JPH10190265A - ピンフィン型放熱装置 - Google Patents

ピンフィン型放熱装置

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JPH10190265A
JPH10190265A JP35536796A JP35536796A JPH10190265A JP H10190265 A JPH10190265 A JP H10190265A JP 35536796 A JP35536796 A JP 35536796A JP 35536796 A JP35536796 A JP 35536796A JP H10190265 A JPH10190265 A JP H10190265A
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JP
Japan
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pin
cooling air
leeward
pin fin
pin fins
Prior art date
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Pending
Application number
JP35536796A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhide Takao
和英 鷹尾
Kiyoshi Oniki
清 鬼木
Hironobu Sonoda
広信 園田
Gouji Kan
剛司 貫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP35536796A priority Critical patent/JPH10190265A/ja
Publication of JPH10190265A publication Critical patent/JPH10190265A/ja
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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピンフィンの風上側と風下側の冷却性能の差
を小さくし、ピンフィン全体を有効な熱伝達面として機
能させ、高い冷却性能を得る放熱装置を得る。 【解決手段】 電子素子1と接触してヒ−トシンク基板
2に装着されたベ−ス部3と、ベ−ス部3の一面に冷却
風5の吐出方向に沿って前後方向に並立して設けられた
一様な断面を有する複数のピンフィン4とからなるピン
フィン型放熱装置は、複数のピンフィン4の間隔が、冷
却風5の風上側から風下側に向かうに従って順次拡がる
ように形成してなるものであり、さらにベ−ス部3の冷
却風5の流れ方向と直角な幅方向の間隔が、風下側に向
かうに従って順次拡がるように形成してなるものでも良
い。これによりピンフィン4が風下側に向かうに従って
単位体積あたりの圧力損失が減少し冷却風量の低下を抑
えることができ、ピンフィン4の風上側と風下側の冷却
性能の差を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御盤や電子装置
等の冷却に用いられ、複数のピンフィンが平板上のベ−
ス部の一面に間隔をおいて立設されているピンフィン型
放熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、制御盤や電子装置において、高密
度実装化によって電子素子の発熱密度が著しく増加して
おり、電子素子から発生する熱を効率よく外部の冷却媒
体に伝熱させる必要から高効率冷却機構の開発が盛んに
行われている。一般に高効率な冷却装置として、針状の
熱伝導体から成るフィン(以下、ピンフィンと略す)を
備えるピンフィン型放熱装置がよく知られている。ピン
フィン型放熱装置は、ピンフィンの太さを細くするほど
伝熱表面の熱伝達率を大きくでき、また、高さを高くす
るほど伝熱面積を大きくでき放熱量を増やすことができ
る特徴がある。しかしながら、ピンの細径化や、高さを
高くするほど、熱抵抗が増加し冷媒へ十分に熱を伝える
ことができなくなり、フィン効率が悪くなり、さらに強
制空冷においてのみその伝熱特性を発揮するためにフィ
ン間には1m/s以上の風速が必要になるという問題が
ある。このような観点からピンフィンの熱伝達率、伝熱
面積およびフィン効率の兼ね合いを考慮し、最適なピン
フィンの太さと高さの設定がなされたピンフィン型放熱
装置が提案されている(例えば、特開平6ー32377
3号公報、特開平5ー190711号公報)。図7に従
来のピンフィン型放熱装置を示す。このピンフィン型放
熱装置は、電子素子1の放熱部が片面に装着されたヒ−
トシンク基板2と、ヒ−トシンク基板2の電子素子1と
反対側の面に固定された平板状のベ−ス部3と、ベ−ス
部3の一面においてその前後方向に沿って等間隔に、か
つ、複数並立して配設されるとともに底部から先端まで
矩形断面を有するピンフィン4から構成されており、さ
らに矢印向きの図示しない冷却ファンからの冷却風5
が、ヒートシンク基板2の面に対して平行に流れ、各ピ
ンフィン間を通過するようになっている。なお、ヒ−ト
