対し8√2α/(2+√2α)が最大値をとるとき、そのtにおける単位体積当たりの放熱フィン3の放熱面積は最大となることが分かる。
なお、図9より、8√2α/(2+√2α)はα=1.39のとき、最大値1.0をとる。 さらに、式(6)より、放熱フィン3の単位体積当たりの表面積が最大値の70%〜100%となるαの範囲を求めると、0.413≦α≦4.84であり、α=t/rの関係から、0.207t≦r≦2.42tと変形することができる。
From equation (6), it can be seen that when 8√2α / (2 + √2α) 2 takes the maximum value for an arbitrary t, the heat dissipating area of the heat dissipating fin 3 per unit volume at that t is maximized.
From FIG. 9, 8√2α / (2 + √2α) 2 takes a maximum value of 1.0 when α = 1.39. Furthermore, when the range of α in which the surface area per unit volume of the radiating fin 3 is 70% to 100% of the maximum value is obtained from Equation (6), 0.413 ≦ α ≦ 4.84, and α = t From the relationship of / r, it can be transformed to 0.207t ≦ r ≦ 2.42t.

以上から、任意の側面間距離tに対し、放熱フィン3の外接円筒半径rの範囲を0.207t≦r≦2.42tとすることで、放熱フィン3の単位体積当たりの放熱面積を最大値の70%〜100%とすることができるため、放熱フィン3間の隙間である側面間距離tに、ゴミ等が詰まることを防止するために設けられた下限値の制約が設定されている場合であっても、その制約内で特に放熱性能を向上させることができる。
放熱フィン3の単位体積当たりの放熱面積が大きくなることにより、ヒートシンクの放熱性能が高くなる。
From the above, the heat radiation area per unit volume of the radiation fin 3 can be maximized by setting the range of the circumscribed cylinder radius r of the radiation fin 3 to 0.207t ≦ r ≦ 2.42t with respect to an arbitrary distance t between side surfaces. When the restriction of the lower limit value provided in order to prevent clogging with dust etc. is set in the distance t between the side surfaces, which is the gap between the radiating fins 3, Even so, the heat dissipation performance can be particularly improved within the constraints.
Since the heat radiation area per unit volume of the heat radiation fin 3 is increased, the heat radiation performance of the heat sink is improved.

実施の形態3.
図10は、この発明の実施の形態3のヒートシンクおいて、放熱フィン3が設けられたベース2を示す平面図、図11は、図10のCの部位を拡大した図である。
この実施の形態3における放熱フィン3は、外接円半径がrの正三角形であり、放熱フィン3の配置は、1つの放熱フィン3の周囲に3つの放熱フィン3が隣接しており、隣接する放熱フィン3同士の側面間距離がtである配置である。
他の構成は、実施の形態1のヒートシンクと同じである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 10 is a plan view showing the base 2 provided with the radiation fins 3 in the heat sink of Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 11 is an enlarged view of a portion C in FIG.
The radiating fins 3 in the third embodiment are equilateral triangles having a circumscribed circle radius of r, and the radiating fins 3 are arranged so that three radiating fins 3 are adjacent to each other around one radiating fin 3. In this arrangement, the distance between the side surfaces of the radiation fins 3 is t.
Other configurations are the same as those of the heat sink of the first embodiment.

なお、放熱フィン3は、角部に角R(丸み)を形成してもよい。この場合は、外接円半径rは、角Rが付く前の放熱フィン3の断面形状に対する外接円半径とすればよい。
また、放熱フィン3は、ベース2から垂直方向にテーパーを付けてもよい。この場合は、側面間距離tは、テーパーの付いた放熱フィン3の平均高さ(例えば、放熱フィン3が直線状に傾斜していた場合には、その中間部での高さ)における側面間距離とすればよい。
In addition, the radiation fin 3 may form a corner R (roundness) at the corner. In this case, the circumscribed circle radius r may be a circumscribed circle radius with respect to the cross-sectional shape of the radiation fin 3 before the corner R is attached.
Further, the heat radiating fins 3 may be tapered from the base 2 in the vertical direction. In this case, the distance t between the side surfaces is the distance between the side surfaces at the average height of the tapered radiating fins 3 (for example, the height at the intermediate portion when the radiating fins 3 are linearly inclined). It may be a distance.

