JP7133960B2 - assembled fins - Google Patents
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Description
本発明は、冷却風が供給される流路に形成された曲げに応じて冷却面が伸延する組み立てフィンに関するものである。
BACKGROUND OF THE
電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、近年、その冷却がより重要となっている。また、電子部品等の発熱体は、電子機器の小型化から、狭小空間に配置されることがある。狭小空間に配置された電子部品等の発熱体の冷却方法として、放熱フィンが使用されることがある。 2. Description of the Related Art Electronic parts such as semiconductor elements mounted in electrical and electronic equipment generate a large amount of heat due to high-density mounting and the like accompanying high functionality, and in recent years, cooling thereof has become more important. In addition, due to the miniaturization of electronic devices, heat generating bodies such as electronic components are sometimes arranged in narrow spaces. 2. Description of the Related Art Radiation fins are sometimes used as a method of cooling a heat generating body such as an electronic component arranged in a narrow space.
放熱フィンが使用された冷却装置として、例えば、円柱状の複数の放熱フィンを備えたヒートシンクにて、CPU、LSI、パワー半導体などの発熱素子を冷却することが提案されている(特許文献1)。 As a cooling device using heat radiation fins, for example, a heat sink provided with a plurality of cylindrical heat radiation fins is proposed to cool heating elements such as CPUs, LSIs, and power semiconductors (Patent Document 1). .
しかし、特許文献1で用いられている円柱状の放熱フィン、いわゆる、ピンフィンは、放熱フィンとしての表面積を増大させることが難しいので、冷却性能を十分に向上させることができない場合があるという問題があった。また、電子部品等の発熱体は、狭小空間、例えば、冷却風が供給される配管等の流路の湾曲部に配置されることがある。この場合、流路の湾曲部にピンフィンを設置すると、冷却風が湾曲部の外側に偏ってしまうので、湾曲部の内側と外側とで冷却性能が相違し、発熱体を十分には冷却できない。
However, since it is difficult to increase the surface area of the cylindrical heat radiation fins used in
また、ピンフィンの冷却性能を補うために、ピンフィンに平板状の放熱フィンをさらに取り付けることが行われる場合がある。平板状の放熱フィンをピンフィンに取り付ける方法としては、例えば、平板状の放熱フィンに貫通孔を設け、該貫通孔にピンフィンを嵌挿する方法が挙げられる。しかし、平板状の放熱フィンとピンフィンとの接触部では、バーリング加工が必要となるため、ピンフィンの径やピンピッチに制約があり、小型化に改善の余地がある。従って、ピンフィンに平板状の放熱フィンをさらに取り付けた冷却装置では、狭小空間に配置された電子部品等の発熱体に対応できない場合があった。 Moreover, in order to supplement the cooling performance of the pin fins, there are cases in which flat plate-shaped heat radiation fins are further attached to the pin fins. As a method of attaching the plate-shaped heat radiation fins to the pin fins, for example, a method of providing through holes in the plate-shaped heat radiation fins and inserting the pin fins into the through holes can be mentioned. However, since burring processing is required at the contact portion between the plate-shaped heat-dissipating fins and the pin fins, there are restrictions on the diameter and pin pitch of the pin fins, and there is room for improvement in miniaturization. Therefore, in some cases, the cooling device in which the plate-like heat radiation fins are further attached to the pin fins cannot cope with heat generating bodies such as electronic components arranged in a narrow space.
上記事情に鑑み、本発明は、狭小空間において、冷却風が供給される流路に曲げが形成された部位に設置されても、優れた冷却性能を発揮できるフィンを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a fin that can exhibit excellent cooling performance even when installed in a narrow space where a flow path to which cooling air is supplied is bent. .
本発明の態様は、第1の面と該第1の面から曲げ部を介して伸延した第2の面とを有するフィン部材が、複数連結された組み立てフィンであり、前記第2の面が、冷却風が供給される流路に形成された曲げに応じた非直線部を有する組み立てフィンである。 An aspect of the present invention is an assembly fin in which a plurality of fin members having a first surface and a second surface extending from the first surface via a bent portion are connected, and the second surface is , assembled fins having a non-linear portion corresponding to a bend formed in a flow path through which cooling air is supplied.
