JP2003017878A - Heat sink - Google Patents
Heat sinkInfo
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- JP2003017878A JP2003017878A JP2001203932A JP2001203932A JP2003017878A JP 2003017878 A JP2003017878 A JP 2003017878A JP 2001203932 A JP2001203932 A JP 2001203932A JP 2001203932 A JP2001203932 A JP 2001203932A JP 2003017878 A JP2003017878 A JP 2003017878A
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、発熱体の熱を放
熱フィンから放熱するように構成されたヒートシンクに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、発熱体の熱を空気中に放散させ
て、発熱体の温度上昇を抑制するために、ヒートシンク
を用いることが知られている。このヒートシンクは、板
形状のベース部と、このベース部の表面に一体的に形成
され、かつ、所定間隔おきに並べられた複数の放熱フィ
ンとを備えている。このヒートシンクは、熱伝導性に優
れた金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合
金などにより構成されている。ヒートシンクは、ベース
部と発熱体とが熱授受可能な状態で配置される。そし
て、発熱体の熱がベース部に伝達されると、その熱が放
熱フィンに伝導されるとともに、放熱フィンの表面、す
なわち放熱面と空気との境界面で、温度差に基づいて熱
交換がおこなわれる。このような伝熱作用により、発熱
体の温度上昇が抑制される。
【0003】上記のようなヒートシンクには、全体を大
型化することなく、その放熱性能を向上させることが望
まれており、そのために、各放熱フィンの厚さを可及的
に薄く設定するとともに、各放熱フィン同士の間のギャ
ップを可及的に狭く設定する構成が採用されている。こ
の構成を採用することにより、ベースの所定面積内にお
ける放熱フィンの総枚数が増加して、ヒートシンク全体
の放熱面積が拡大され、ヒートシンク全体の熱伝達率が
向上する。
【0004】上記のように、放熱フィンを薄肉化し、か
つ、その放熱面積を拡大する構成を採用すると、放熱フ
ィンの配列方向における放熱フィンの平面形状(断面形
状)は、図4に示すようにほぼ長方形になる。具体的に
説明すると、ヒートシンク100の各放熱フィン101
は、その配列方向における厚さT1は、配列方向に直交
する方向の長さL1よりも短く設定されている。放熱フ
ィンの長さ方向において、放熱フィン101の長辺を構
成する放熱面103は、全長に亘って一直線状に形成さ
れているとともに、放熱面103同士は相互に平行であ
る。すなわち、放熱フィン3の長さ方向において、厚さ
T1は一定である。
【0005】このように、ほぼ長方形の断面形状を有す
る放熱フィン101において、発熱中心W1の熱が、そ
の周囲に熱伝導されて放熱面103に到達すると、放熱
面103から熱が空気に伝達される。ここで、放熱フィ
ン101の配列方向における平面内における熱伝導作用
を述べる。放熱フィン101の内部における温度分布を
示す等温線104は、発熱中心W1を中心としてほぼ楕
円形状になる。具体的には、楕円形状の等温線104の
単軸(図示せず)が、放熱フィン101の厚さ方向に位
置することになる。そして、楕円形状の等温線104の
変位にともない、等温線104と放熱面103とが接触
すると、等温線104と放熱面103とが接触した領域
B1において、空気と放熱面との温度差に基づく熱伝達
がおこなわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しなしながら、上記の
ように、ほぼ長方形の断面形状を有する放熱フィン10
1の場合は、放熱フィン101の内部における熱伝導過
程、つまり、等温線104が外側に移行する過程のある
時点では、放熱面103は直線状であり、かつ、等温線
104は楕円形状であるため、放熱面103に表れる等
温線104が、複数存在することになる。すなわち、片
側の放熱面103において、放熱フィン101の配列方
向に直交する長さ方向の端部では、温度が低く、同長さ
方向の中央部では温度が高くなっており、ヒートシンク
の放熱性能を向上させるという観点からは、未だ改善の
余地が残されていた。
【0007】この発明は上記の事情を背景にしてなされ
たものであり、放熱フィンの熱伝導過程のある時点で、
放熱フィンの配列方向に直交する方向における放熱フィ
ンの表面の温度差を少なくすることにより、放熱効率の
よいヒートシンクを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するためこの発明は、発熱体との間で熱授受可
能なベース部と、このベース部に設けられた複数の放熱
フィンとを有し、各放熱フィンにおける配列方向の両側
に放熱面が形成されているヒートシンクにおいて、前記
放熱フィンの配列方向における各放熱フィンの厚さは、
前記放熱フィンの配列方向に直交する方向における前記
発熱体のほぼ中心に対応する領域の厚さの方が、前記発
熱体のほぼ中心以外の領域に対応する領域の厚さよりも
厚肉に設定されていることを特徴とするものである。
【0009】放熱フィンの配列方向における平面内にお
いて、放熱フィンの内部で、発熱体のほぼ中心に相当す
る領域から熱伝導がおこなわれる場合の作用を模式的に
説明すると、温度分布を示す等温線が拡大するように進
行する。この発明においては、放熱フィンの配列方向に
直交する方向における発熱体のほぼ中心に対応する領域
の厚さの方が、発熱体のほぼ中心以外以外の箇所に対応
する領域の厚さよりも厚肉に設定されているため、放熱
フィンの内部における熱伝導過程のある時点において、
1本の等温線と放熱面との接触箇所の数が少なくなり、
放熱フィンの配列方向に直交する方向における、放熱フ
ィンの表面の温度差が少なくなる。
【0010】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の一具体例を図
面に基づいて説明する。図2はヒートシンク1を示す斜
視図であり、ヒートシンク1は、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金等のように、熱伝導性に優れた金属材料
により構成されている。ヒートシンク1は、板形状のベ