シンク基板2とベ−ス部3は、ピンフィン4と同様に銅
やアルミ合金等の熱伝導性材料からできている。このよ
うな構成において、図示しない冷却ファンからの冷却風
5がその風上側に位置したピンフィン4の前端面から風
下側の後端面に向かって流れると、電子素子1で発生し
た熱がピンフィン4の底部から先端まで熱伝導で伝わっ
た後にピンフィン4の表面から熱伝達によって周囲の空
気へと伝わることによって冷却が行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ピンフィン型放熱装置では、ピンフィン4が冷却風5の
流れ方向に沿うベ−ス部2上の前後方向に並立して配設
されるため、図示しない冷却ファン等による強制空冷を
行うと、冷却風5の風上側から風下側に向かって各々の
ピンフィン4間の間隙を通り抜ける際に一つひとつのピ
ンフィン4に衝突して風の流れが乱れ、その結果とし
て、図8の冷却風5の流れに示すようにピンフィン4の
外部の空間に移動する現象が起こる。すなわち、ピンフ
ィン4は風下側に向かうに従って冷却ファンの風量が低
下するため、ピンフィン4の風下側は冷却風量の減少に
より風上側に比べて冷却性能が劣化し、ピンフィン4の
風上側の部分と風下側の部分との冷却性能に大きな差が
できる。したがって、ピンフィン全体を有効な熱伝達面
として機能せしめることができず十分な放熱効果が得ら
れないという問題があった。そこで、本発明は、ピンフ
ィンの外部へ逃げていく冷却風を少なくするとともに、
ピンフィンの風上側と風下側の冷却性能の差を小さく
し、ピンフィン全体を有効な熱伝達面として機能せしめ
るようにした、高い冷却性能を得ることのできるピンフ
ィン型放熱装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は発熱体の放熱部との接触面を有するベ−ス
部と、前記ベ−ス部の一面に冷却風の吐出方向に沿って
前後方向に長く並立して配設されるとともに円形状また
は多角形状の一様な断面を有する複数のピンフィンとか
らなるピンフィン型放熱装置において、前記複数のピン
フィンの間隔が、冷却風の風上側から風下側に向かうに
従って、順次拡がるように形成してなるものである。ま
た、前記ベ−ス部の冷却風の流れ方向と直角な幅方向の
間隔が、風上側から風下側に向かうに従って、順次拡が
るように形成してなるものである。
【0005】上記手段によりピンフィン型放熱装置で
は、ピンフィンが冷却風の流れ方向に沿う前後方向に長
く並立して配設され、かつ、ピンフィン間隔が風上側は
密、風下側は疎となるように配置し、風下側でピンフィ
ンと冷却風とが衝突する部分を減少させているので、冷
却風が風上側から風下側に向かって各ピンフィン間の間
隙を通り抜ける際において冷却風のピンフィンの外部の
空間への移動を抑え、冷却風をピンフィンの風下側の部
分に送り込むことができる。その結果、ピンフィンの風
下部まで到達する冷却風量が増加し、ピンフィンの風上
側の部分と風下側の部分との冷却性能に差を小さくする
ことができる。したがって、ピンフィン全体を有効な熱
伝達面として機能させることができ十分な放熱効果が得
られる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例を
示すピンフィン型放熱装置の斜視図である。図2は図1
のピンフィン配列を示す平面図である。なお、従来例と
同じ構成要素を示すものは同一符号を用いている。図に
おいて、電子素子1の放熱部と接触したヒ−トシンク基
板2上に装着されたベ−ス部3と、ベ−ス部3の一面に
間隔を置き複数並立して配置された矩形断面を有するピ
ンフィン4が設けられ、各々のピンフィン4に対して図
中の矢印向きに冷却風5が送られている構成は従来例と
同じである。従来例と異なる特徴は、ピンフィン4の間
隔が、風上側から風下側に向かうに従って密から疎へ順
次拡がるように形成して配置された点である。なお、ヒ
−トシンク基板2はピンフィン4を配設したベ−ス部3
と電子素子1との間に設けてあるが、ヒ−トシンク基板
2を取り除いて電子素子1をベ−ス部3に直接装着した
構成でも構わない。本実施例ではピンフィン4は1本あ
たり冷却風方向長さをLf 、冷却風5の方向と直角方向
にあるベ−ス部3の幅方向長さをB、ピンフィン4の冷
却風流れ方向の間隔をPn とし、ピンフィン間隔Pn
風下側に向かって、P1,P2、P3・・・・P7と順
次拡がる大きさの数値に設定したものである。また、ベ
−ス部3の幅方向における各々のピンフィン4の間隔は
Wで一定である。また、各ピンフィンの冷却風流れ方向
の長さLf と、ピンフィン間隔をPn との関係につい
て、例えば次のような式を仮定した。 Pn =an ・k・Lf (1) ただし、a、kは定数、nはべき乗数である。(1)式
からピンフィンの間隔Pn は風上側から風下側に向かう
に従って密から疎へ順次拡がるような値を有するもので
ある。このような構成において、従来の構造に比べてピ
ンフィン4の間隔が、風上側から風下側に向かうに従っ
て密から疎へ順次拡がるように形成して配置されている
ことから、風下側においてピンフィン4と冷却風5とが
衝突する部分を減少させているので、冷却風5がピンフ
ィン4の外部に逃げる量を少なくすることができ、より
多くの冷却風5をピンフィン4の風下側の部分に送り込