本発明の態様は、平面視において、前記非直線部の曲率半径(R1)が、前記流路の曲げの内側における曲率半径(R2)以上前記流路の曲げの外側における曲率半径(R3)以下である組み立てフィンである。 In an aspect of the present invention, in a plan view, the radius of curvature (R1) of the non-linear portion is greater than or equal to the radius of curvature (R2) on the inner side of the bend of the flow path and less than or equal to the radius of curvature (R3) on the outer side of the bend of the flow path. It is an assembled fin.
本明細書中、「平面視」とは、第1の面に対して、鉛直方向から視認した態様を意味する。 In the present specification, "planar view" means a state in which the first surface is viewed from a vertical direction.
本発明の態様は、少なくとも1つの前記フィン部材が、複数の第2の面を有する組み立てフィンである。 An aspect of the invention is the assembled fin, wherein at least one of said fin members has a plurality of second surfaces.
本発明の態様は、複数の前記フィン部材のうち、少なくとも1つの前記フィン部材が、他の前記フィン部材と異なる形状を有する組み立てフィンである。 An aspect of the present invention is an assembled fin in which at least one of the plurality of fin members has a shape different from that of the other fin members.
本発明の態様は、複数の前記フィン部材が、レーザー溶接で連結されている組み立てフィンである。 An aspect of the present invention is an assembly fin in which the plurality of fin members are connected by laser welding.
本発明の態様は、複数の前記フィン部材が、嵌合部で連結されている組み立てフィンである。 An aspect of the present invention is an assembled fin in which the plurality of fin members are connected by fitting portions.
本発明の態様は、複数の前記フィン部材が、シャフトで連結されている組み立てフィンである。 An aspect of the present invention is an assembly fin in which the plurality of fin members are connected by a shaft.
本発明の組み立てフィンの態様によれば、フィン部材の第2の面が、冷却風が供給される流路に形成された曲げに応じた非直線部を有することにより、狭小空間において、冷却風が供給される流路に曲げが形成された部位に、組み立てフィンが設置されても、優れた冷却性能を発揮できる。また、本発明の組み立てフィンの態様によれば、冷却面として機能する第2の面の肉厚を薄くすることができるので、小型化と軽量化が可能である。 According to the aspect of the assembled fin of the present invention, the second surface of the fin member has a non-linear portion corresponding to the bend formed in the flow path through which the cooling air is supplied, so that the cooling air can flow in a narrow space. Even if the assembled fins are installed at a portion where the flow path to which the heat is supplied is bent, excellent cooling performance can be exhibited. In addition, according to the assembled fin aspect of the present invention, the thickness of the second surface that functions as a cooling surface can be reduced, so that it is possible to reduce the size and weight of the fin.
本発明の態様によれば、第2の面の非直線部における曲率半径(R1)が、冷却風の流路の曲げ内側における曲率半径(R2)以上前記流路の曲げ外側における曲率半径(R3)以下であることにより、冷却風が流路の曲げ内側または曲げ外側に偏ってしまうことを防止できるので、優れた冷却性能を確実に発揮できる。 According to the aspect of the present invention, the radius of curvature (R1) at the non-linear portion of the second surface is greater than the radius of curvature (R2) at the inner side of the bend of the flow path of the cooling air (R3). ), it is possible to prevent the cooling air from being biased toward the inside or outside of the bend of the flow path, so that excellent cooling performance can be reliably exhibited.
本発明の態様によれば、フィン部材が複数の第2の面を有することにより、組み立てフィンの部品点数を低減できる。 According to this aspect of the invention, the fin member has a plurality of second surfaces, so that the number of parts of the assembled fin can be reduced.