ース部2と、このベース部2の単一の表面4側に一体的
に形成された複数の放熱フィン3とを有する。各放熱フ
ィン3はベース部2の厚さ方向に延ばされているととも
に、各放熱フィン3同士が所定間隔おきに配列されてい
る。
【0011】図1は、ヒートシンク1の構成を示す模式
的な平面図である。図1に示すように、各放熱フィン3
は所定の長さL2を有している。放熱フィン3の長さと
は、ベース部2の表面4と平行な方向であり、かつ、放
熱フィン3の配列方向に直交する方向の寸法を意味して
いる。また、各放熱フィン3の厚さは、放熱フィン3の
長さ方向の位置により異なっている。放熱フィン3の厚
さとは、ベース部2の表面4と平行な方向であり、か
つ、各放熱フィン3の配列方向における寸法を意味して
いる。図1の実施例においては、放熱フィン3の長さ方
向のほぼ中央では、厚さT2に設定され、放熱フィン3
の長さ方向の両端では厚さT3に設定されている。ここ
で、厚さT2は厚さT3よりも厚肉であり、長さL2
は、厚さT2,T3よりも長い。また、厚さT2は放熱
フィン3の最大厚であり厚さT3は放熱フィン3の最小
厚である。
【0012】さらに、各放熱フィン3の厚さ方向におけ
る両側には、放熱面5が形成されている。放熱面5は、
放熱フィン3の長さ方向において、第1の放熱面6と第
2の放熱面7とに区分されている。放熱フィン3の配列
方向における平面内において、第1の放熱面6および第
2の放熱面7は、それぞれ直線状に形成されている。そ
して、第1の放熱面6と第6の放熱面7とが、所定の角
度をなすように連続している。また、放熱フィン3の長
さ方向の両端には、端面8がそれぞれ形成されている。
一方の端面8と第1の放熱面6とが連続され、他方の端
面8と第2の放熱面7とが連続されている。そして、第
1の放熱面6と第2の放熱面7との接続領域に相当する
部分の厚さが、前記厚さT2に設定されている。なお、
前記厚さT3は、放熱フィン3の配列方向における端面
8の寸法と同じである。
【0013】このように、図1に示す放熱フィン3は、
長さ方向のほぼ中央から両端に向けて、その厚さが薄く
なるような外周形状を有している。つまり、各放熱フィ
ン3の配列方向における平面内において、各放熱フィン
3はほぼ菱形の外周形状を備えている。言い換えれば、
放熱フィン3の厚さは、長さ方向の中心から両端に向け
て徐々に薄肉になっている。
【0014】上記のように構成されたヒートシンク1
は、ベース部2と発熱体(図示せず)とが熱授受可能と
なるような状態、例えば、ベース部2と発熱体とが密着
する状態で配置される。発熱体としては、自動車用オー
トエアコンの風量を調節するためのブロワを駆動するモ
ータ用の駆動モジュールなどが挙げられる。ここで、図
1に示すように、発熱体の発熱中心W2は、放熱フィン
3の長さ方向のほぼ中央に相当する領域でベース部2に
接触する。
【0015】そして、発熱体の熱がベース部2に伝達さ
れると、その熱がベース部2から放熱フィン3に伝導さ
れるとともに、放熱フィン3の表面、すなわち放熱面5
および端面8と空気との境界面で熱伝達がおこなわれ
て、放熱フィン3の熱が空気中に放散される。このよう
にして、発熱体の温度上昇が抑制され、もしくは発熱体
が冷却される。
【0016】つぎに、放熱フィン3の内部における熱伝
導作用、特に、各放熱フィン3の配列方向における平面
内(断面内)における熱伝導作用を詳細に説明する。前
述のように、発熱体の発熱中心は、放熱フィン3の長さ
方向のほぼ中央に相当する領域でベース部2に接触され
ているため、各放熱フィン3において、最も温度の高い
領域、すなわち発熱中心W2は、放熱フィン3の長さ方
向のほぼ中央に位置する。各放熱フィン3の内部では、
発熱中心W2の熱が外側に向けて伝導される。この場
合、発熱中心W2の全周方向における温度分布はほぼ均
等であり、これを模式的に観察すれば、ほぼ真円形状の
等温線として示すことができる。
【0017】しかしながら、図1に示す放熱フィン3
は、長さL2の方が厚さT2,T3よりも長く設定され
ているため、発熱中心W2から放熱フィン3の内部を伝
導される熱は、放熱面5に先に到達し、その後、端面8
に到達する。つまり、放熱面5側においては、放熱面5
と空気との間で熱伝達がおこなわれる一方、放熱面5以
外の領域では放熱フィン3の内部での熱伝導が継続され
る。その結果、放熱面5付近における伝熱作用よりも、
放熱面5以外の領域の伝熱作用の方が速く進行し、前記
等温線で示される温度分布は、図1に示す等温線D1の
ように、発熱中心W2を中心とする楕円形状になる。具
体的には、楕円形状の等温線D1の単軸が、放熱フィン
3の厚さ方向に向いた状態の温度分布となる。
【0018】ところで、この実施例では、放熱面5が第
1の放熱面6および第2の放熱面7を有しており、放熱
フィン3の長さ方向において、発熱中心W2の位置する
領域から、放熱フィン3の端面8側に向けてその厚さが
狭められている。第1の放熱面6と第2の放熱面7とが
所定の角度をなすように連続されている。このため、楕
円形状の等温線D1が生成された場合、この等温線D1
と第1の放熱面6および第2の放熱面7とが、ほぼ同時
に、かつ、2箇所、言い換えれば2つの領域E1,F1
で接触する。すなわち、片側の放熱面5において、実質
的な放熱領域E1,F1が、発熱中心W2の周囲に均等
に分散されており、この各領域E1,F1から熱が空気
中に伝達される。
【0019】そして、所定の等温線に対応する熱伝導過
程のある時点、具体的には、等温線と放熱面とが接触す
る時点において、実施例のヒートシンク1と、放熱フィ
ンの放熱面がほぼ一直線状に形成されている比較例のヒ
ートシンク、具体的には、図4に示すヒートシンク10
0とを比較した場合、1本の等温線と放熱面とが接触す
る数は、実施例の方が少ない。つまり、実施例のヒート
シンク1の方が、比較例のヒートシンク100に比べ
て、放熱フィンの配列方向に直交する方向における放熱
面の温度差が少ない。したがって、実施例の方が熱伝達
率が高く、かつ、放熱性能が向上している。
【0020】一方、ヒートシンク1においては、放熱面
5と空気との温度差が大きいほど、熱伝達率が高くな
る。そこて、圧縮機または送風機などにより、各放熱フ
ィン3同士の間に向けて、ベース部2の表面4と平行な
方向、例えば矢印H1方向に空気を送り込むことによ
り、各放熱フィン3同士の間で強制対流を発生させるこ
とにより、放熱面5と空気との温度差をなるべく大きく
するシステムを採用することができる。
【0021】そして、この実施例では、各放熱フィン3
の長さ方向の両端の厚さT3の方が、放熱フィン3の長
さ方向の中央の厚さT2よりも薄く設定されている。言
い換えれば、各放熱フィン3同士の間のギャップG1