図12は、実施の形態3のヒートシンクにおける放熱フィン3を、紙面垂直方向に見た模式図である。
図13は、実施の形態3のヒートシンクにおける放熱フィン3の外接円半径をr、フィン側面間距離をt、r/t=αと置いたとき、放熱フィン3の単位体積当たりの放熱面積からtを除した値の4α/(α+1)を縦軸に、αを横軸にとったグラフである。
FIG. 12 is a schematic view of the radiating fins 3 in the heat sink of Embodiment 3 as viewed in the direction perpendicular to the paper surface.
FIG. 13 shows the relationship between the radiation area per unit volume of the radiation fin 3 and t when the circumscribed radius of the radiation fin 3 in the heat sink of Embodiment 3 is r, the distance between the fin side surfaces is t, and r / t = α. 4 is a graph in which 4α / (α + 1) 2 of the value obtained by dividing is taken on the vertical axis and α is taken on the horizontal axis.

放熱フィン高さをhと置くと、放熱フィン3の繰り返し単位の領域の体積は、(7)式で表される。   When the height of the radiating fin is set to h, the volume of the region of the repeating unit of the radiating fin 3 is expressed by equation (7).

(3r+3t)(√3r+√3t)h・・・・(7)   (3r + 3t) (√3r + √3t) h (7)

また、放熱フィン3から冷媒への放熱が側面からなされるものとすると、放熱フィン3の繰り返し単位の中にある放熱面積は、(8)式で表される。   Further, assuming that heat is radiated from the radiating fins 3 to the refrigerant from the side, the radiating area in the repeating unit of the radiating fins 3 is expressed by equation (8).

12√3rh …(8)   12√3 rh (8)

式(7)、式(8)より、単位体積当たりの放熱面積は、(9)式で表される。   From Formula (7) and Formula (8), the heat radiation area per unit volume is represented by Formula (9).

12√3rh/{(3r+3t)(√3r+√3t)h}
=(1/t){4α/(α+1)}・・・・(9)
ただし、α=r/t
12√3 rh / {(3r + 3t) (√3r + √3t) h}
= (1 / t) {4α / (α + 1) 2 } (9)
Where α = r / t

式(9)より、任意のフィン側面間距離tに対し4α/(α+1)が最大値をとるとき、そのtにおける単位体積当たりの放熱面積は最大となることが分かる。
なお、図13より、4α/(α+1)はα=0.987のとき、最大値1.0をとる。
さらに、式(9)より、単位体積当たりの表面積が最大値の70%〜100%となるαの範囲を求めると、0.292≦α≦3.42であり、α=t/rの関係から、0.292t≦r≦3.42tと変形することができる。
From equation (9), it can be seen that when 4α / (α + 1) 2 takes the maximum value for a given fin side surface distance t, the heat radiation area per unit volume at that t is maximized.
From FIG. 13, 4α / (α + 1) 2 takes a maximum value of 1.0 when α = 0.987.
Furthermore, when the range of α in which the surface area per unit volume is 70% to 100% of the maximum value is obtained from the equation (9), 0.292 ≦ α ≦ 3.42, and α = t / r relationship Therefore, it can be modified as 0.292t ≦ r ≦ 3.42t.

以上から、任意の隣接した放熱フィン間の隙間であるフィン側面間距離tに対し、放熱フィン3の外接円筒半径rの範囲を0.292t≦r≦3.42tとすることで、単位体積当たりの放熱面積を最大値の70%〜100%とすることができる。
そのため、フィン側面間隙間tに、ゴミ等が詰まることを防止するために設けられた下限値の制約が設定されている場合であっても、その制約内で放熱フィン3の無い空き領域を最小限に留めることができ、放熱フィン3の単位体積当たりの放熱面積を大きくすることができ、ヒートシンクの放熱性能が高くなる。
From the above, by setting the range of the circumscribed cylinder radius r of the radiation fin 3 to 0.292 t ≦ r ≦ 3.42 t with respect to the distance t between the fin side surfaces, which is a gap between any adjacent radiation fins, per unit volume The heat radiation area can be 70% to 100% of the maximum value.
Therefore, even when a lower limit constraint is provided in order to prevent dust and the like from being clogged in the gap t between the fin side surfaces, the empty area without the radiation fin 3 is minimized within the constraint. The heat radiation area per unit volume of the radiation fin 3 can be increased, and the heat radiation performance of the heat sink is improved.