以下に、本発明の第1実施形態例に係る組み立てフィンについて、図面を用いながら説明する。図1、2に示すように、第1実施形態例に係る組み立てフィン1は、複数のフィン部材11がフィン部材11の幅方向に連結されたものである。フィン部材11は、1つの第1の面12と第1の面12から曲げ部14を介して伸延した1つの第2の面13とを有している。フィン部材11では、第1の面12は平面状であり、第2の面13は、一枚板であり、薄板状となっている。第2の面13は、第1の面12に対して鉛直方向に立設されている。従って、フィン部材11の側面視の断面形状は、L字状となっている。
An assembled fin according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the assembled
組み立てフィン1では、第2の面13が所定の間隔にて並列に対向して配置されるように、また、第1の面12が連なった状態で接続されるように、複数のフィン部材11が連結されている。組み立てフィン1では、第2の面13が所定の間隔にて、複数立設されることで、複数の薄板からなる放熱フィン部が形成される。すなわち、第2の面13は、組み立てフィン1の放熱フィンとして機能する。一方、隣接する第1の面12が連なった状態で接触して配置されることで、プレート状の底面部が形成されている。第1の面12が連なったプレート状の底面部は、組み立てフィン1の受熱プレートとして機能する。
In the assembled
従って、プレート状の底面部を形成する第1の面12は、その先端部は隣接する他のフィン部材11の曲げ部14と当接しているのに対し、第2の面13の先端部(頂部)は自由端となっている。また、隣接する第2の面13の先端部間は、開放されている。さらに、隣接する第2の面13によって形成された一方の側端部間と他方の側端部間も、開放されている。開放されている一方の側端部から冷却風が組み立てフィン1内へ供給され、開放されている他方の側端部から冷却風が組み立てフィン1外へ排出される。
Therefore, the tip of the
組み立てフィン1では、それぞれのフィン部材11の第1の面12は、いずれも同じ幅であり、よって、いずれのフィン部材11も、相互に同じ幅となっている。また、それぞれのフィン部材11の曲げ部14の角度は、いずれも同じ角度である。上記から、第2の面13は、略等間隔に立設されている。なお、それぞれのフィン部材11の第2の面13は、いずれも同じ高さとなっている。
In the assembled
図1に示すように、組み立てフィン1は、流路100の内部空間のうち、湾曲部に設置される。組み立てフィン1が設置されている流路100に、冷却風が供給される。すなわち、流路100は、冷却風の流通経路である。図1では、第2の面13の長手方向が、流路の長手方向となっている。なお、本明細書中、「流路」とは、周方向(冷却風の流れ方向に対して直交方向)が閉鎖され、長手方向(冷却風の流れ方向)が開放または循環された空間である、冷却風の流通経路を意味する。
As shown in FIG. 1 , the
第2の面13は、流路100の湾曲部の曲げの程度に応じて、その長手方向が曲げられている。第2の面13の曲げは弧状でもよく、折り曲げでもよいが、組み立てフィン1の第2の面13では、第2の面13から鉛直方向に、所定の角度にて折り曲げられた折り曲げ部15が形成されている。組み立てフィン1では、同じフィン部材11であれば、折り曲げ部15の折り曲げ角度は略同じとなっている。
The
この折り曲げ部15が、第2の面13の非直線部16を形成している。第2の面13の折り曲げ部15は、第1の面12と第2の面13の境界部、すなわち、曲げ部14の位置から第2の面13の先端部まで直線状に伸延している。第2の面13には、複数(図1では3つ)の折り曲げ部15が設けられている。複数の折り曲げ部15から、フィン部材11に、流路100に形成された曲げに応じた非直線部16が形成されている。また、第2の面13に、流路100に形成された曲げに応じた非直線部16が形成されていることに対応して、第1の面12の平面視の形状は、流路100に形成された曲げに応じた非直線部16を有している。