は、各放熱フィン3の長さ方向の両端の方が、放熱フィ
ン3の長さ方向の中央よりも広くなっている。このた
め、前記のように放熱フィン3同士の間に空気を送り込
む場合、空気が端面8に衝突して跳ね返される量が少な
くなり、かつ、ギャップG1に進入する空気量をなるべ
く多くすることができ、かつ、空気の流速の低下を抑制
できる。すなわち、ギャップG1に空気を送り込む場合
の抵抗が可及的に低減されている。したがって、放熱面
5と空気との温度差を一層大きく制御することができ、
ヒートシンク1の放熱性能が一層向上する。
【0022】また、図1に示すように、放熱フィン3の
長さ方向の中央の厚さT2を、長さ方向の両端の厚さT
3よりも厚く設定した放熱フィン3は、放熱フィンの長
さ方向において、放熱フィンの厚さが均一に設定されて
いる比較例の放熱フィンの両端を除去して得れば、除去
した金属材料の分、比較例のヒートシンクよりも金属材
料を低減することができ、その製造コストを低減できる
とともに、除去した金属材料の分、ヒートシンク全体の
重量を軽量化することができる。
【0023】図3は、放熱フィン3の他の実施例を示す
平面図である。この放熱フィン3の放熱面5は、各々ほ
ぼ円弧形状に設定されている。そして、放熱フィン3の
長さ方向における中央領域の厚さT2は、放熱フィン3
の長さ方向の両端の厚さT3よりも厚く設定されてい
る。つまり、放熱フィン3は、長さ方向のほぼ中央から
両端に向けて厚さが徐々に薄くなっている。このように
して、放熱フィン3の平面形状は、ほぼ楕円形に設定さ
れている。図3のその他の構成は、図1および図2の実
施例の構成と同様である。
【0024】図3の実施例においては、発熱中心W2の
熱が周囲に伝達されると、その温度分布を示す等温線D
1の形状の一部と、放熱面5の形状の一部とが、所定長
さに亘ってほぼ一致している。つまり、図3の実施例に
おいては、片側の放熱面5において、実質的に放熱に寄
与する箇所数は、領域J1の1箇所であるが、その領域
J1の長さが可及的に長くなっているために、領域J1
の面積は、図4に示す比較例において実質的に放熱に関
与する領域B1の面積に比べて広く、実施例の放熱フィ
ン3の方が、放熱面5と空気との間における熱伝達率が
高い。なお、図3の実施例において、その他の作用効果
については、図1の実施例の作用効果と同様である。
【0025】なお、図1および図3の実施例において
は、放熱フィン3の長さ方向のほぼ中央に発熱中心W2
が設定されているため、放熱フィン3の長さ方向のほぼ
中央の厚さT2が、放熱フィン3の最大肉厚となってい
るが、発熱中心が、放熱フィンの長さ方向の中央から、
いずれか一方の端部寄りに位置している場合は、放熱フ
ィンの長さ方向において、発熱中心のある位置に相当す
る厚さを最大に設定し、発熱中心のある位置以外の領域
の厚さを、前記厚さよりも薄く設定する。このように、
発熱中心の位置が、放熱フィンの長さ方向の中心以外の
領域に設定され、その発熱中心の位置に対応する領域の
厚さを最大に設定し、それ以外の領域の厚さを前記厚さ
よりも薄く設定した場合も、片側の放熱面について、等
温線と放熱面との接触箇所数が多くなるか、もしくはそ
の実質的な放熱面積が拡大することにより、図1または
図3の実施例と同様の効果を得られる。ここで、この実
施例の構成とこの発明の構成との対応関係を説明すれ
ば、発熱中心W2がこの発明の発熱体の中心に相当す
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
放熱フィンの配列方向に直交する方向における発熱体の
ほぼ中心に対応する領域の厚さの方が、発熱体のほぼ中
心以外の領域に対応する領域の厚さよりも厚肉に設定さ
れているため、放熱フィンの内部における熱伝導過程の
ある時点において、1本の等温線と放熱面との接触箇所
の数が少なくなり、放熱フィンの配列方向に直交する方
向における、放熱フィンの表面の温度差が少なくなる。
したがって、放熱フィンの放熱面全域に亘って熱伝達率
が向上し、ヒートシンクの放熱性能が向上する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink configured to radiate heat of a heating element from a radiation fin. [0002] Conventionally, it is known to use a heat sink to dissipate heat of a heating element into the air and to suppress a rise in the temperature of the heating element. The heat sink includes a plate-shaped base portion and a plurality of radiating fins integrally formed on the surface of the base portion and arranged at predetermined intervals. This heat sink is made of a metal material having excellent heat conductivity, for example, aluminum, an aluminum alloy, or the like. The heat sink is arranged so that the base and the heating element can exchange heat. Then, when the heat of the heating element is transmitted to the base portion, the heat is transmitted to the radiating fins, and heat exchange is performed based on the temperature difference at the surface of the radiating fins, that is, at the boundary surface between the radiating surface and the air. It is carried out. By such a heat transfer function, a rise in the temperature of the heating element is suppressed. It is desired to improve the heat radiation performance of the heat