実施の形態4.
図14は、この発明の実施の形態4のヒートシンクの放熱フィン3を示す平面図である。
この実施の形態4の放熱フィン3は、断面正六角形状であって、その側面には凹凸部3aが形成されている。
他の構成は、実施の形態1のヒートシンクと同じである。
この実施の形態のヒートシンクによれば、放熱フィン3の側面に凹凸部3aが設けられているので、隣接した放熱フィン3間を流れる冷媒の流れが撹拌され、実施の形態1のヒートシンクと比較して更に放熱が促進される。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 14 is a plan view showing heat radiation fin 3 of the heat sink according to the fourth embodiment of the present invention.
The radiating fin 3 of the fourth embodiment has a regular hexagonal cross section, and has an uneven portion 3a on its side surface.
Other configurations are the same as those of the heat sink of the first embodiment.
According to the heat sink of this embodiment, since the uneven portion 3a is provided on the side surface of the radiation fin 3, the flow of the refrigerant flowing between the adjacent radiation fins 3 is agitated, and compared with the heat sink of the first embodiment. Heat dissipation is further promoted.

実施の形態5.
図15は、この発明の実施の形態5のヒートシンクの放熱フィン3を示す平面図である。
この実施の形態5の放熱フィン3は、断面正三角形状であって、その側面には凹凸部3aが形成されている。
他の構成は、実施の形態3のヒートシンクと同じである。
この実施の形態のヒートシンクによれば、放熱フィン3の側面に凹凸部3aが設けられているので、隣接した放熱フィン3間を流れる冷媒の流れが撹拌され、実施の形態3のヒートシンクと比較して更に放熱が促進される。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 15 is a plan view showing heat radiation fin 3 of the heat sink according to the fifth embodiment of the present invention.
The heat radiating fin 3 of the fifth embodiment has a regular triangular cross section, and has a concavo-convex portion 3a on its side surface.
Other configurations are the same as those of the heat sink of the third embodiment.
According to the heat sink of this embodiment, since the uneven portion 3a is provided on the side surface of the radiation fin 3, the flow of the refrigerant flowing between the adjacent radiation fins 3 is agitated, compared with the heat sink of the third embodiment. Heat dissipation is further promoted.

実施の形態6.
図16は、この発明の実施の形態6のヒートシンクの放熱フィン3を示す平面図である。
この実施の形態6の放熱フィン3は、断面正四角形状であって、その側面には凹凸部3aが形成されている。
この実施の形態のヒートシンクによれば、放熱フィン3の側面に凹凸部3aが設けられているので、隣接した放熱フィン3間を流れる冷媒の流れが撹拌され、実施の形態2のヒートシンクと比較して更に放熱が促進される。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 16 is a plan view showing heat radiation fin 3 of the heat sink according to the sixth embodiment of the present invention.
The radiating fin 3 of the sixth embodiment has a regular quadrangular cross section, and an uneven portion 3a is formed on the side surface thereof.
According to the heat sink of this embodiment, since the uneven portion 3a is provided on the side surface of the radiation fin 3, the flow of the refrigerant flowing between the adjacent radiation fins 3 is agitated, compared with the heat sink of the second embodiment. Heat dissipation is further promoted.

なお、各実施の形態では、断面形状がそれぞれ六角形状、四角形、三角形の場合について説明したが、この発明は、断面が正多角形である放熱フィンであればよく、他にも例えば八角形状であってもよい。   In each of the embodiments, the case where the cross-sectional shape is a hexagonal shape, a quadrangular shape, and a triangular shape has been described. However, the present invention may be any heat dissipating fin having a regular polygonal cross section. There may be.