This
組み立てフィン1では、各フィン部材11において、全折り曲げ部15が内接する仮想円の曲率半径(R1)は、いずれのフィン部材11でも、流路100湾曲部の最も内側における曲率半径(R2)以上流路100湾曲部の最も外側における曲率半径(R3)以下となっている。また、流路100の湾曲部外側方向に配置されたフィン部材11の曲率半径(R1)は、それよりも流路100の湾曲部内側方向に配置されたフィン部材11の曲率半径(R1)よりも大きくなっている。また、流路100の湾曲部内側から湾曲部外側へ向かうにつれて、フィン部材11の曲率半径(R1)が大きくなっている。従って、いずれのフィン部材11も、非直線部16の曲げの程度の点で、他のフィン部材11と異なる形状となっている。
In the assembled
フィン部材11同士の連結手段は、特に限定されないが、組み立てフィン1では、第1の面12の先端部から第1の面12と同一平面上に突出した凸部17と、凸部17と対向し且つ凸部17と嵌合可能な凹部18と、を用いた嵌合部にて、フィン部材11同士が連結されている。凹部18は、曲げ部14から第1の面12に沿って切り欠かれた切り欠き部である。組み立てフィン1では、それぞれのフィン部材11に、複数(図1、2では、2つ)の嵌合部が設けられている。一方のフィン部材11の凸部17を、該一方のフィン部材11と隣接する他方のフィン部材11の凹部18と嵌合することで、フィン部材11同士が連結、固定される。
Although the connecting means between the
フィン部材11は、平板状の薄板を折り曲げ加工する、すなわち、板金加工することで、製造することができる。フィン部材11が板金加工で製造されることで、冷却面として機能する第2の面13の肉厚を薄くすることができるので、組み立てフィン1をさらに小型化、軽量化することができる。また、隣接する第2の面13と第2の面13との間隔を狭く設定できるので、組み立てフィン1の放熱特性がさらに向上する。
The
図1に示すように、組み立てフィン1は、流路100の湾曲部に設置されることで、湾曲部に配置された冷却対象である発熱体101と熱的に接続される。フィン部材11の第2の面13が、流路100に形成された湾曲部の曲げに応じた曲げを有する非直線部16を有するので、流路100の湾曲部において、冷却風が、組み立てフィン1のそれぞれの第2の面13に沿って円滑に流通できる。従って、組み立てフィン1が流路100の湾曲部にて発熱体101と熱的に接続されると、それぞれの第2の面13の冷却性能が均一化されて、優れた冷却性能を発揮できる。
As shown in FIG. 1 , the
また、組み立てフィン1では、各フィン部材11の曲率半径(R1)は、いずれのフィン部材11でも、流路100湾曲部の最も内側における曲率半径(R2)以上流路100湾曲部の最も外側における曲率半径(R3)以下となっており、また、流路100の湾曲部内側から湾曲部外側へ向かうにつれて、フィン部材11の曲率半径(R1)が大きくなっている。従って、組み立てフィン1内において、冷却風が流路100の湾曲部内側または外側に偏ってしまうことを防止できるので、組み立てフィン1は、優れた冷却性能を確実に発揮できる。
Further, in the assembled
次に、本発明の第2実施形態例に係る組み立てフィンについて説明する。なお、第1実施形態例に係る組み立てフィンと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。 Next, an assembled fin according to a second embodiment of the invention will be described. The same components as those of the assembled fin according to the first embodiment will be described using the same reference numerals.