sink as described above without increasing the size of the heat sink. Therefore, the thickness of each heat radiation fin is set as thin as possible. In addition, a configuration is adopted in which the gap between the radiation fins is set as narrow as possible. By adopting this configuration, the total number of radiating fins within a predetermined area of the base increases, so that the radiating area of the entire heat sink is increased, and the heat transfer coefficient of the entire heat sink is improved. As described above, when adopting a configuration in which the radiation fins are made thinner and the radiation area is enlarged, the planar shape (cross-sectional shape) of the radiation fins in the arrangement direction of the radiation fins is as shown in FIG. It becomes almost rectangular. More specifically, each radiating fin 101 of the heat sink 100
Is set such that a thickness T1 in the arrangement direction is shorter than a length L1 in a direction orthogonal to the arrangement direction. In the length direction of the heat radiation fins, the heat radiation surfaces 103 forming the long sides of the heat radiation fins 101 are formed in a straight line over the entire length, and the heat radiation surfaces 103 are mutually parallel. That is, the thickness T1 is constant in the length direction of the radiation fin 3. As described above, in the heat radiation fin 101 having a substantially rectangular cross-sectional shape, when the heat of the heat generation center W1 is conducted around the heat radiation center 101 and reaches the heat radiation surface 103, the heat is transmitted from the heat radiation surface 103 to the air. You. Here, the heat conduction action in a plane in the arrangement direction of the radiation fins 101 will be described. The isotherm 104 indicating the temperature distribution inside the radiation fin 101 has a substantially elliptical shape centered on the heat generation center W1. Specifically, a single axis (not shown) of the elliptical isotherm 104 is located in the thickness direction of the radiation fin 101. When the isotherm 104 and the heat radiating surface 103 come into contact with the displacement of the elliptical isotherm 104, the temperature is based on the temperature difference between the air and the heat radiating surface in the region B1 where the isotherm 104 and the heat radiating surface 103 are in contact. Heat transfer takes place. [0006] However, as described above, the radiation fin 10 having a substantially rectangular cross-sectional shape as described above.