むことができる。これにより、風下側はピンフィン4間
の風速が増加し風下側〜冷却風5間の熱伝達率が向上す
るので、風上側との冷却性能の差が小さくなる。
【0007】次に、第2の実施例について説明する。図
3は本発明の第2の実施例を示すピンフィン型放熱装置
の平面図である。図4の(a)〜(h)は図3の各々A
A’線〜HH’線に沿う各ピンフィンの側断面図であ
る。なお、従来例と同じ構成要素を示すものは同一符号
を用いている。図3および図4において、冷却風5の風
上側から風下側に向かうに従って密から疎へ順次拡がる
ように形成して配置された点は第1の実施例と同じであ
るが、第1の実施例と異なるのは冷却風5の風上側から
風下側に向かうに従い、ベ−ス部の幅方向における各々
のピンフィン4の間隔をW1、W2、W3、・・・W8
と密から疎へ順次拡がるような構成を追加して設けたも
のである。このような構成において、従来の構造に比べ
てピンフィン4の間隔が、風上側から風下側に向かう方
向、および前記風上側から風下側に向かう方向と直角方
向に従って密から疎へ順次拡がるように形成して配置さ
れていることから、風下側においてピンフィン4と冷却
風5とが衝突する部分を第1の従来例に比べてさらに減
少させているので、冷却風5がピンフィン4の外部に逃
げる量を少なくし、より多くの冷却風5をピンフィン4
の風下側の部分に送り込むことができる。この結果、風
下側はピンフィン4間の風速が増加し風下側〜冷却風5
間の熱伝達率が向上するため、風上側との冷却性能の差
が小さくなる。
【0008】次に、複数のピンフィンの間隔が冷却風の
流れ方向に従い風下側に向かって密から疎へ順次拡がる
ように配設したピンフィン型放熱装置を用いた実施例
と、ピンフィンの間隔が等しい従来のピンフィン型放熱
装置とを比較した。図5はベ−ス部の冷却風方向長さの
みピンフィン間隔を変えた場合のピンフィン間風速を示
す特性図である。図では、本実施例ではピンフィン一本
あたりの冷却風の流れ方向の長さLf とピンフィンの間
隔Pn との間に仮定した関係式(1)式において、Lf
=15(mm)、k=2とし、また、定数aを1.1、
1.2、1.3、1.4、1.5までそれぞれ変化させ
た場合の結果を示している。図5からわかるように、ピ
ンフィン間隔を風下側に向かうに従って密から疎へ順次
拡がるように形成した本実施例の方が、従来に比べてピ
ンフィン間の風速が大きくなる。また本実施例でのピン
フィン間隔が大きくなるほどピンフィン間の風速の劣化
が少ないという結果が得られることを確認した。また、
図6はベ−ス部の冷却風方向長さおよび幅方向長さのピ
ンフィン間隔を変えた場合のピンフィン間風速を示す特
性図である。図に示すようにベ−ス部の冷却風方向長さ
および幅方向長さのピンフィンの間風速を風下側に向か
うに従って密から疎へ順次拡がるように形成すると、冷
却風方向長さのみ変えた場合と同様な効果が得られる。
このように(1)式に従って本実施例ではピンフィンの
風上側と風下側の冷却性能の差を小さくし、十分な冷却
性能を得ることができる。なお、ピンフィンの間隔Pn
を(1)式で仮定したが、上記の式に限定されるもので
はない。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ピ
ンフィンの外部へ逃げていく冷却風を少なくするととも
に、ピンフィンの風上側と風下側の冷却性能の差を小さ
くし、ピンフィン全体を有効な熱伝達面として機能せし
めるようにした、高い冷却性能を得ることのできるピン
フィン型放熱装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すピンフィン型放熱
装置の斜視図である。
【図2】図1のピンフィン配列を示す平面図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示すピンフィン型放熱
装置の平面図である。
【図4】(a)〜(h)は図3の各々AA’線〜HH’
線に沿う各ピンフィンの側断面図である。
【図5】ベ−ス部の冷却風方向長さのみピンフィン間隔
を変えた場合のピンフィン間風速を示す特性図である。
【図6】ベ−ス部の冷却風方向長さと幅方向長さのピン
フィン間隔を変えた場合のピンフィン間風速を示す特性
図である
【図7】従来例を示すピンフィン型放熱装置の斜視図で
ある。
【図8】冷却風がピンフィンに衝突した場合の流れを示
す模式図である。
【符号の説明】
1:電子素子 2:ヒートシンク基板 3:ベ−ス部 4:ピンフィン 5:冷却風の流れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 貫 剛司 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱体の放熱部との接触面を有するベ−
    ス部と、前記ベ−ス部の一面に冷却風の吐出方向に沿っ
    て前後方向に長く並立して配設されるとともに円形状ま
    たは多角形状の一様な断面を有する複数のピンフィンと
    からなるピンフィン型放熱装置において、 前記複数のピンフィンの間隔が、冷却風の風上側から風
    下側に向かうに従って、順次拡がるように形成してなる
    ことを特徴とするピンフィン型放熱装置。