第1実施形態例に係る組み立てフィン1では、フィン部材11は、1つの第1の面12と第1の面12から曲げ部14を介して伸延した1つの第2の面13とを有していたが、これに代えて、図3、4に示すように、第2実施形態例に係る組み立てフィン2では、フィン部材21は、1つの第1の面12から曲げ部14を介して伸延した第2の面13が2つ形成されている。上記2つの第2の面13は、対向して位置している。従って、組み立てフィン2の形状は、コルゲート状となっている。
In the assembled
また、各第2の面13の先端部(底部)からは、第1の面12に対して略平行方向に平板状の延出部23が伸延している。延出部23は、第2の面13から外側へ伸延している。
A
図5に示すように、フィン部材21は、隣接するフィン部材21において、平面視にて延出部23が相互に重なり合う部位23-1と平面視にて延出部23が相互に重なり合わない部位23-2と有している。重なり合う部位23-1にて延出部23が接合されることで、隣接するフィン部材21が連結される。重なり合う部位23-1の接合手段としては、特に限定されないが、例えば、溶着を挙げることができ、具体例としては、レーザー溶接等を挙げることができる。
As shown in FIG. 5, in the
延出部23は、重なり合う部位23-1の外面と重なり合わない部位23-2の外面は、同一平面上に位置している。従って、延出部23を発熱体(図3~5では、図示せず)からの受熱部とする場合、組み立てフィン2と発熱体との熱的接続性が向上する。また、延出部23全体を重なり合う部位とはせずに、延出部23の一部領域のみを重なり合う部位23-1とすることで、発熱体から組み立てフィン2への熱伝導性を良好に維持できる。
In the extending
なお、組み立てフィン2では、フィン部材21の2つの第2の面13の頂部は、曲げ部14を介して第1の面12と連続しているので、第2の面13の頂部間は、同じフィン部材21では閉塞された部位であり、隣接したフィン部材21間では、開放された部位となっている。
In the assembled
また、第1実施形態例に係る組み立てフィン1では、フィン部材11ごとに、第2の面13は、いずれも同じ高さとなっていたが、これに代えて、図3に示すように、第2実施形態例に係る組み立てフィン2では、フィン部材21ごとに、第2の面13の高さが異なる態様となっている。組み立てフィン2では、流路(図3では、図示せず)の幅方向の側部に配置されたフィン部材21では、第2の面13の高さが相対的に低く、流路の幅方向の中央部へ向かうにつれて、フィン部材21の第2の面13の高さが高くなっていく態様となっている。
Further, in the assembled
上記態様により、流路が、例えば、径方向の断面形状が楕円である管材である場合でも、管材の内部空間全体に渡って、放熱フィンとして機能する第2の面13を配置することができる。従って、組み立てフィン2では、さらに優れた冷却性能を発揮できる。
According to the above-described aspect, even when the flow path is, for example, a tubular material having an elliptical cross-sectional shape in the radial direction, the
第2実施形態例に係る組み立てフィン2では、1つのフィン部材21が2つの第2の面13を有することにより、組み立てフィン2の部品点数を低減できる。また、第2実施形態例に係る組み立てフィン2でも、第1実施形態例に係る組み立てフィン1と同じく、流路の湾曲部にて発熱体と熱的に接続されると、それぞれの第2の面13の冷却性能が均一化されて、優れた冷却性能を発揮できる。
In the assembled
次に、第2実施形態例に係る組み立てフィン2を構成するフィン部材21の製造方法例について説明する。ここでは、板金加工によって、フィン部材21を製造する方法を例にとって説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
図6に示すように、第1の面12、第2の面13、延出部23となる部位を有する板金21’を用意する。板金21’には、流路の湾曲部に沿った曲げをフィン部材21に形成するために、なす角αの切り込み部が設けられている。まず、板金21’を折り曲げ線30、31に沿って、鉛直方向へ折り曲げ加工して、図7に示すフィン部材21の第1の面12と第2の面13を形成する。この時、なす角αにて対向する切り込み部の両縁部が当接し、連接した第2の面13が形成される。また、なす角αの切り込み部によって、連接した第2の面13に流路の湾曲部に沿った曲げを形成でき、結果、流路の湾曲部に沿った曲げをフィン部材21に付与できる。次に、板金21’を折り曲げ線32、33に沿って、外側へ鉛直に折り曲げ加工して、図7に示すフィン部材21の延出部23を形成できる。
As shown in FIG. 6, a sheet metal 21' having portions to be the
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。上記第1実施形態例に係る組み立てフィンでは、嵌合手段によってフィン部材同士が連結されていたが、フィン部材同士の連結手段は、特に限定されず、これに代えて、例えば、第2の面に貫通孔を設け、該貫通孔に支持棒を嵌挿することで、フィン部材同士が連結されていてもよい。上記支持棒としては、例えば、金属製部材やヒートパイプ等を挙げることができる。また、上記第2実施形態例に係る組み立てフィンでは、延出部の接合によってフィン部材同士が連結されていたが、これに代えて、上記のように、第2の面に支持棒を嵌挿することで、フィン部材同士が連結されていてもよい。第2実施形態例に係る組み立てフィンにおいて、支持棒にてフィン部材同士が連結されることにより、延出部の重なり合う部位を設ける必要がなくなるので、発熱体から組み立てフィンへの熱伝導性がさらに向上する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the assembled fin according to the first embodiment, the fin members are connected by the fitting means, but the means for connecting the fin members is not particularly limited. The fin members may be connected to each other by providing a through hole in the through hole and inserting the support rod into the through hole. Examples of the support rod include metal members and heat pipes. In addition, in the assembly fin according to the second embodiment, the fin members are connected to each other by joining the extending portions. By doing so, the fin members may be connected to each other. In the assembled fin according to the second embodiment, since the fin members are connected to each other by the supporting rod, there is no need to provide overlapping portions of the extension portions, so the thermal conductivity from the heating element to the assembled fin is further improved. improves.