In the case of 1, at a certain point in the heat conduction process inside the radiation fin 101, that is, the process in which the isotherm 104 shifts to the outside, the radiation surface 103 is linear and the isotherm 104 is elliptical. Therefore, a plurality of isotherms 104 appearing on the heat radiation surface 103 exist. That is, on one heat radiation surface 103, the temperature is low at the end in the length direction orthogonal to the arrangement direction of the heat radiation fins 101, and the temperature is high at the center in the same length direction. There is still room for improvement from the viewpoint of improving. The present invention has been made in view of the above circumstances, and at a certain point in the heat conduction process of the radiation fin,
An object of the present invention is to provide a heat sink having good heat radiation efficiency by reducing the temperature difference on the surface of the heat radiation fin in a direction orthogonal to the arrangement direction of the heat radiation fins. [0008] In order to achieve the above object, the present invention provides a base capable of exchanging heat with a heating element and a plurality of heat radiators provided on the base. In the heat sink having fins and heat radiation surfaces formed on both sides in the arrangement direction of each heat radiation fin, the thickness of each heat radiation fin in the arrangement direction of the heat radiation fins is:
The thickness of a region corresponding to substantially the center of the heating element in a direction orthogonal to the arrangement direction of the radiation fins is set to be thicker than the thickness of a region corresponding to a region other than substantially the center of the heating element. It is characterized by having. In a plane in the arrangement direction of the radiating fins, an operation when heat conduction is performed from a region substantially corresponding to the center of the heating element inside the radiating fins is schematically described. Proceeds to expand. In the present invention, the thickness of the region corresponding to substantially the center of the heating element in the direction orthogonal to the arrangement direction of the radiation fins is thicker than the thickness of the region corresponding to a portion other than substantially the center of the heating element. At a certain point in the heat conduction process inside the radiation fin,
The number of contact points between one isotherm and the heat dissipation surface is reduced,
The temperature difference on the surface of the radiation fin in the direction orthogonal to the arrangement direction of the radiation fin is reduced. Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view showing the heat sink 1. The heat sink 1 is made of a metal material having excellent thermal conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy. The heat sink 1 has a plate-shaped base portion 2 and a plurality of radiating fins 3 integrally formed on a single surface 4 side of the base portion 2. Each of the heat radiation fins 3 extends in the thickness direction of the base portion 2, and the heat radiation fins 3 are arranged at predetermined intervals. FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of the heat sink 1. As shown in FIG.