1 発熱素子、2 ベース、3 放熱フィン、3a 凹凸部、3b 第1貫通穴、3c 第2貫通穴、4 ジャケット、5 冷媒入口、6 冷媒出口、7 空き領域、8 ブロック、8a 小ブロック。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating element, 2 base, 3 radiation fin, 3a uneven | corrugated | grooved part, 3b 1st through-hole, 3c 2nd through-hole, 4 jacket, 5 refrigerant | coolant inlet, 6 refrigerant | coolant outlet, 7 vacant area, 8 blocks, 8a small block.

Claims (3)

ベースに複数の放熱フィンが設けられたヒートシンクであって、
各前記放熱フィンは、断面形状が正多角形であり、
また隣接した前記放熱フィン同士は、互いに側面が全面対向し、かつ各互いに離間して対向した前記側面間の距離である側面間距離が等しく配置されており、
前記放熱フィンの前記断面形状は、外接円半径がrである正六角形であり、前記側面間距離がtのとき、前記外接円半径rと前記側面間距離tとの間で、
0.169t≦r≦1.98tが成立するヒートシンク。
A heat sink having a plurality of heat dissipating fins on the base,
Each of the radiating fins has a regular polygonal cross-sectional shape,
Further, the adjacent radiating fins are arranged such that the side surfaces are opposite to each other and the distance between the side surfaces, which is the distance between the side surfaces facing each other apart from each other, is equal.
The cross-sectional shape of the radiating fin is a regular hexagon having a circumscribed circle radius of r, and when the distance between the side surfaces is t, between the circumscribed circle radius r and the distance between the side surfaces t,
A heat sink satisfying 0.169t ≦ r ≦ 1.98t.
ベースに複数の放熱フィンが設けられたヒートシンクであって、
各前記放熱フィンは、断面形状が正多角形であり、
また隣接した前記放熱フィン同士は、互いに側面が全面対向し、かつ各互いに離間して対向した前記側面間の距離である側面間距離が等しく配置されており、
前記放熱フィンの断面形状は、外接円半径がrである正三角形であり、前記側面間距離がtのとき、前記外接円半径rと前記側面間距離tとの間で、
0.292t≦r≦3.42tが成立するヒートシンク。
A heat sink having a plurality of heat dissipating fins on the base,
Each of the radiating fins has a regular polygonal cross-sectional shape,
Further, the adjacent radiating fins are arranged such that the side surfaces are opposite to each other and the distance between the side surfaces, which is the distance between the side surfaces facing each other apart from each other, is equal.
The cross-sectional shape of the radiation fin is an equilateral triangle having a circumscribed circle radius of r, and when the distance between the side surfaces is t, between the circumscribed circle radius r and the distance between the side surfaces t,
A heat sink satisfying 0.292t ≦ r ≦ 3.42t.
前記放熱フィンの前記側面には、凹凸部が形成されている請求項1又は請求項2に記載のヒートシンク。 Wherein the said side of the heat radiating fins, the heat sink according to claim 1 or claim 2 uneven portion is formed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017195270A1 (en) * 2016-05-10 2018-08-02 三菱電機株式会社 heatsink

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11129310B2 (en) 2018-11-22 2021-09-21 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module, vehicle and manufacturing method
JP7042857B2 (en) * 2020-02-07 2022-03-28 三菱電機株式会社 Power converter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09162333A (en) * 1995-12-07 1997-06-20 Janome Sewing Mach Co Ltd Heat sink for lsi
JP2004103734A (en) * 2002-09-06 2004-04-02 Furukawa Electric Co Ltd:The Heat sink and method for manufacturing the same
JPWO2012157247A1 (en) * 2011-05-16 2014-07-31 富士電機株式会社 Semiconductor module cooler
JP5878352B2 (en) * 2011-12-08 2016-03-08 昭和電工株式会社 heatsink

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017195270A1 (en) * 2016-05-10 2018-08-02 三菱電機株式会社 heatsink
US10809017B2 (en) 2016-05-10 2020-10-20 Mitsubishi Electric Corporation Heat sink with projection and recess shaped fins

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