上記第1実施形態例に係る組み立てフィンでは、放熱フィンとして機能する第2の面の高さは、いずれのフィン部材でも同じであったが、これに代えて、第2の面の高さが異なるフィン部材を用いてもよい。また、第2実施形態例に係る組み立てフィンでは、フィン部材ごとに、第2の面の高さが異なっていたが、これに代えて、第2の面の高さが同じでもよい。この場合、各フィン部材の第1の面が同一平面上に位置するので、第1の面を発熱体からの受熱部としてもよい。 In the assembled fins according to the first embodiment, the height of the second surface functioning as a heat radiating fin was the same for all fin members. Different fin members may be used. Also, in the assembled fin according to the second embodiment, the height of the second surface differs for each fin member, but instead of this, the height of the second surface may be the same. In this case, since the first surface of each fin member is positioned on the same plane, the first surface may be used as a heat receiving portion from the heating element.
上記各実施形態例に係る組み立てフィンでは、フィン部材ごとに幅方向の寸法は、同じであったが、これに代えて、所定のフィン部材の幅が、他のフィン部材とは異なる幅としてもよい。また、上記各実施形態例に係る組み立てフィンでは、第2の面は、第1の面に対して鉛直方向に立設されていたが、第1の面に対する第2の面の角度は、特に限定されず、90°でもよく、例えば、60°以上90°未満でもよい。 In the assembled fins according to the above embodiments, each fin member has the same dimension in the width direction, but instead of this, a predetermined fin member may have a width different from that of the other fin members. good. Also, in the assembled fins according to the above embodiments, the second surface is set upright with respect to the first surface, but the angle of the second surface with respect to the first surface is particularly It is not limited, and may be 90°, for example, 60° or more and less than 90°.
本発明の組み立てフィンは、冷却風が供給される流路に曲げが形成された部位に冷却対象である発熱体が設置されても、該発熱体に対して優れた冷却性能を発揮できるので、例えば、冷却風の経路が制限された狭小空間に設置された発熱体を冷却する分野で利用価値が高い。 The assembled fin of the present invention can exhibit excellent cooling performance for the heating element even if the heating element to be cooled is installed in a portion where the flow path to which the cooling air is supplied is bent. For example, it is highly useful in the field of cooling a heating element installed in a narrow space with a restricted cooling air path.
1、2 組み立てフィン
11、21 フィン部材
12 第1の面
13 第2の面
14 曲げ部
16 非直線部
Claims (7)
前記第2の面が、冷却風が供給される流路に形成された曲げに応じた非直線部を有し、
隣接する前記第1の面が連なった状態で接触して形成されたプレート状の底面部の全体が、前記流路の曲げ部に設置される組み立てフィン。 A fin member having a first surface and a second surface extending from the first surface via a bent portion is an assembly fin in which a plurality of fin members are connected,
the second surface has a non-linear portion corresponding to the bend formed in the flow path to which the cooling air is supplied ;
An assembly fin in which the entire plate-shaped bottom surface formed by connecting the adjacent first surfaces in contact with each other is installed at the bent portion of the flow path .
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