Has a predetermined length L2. The length of the radiating fins 3 means a dimension in a direction parallel to the surface 4 of the base portion 2 and perpendicular to the arrangement direction of the radiating fins 3. Further, the thickness of each heat radiation fin 3 differs depending on the position in the length direction of the heat radiation fin 3. The thickness of the heat radiation fins 3 is a direction parallel to the surface 4 of the base portion 2 and means a dimension in the arrangement direction of each heat radiation fin 3. In the embodiment shown in FIG. 1, the thickness of the heat radiation fin 3 is set substantially at the center in the longitudinal direction of the heat radiation fin 3,
The thickness T3 is set at both ends in the length direction. Here, the thickness T2 is thicker than the thickness T3, and the length L2
Is longer than the thicknesses T2 and T3. The thickness T2 is the maximum thickness of the radiation fin 3 and the thickness T3 is the minimum thickness of the radiation fin 3. Further, heat radiating surfaces 5 are formed on both sides in the thickness direction of each heat radiating fin 3. The heat radiation surface 5
In the longitudinal direction of the heat radiation fins 3, the heat radiation fins 3 are divided into a first heat radiation surface 6 and a second heat radiation surface 7. In a plane in the arrangement direction of the heat radiation fins 3, the first heat radiation surface 6 and the second heat radiation surface 7 are each formed linearly. The first heat radiation surface 6 and the sixth heat radiation surface 7 are continuous so as to form a predetermined angle. End faces 8 are formed at both ends of the radiation fin 3 in the length direction.
One end face 8 and the first heat dissipation face 6 are continuous, and the other end face 8 and the second heat dissipation face 7 are continuous. The thickness of a portion corresponding to a connection region between the first heat radiation surface 6 and the second heat radiation surface 7 is set to the thickness T2. In addition,
The thickness T3 is the same as the dimension of the end face 8 in the arrangement direction of the radiation fins 3. As described above, the radiation fin 3 shown in FIG.
It has an outer peripheral shape such that its thickness decreases from substantially the center in the length direction to both ends. That is, in a plane in the arrangement direction of the heat radiation fins 3, each heat radiation fin 3 has a substantially rhombic outer peripheral shape. In other words,
The thickness of the heat radiation fins 3 is gradually reduced from the center in the length direction to both ends. The heat sink 1 constructed as described above
Are arranged in a state in which heat can be exchanged between the base portion 2 and a heating element (not shown), for example, in a state in which the base portion 2 and the heating element are in close contact with each other. Examples of the heating element include a drive module for a motor that drives a blower for adjusting a flow rate of an automobile air conditioner. Here, as shown in FIG. 1, the heat generation center W <b> 2 of the heat generator contacts the base portion 2 in a region corresponding to substantially the center in the length direction of the radiation fin 3. When the heat of the heating element is transmitted to the base portion 2, the heat is transmitted from the base portion 2 to the radiating fins 3 and the surface of the radiating fins 3, that is, the radiating surface 5
Heat is transferred at the boundary between the end face 8 and the air, and the heat of the radiation fins 3 is radiated into the air. Thus, the temperature rise of the heating element is suppressed, or the heating element is cooled. Next, the heat conduction effect inside the radiation fins 3, particularly the heat conduction effect in a plane (cross section) in the arrangement direction of the radiation fins 3 will be described in detail. As described above, since the heat generation center of the heat generating element is in contact with the base portion 2 in a region corresponding to substantially the center in the length direction of the heat radiation fins 3, in each heat radiation fin 3, the region having the highest temperature, that is, The heat generation center W2 is located substantially at the center of the radiation fin 3 in the length direction. Inside each radiation fin 3,
The heat of the heat generation center W2 is conducted outward. In this case, the temperature distribution in the entire circumferential direction of the heat generation center W2 is substantially uniform, and if this is schematically observed, it can be shown as a substantially circular isotherm. However, the radiation fin 3 shown in FIG.