  2. 【請求項2】 前記ベ−ス部の冷却風の流れ方向と直角
    な幅方向の間隔が、風上側から風下側に向かうに従っ
    て、順次拡がるように形成してなる請求項1記載のピン
    フィン型放熱装置。
JP35536796A 1996-12-20 1996-12-20 ピンフィン型放熱装置 Pending JPH10190265A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6591897B1 (en) * 2002-02-20 2003-07-15 Delphi Technologies, Inc. High performance pin fin heat sink for electronics cooling
JP2006350237A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Sharp Corp 光源装置、ランプハウジング、ランプユニット、及び投影型画像表示装置
KR100692027B1 (ko) 2005-01-06 2007-03-09 엘지전자 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널의 히트 싱크용 지그 및 이를이용한 히트 싱크 체결 방법
JP2013098530A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd ヒートシンク
DE102013101747A1 (de) 2012-02-24 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corporation Kühler und kühleinrichtung
CN112588225A (zh) * 2020-10-30 2021-04-02 浙江中科玖源新材料有限公司 一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜
JP2023005566A (ja) * 2021-06-29 2023-01-18 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
CN117098365A (zh) * 2023-08-24 2023-11-21 苏州悉智科技有限公司 一种pin-fin散热器

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6591897B1 (en) * 2002-02-20 2003-07-15 Delphi Technologies, Inc. High performance pin fin heat sink for electronics cooling
KR100692027B1 (ko) 2005-01-06 2007-03-09 엘지전자 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널의 히트 싱크용 지그 및 이를이용한 히트 싱크 체결 방법
JP2006350237A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Sharp Corp 光源装置、ランプハウジング、ランプユニット、及び投影型画像表示装置
JP2013098530A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd ヒートシンク
KR101278313B1 (ko) * 2011-11-04 2013-06-25 삼성전기주식회사 히트 싱크
DE102013101747A1 (de) 2012-02-24 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corporation Kühler und kühleinrichtung
CN103298317A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 三菱电机株式会社 冷却器以及冷却装置
US9291404B2 (en) 2012-02-24 2016-03-22 Mitsubishi Electric Corporation Cooler and cooling device
DE102013101747B4 (de) * 2012-02-24 2020-09-24 Mitsubishi Electric Corporation Kühler
CN112588225A (zh) * 2020-10-30 2021-04-02 浙江中科玖源新材料有限公司 一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜
JP2023005566A (ja) * 2021-06-29 2023-01-18 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
CN117098365A (zh) * 2023-08-24 2023-11-21 苏州悉智科技有限公司 一种pin-fin散热器

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