Since the length L2 is set longer than the thicknesses T2 and T3, the heat conducted from the heat generation center W2 to the inside of the heat radiation fin 3 reaches the heat radiation surface 5 first, and then the end surface 8
To reach. That is, on the heat dissipation surface 5 side, the heat dissipation surface 5
While heat is transmitted between the air and the air, heat conduction inside the heat radiation fins 3 is continued in the area other than the heat radiation surface 5. As a result, rather than the heat transfer action near the heat radiating surface 5,
The heat transfer action in the region other than the heat radiating surface 5 proceeds faster, and the temperature distribution indicated by the isotherm becomes an elliptical shape centered on the heat generation center W2, as indicated by the isotherm D1 shown in FIG. Specifically, the temperature distribution is such that the single axis of the elliptical isotherm D1 is oriented in the thickness direction of the radiation fin 3. In this embodiment, the heat radiating surface 5 has the first heat radiating surface 6 and the second heat radiating surface 7, and the heat radiating fin 3 extends in the longitudinal direction from the region where the heat generating center W2 is located. The thickness of the radiation fin 3 is reduced toward the end face 8 side. The first heat radiating surface 6 and the second heat radiating surface 7 are continuous so as to form a predetermined angle. Therefore, when the elliptical isotherm D1 is generated, the isotherm D1
And the first heat radiating surface 6 and the second heat radiating surface 7 are almost simultaneously and at two places, in other words, two regions E1 and F1.
Touch with. That is, on one heat radiation surface 5, the substantial heat radiation regions E1, F1 are evenly distributed around the heat generation center W2, and heat is transmitted from the respective regions E1, F1 into the air. At a certain point in the heat conduction process corresponding to a predetermined isotherm, specifically, at a point in time when the isotherm and the heat radiating surface come into contact, the heat sink 1 of the embodiment and the heat radiating surface of the heat radiating fins are substantially The heat sink of the comparative example formed in a straight line, specifically, the heat sink 10 shown in FIG.
In comparison with 0, the number of contacts between one isotherm and the heat radiation surface is smaller in the example. That is, the heat sink 1 of the example has a smaller temperature difference on the heat radiation surface in a direction orthogonal to the arrangement direction of the heat radiation fins than the heat sink 100 of the comparative example. Therefore, the embodiment has a higher heat transfer coefficient and an improved heat dissipation performance. On the other hand, in the heat sink 1, the larger the temperature difference between the heat radiation surface 5 and the air, the higher the heat transfer coefficient. Then, air is sent in a direction parallel to the surface 4 of the base portion 2, for example, in the direction of the arrow H <b> 1 toward each space between the heat radiation fins 3 by a compressor or a blower. By generating forced convection in the above, it is possible to adopt a system for increasing the temperature difference between the heat radiation surface 5 and the air as much as possible. In this embodiment, each radiating fin 3
The thickness T3 at both ends in the length direction is set smaller than the thickness T2 at the center in the length direction of the radiation fin 3. In other words, the gap G1 between the radiation fins 3
In each of the radiation fins 3, both ends in the longitudinal direction are wider than the center in the longitudinal direction of the radiation fins 3. For this reason, when air is sent between the radiating fins 3 as described above, the amount of air colliding with the end face 8 and rebounding is reduced, and the amount of air entering the gap G1 can be increased as much as possible. In addition, a decrease in the flow velocity of the air can be suppressed. That is, the resistance when sending air into the gap G1 is reduced as much as possible. Therefore, the temperature difference between the heat radiating surface 5 and the air can be controlled more greatly,
The heat radiation performance of the heat sink 1 is further improved. As shown in FIG. 1, the thickness T2 at the center in the length direction of the radiation fin 3 is changed to the thickness T at both ends in the length direction.
The radiating fin 3 set thicker than 3 is obtained by removing both ends of the radiating fin of the comparative example in which the thickness of the radiating fin is set to be uniform in the length direction of the radiating fin. Accordingly, the metal material can be reduced as compared with the heat sink of the comparative example, so that the manufacturing cost can be reduced, and the weight of the entire heat sink can be reduced by the amount of the removed metal material. FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the radiation fins 3. FIG. The heat radiating surfaces 5 of the heat radiating fins 3 are each set in a substantially arc shape. The thickness T2 of the central region in the length direction of the radiation fin 3 is
Is set to be thicker than the thickness T3 at both ends in the length direction. That is, the thickness of the heat radiation fins 3 gradually decreases from substantially the center in the length direction to both ends. Thus, the planar shape of the radiation fins 3 is set to be substantially elliptical. The other configuration of FIG. 3 is the same as the configuration of the embodiment of FIG. 1 and FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, when the heat of the heat generating center W2 is transmitted to the surroundings, an isothermal line D indicating the temperature distribution thereof is obtained.
A part of the shape of the heat radiation surface 5 and a part of the shape of the heat radiation surface 5 substantially match over a predetermined length. In other words, in the embodiment of FIG. 3, the number of locations that substantially contributes to heat radiation on one heat radiation surface 5 is one in the region J1, but the length of the region J1 is as long as possible. Area J1
Is larger than the area of the region B1 substantially involved in heat dissipation in the comparative example shown in FIG. 4, and the heat transfer fin 3 of the embodiment has a lower heat transfer coefficient between the heat dissipation surface 5 and the air. high. In the embodiment of FIG. 3, the other operation and effects are the same as those of the embodiment of FIG. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, the heat generation center W2 is located substantially at the center of the radiation fin 3 in the longitudinal direction.
Is set, the thickness T2 substantially at the center in the length direction of the radiating fin 3 is the maximum thickness of the radiating fin 3, but the center of heat generation is from the center in the length direction of the radiating fin.
If it is located near one of the ends, the thickness corresponding to the position of the heat generation center is set to the maximum in the length direction of the radiation fin, and the thickness of the area other than the position of the heat generation center is set to the maximum. Is set to be smaller than the thickness. in this way,
The position of the heat generation center is set in a region other than the center in the length direction of the heat radiation fin, the thickness of the region corresponding to the position of the heat generation center is set to the maximum, and the thickness of the other region is set to be greater than the thickness. 1 or 3, the number of contact points between the isotherm and the heat radiating surface is increased or the substantial heat radiating area of the heat radiating surface on one side is increased. Similar effects can be obtained. Here, the correspondence between the configuration of this embodiment and the configuration of the present invention will be described. The heat generating center W2 corresponds to the center of the heat generating element of the present invention. As described above, according to the present invention,
Since the thickness of the region corresponding to the center of the heating element in the direction orthogonal to the arrangement direction of the radiation fins is set to be thicker than the thickness of the region corresponding to the region other than the center of the heating element. At some point during the heat conduction process inside the radiating fin, the number of contact points between one isotherm and the radiating surface decreases, and the temperature difference of the surface of the radiating fin in a direction orthogonal to the arrangement direction of the radiating fins. Is reduced.
Therefore, the heat transfer coefficient is improved over the entire heat radiation surface of the heat radiation fin, and the heat radiation performance of the heat sink is improved.
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明のヒートシンクの一例を示す模式的
な平面図である。
【図2】 この発明のヒートシンクの一例を示す斜視図
である。
【図3】 この発明のヒートシンクに用いる放熱フィン
の一例を示す模式的な平面図である。
【図4】 従来のヒートシンクの一例を示す模式的な平
面図である。
【符号の説明】
1…ヒートシンク、 2…ベース部、 3…放熱フィ
ン、 5…放熱面、 T2,T3…厚さ、 W2…発熱
中心。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a heat sink according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a heat sink according to the present invention. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a radiation fin used in the heat sink of the present invention. FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a conventional heat sink. [Description of Signs] 1 ... heat sink, 2 ... base part, 3 ... radiation fins, 5 ... radiation surface, T2, T3 ... thickness, W2 ... heat generation center.
Claims (1)
と、このベース部に設けられた複数の放熱フィンとを有
し、各放熱フィンにおける配列方向の両側に放熱面が形
成されているヒートシンクにおいて、 前記放熱フィンの配列方向における各放熱フィンの厚さ
は、前記放熱フィンの配列方向に直交する方向における
前記発熱体のほぼ中心に対応する領域の厚さの方が、前
記発熱体のほぼ中心以外の領域に対応する領域の厚さよ
りも厚肉に設定されていることを特徴とするヒートシン
ク。Claims 1. A base unit capable of exchanging heat with a heating element, and a plurality of radiating fins provided on the base unit. In the heat sink on which the heat radiating surface is formed, the thickness of each of the heat radiating fins in the arrangement direction of the heat radiating fins is a thickness of a region corresponding to a substantially center of the heating element in a direction orthogonal to the arrangement direction of the heat radiating fins. The thickness of the heat sink is set to be thicker than that of a region corresponding to a region other than substantially the center of the heating element.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005327795A (en) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Heat radiator |
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-
2001
- 2001-07-04 JP JP2001203932A patent/JP2003017878A/en active Pending
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