JP2002057255A - フィン間隔算出装置および方法 - Google Patents
フィン間隔算出装置および方法Info
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- JP2002057255A JP2002057255A JP2000243647A JP2000243647A JP2002057255A JP 2002057255 A JP2002057255 A JP 2002057255A JP 2000243647 A JP2000243647 A JP 2000243647A JP 2000243647 A JP2000243647 A JP 2000243647A JP 2002057255 A JP2002057255 A JP 2002057255A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒートシンクの放熱効率の良いフィン間隔を
比較的簡単に算出することのできるフィン間隔算出装置
および方法を実現すること。 【解決手段】 ヒートシンクのフィンが所定間隔で縦向
きに設置され自然空冷されるとする。フィン間隔におけ
るフィン温度Ｔｗを、１回の実験あるいはシミュレーシ
ョン結果から求め（ステップＳ６１）、グラスホフ数Ｇ
ｒを求める（ステップＳ６２）。境界層厚さδを求める
（ステップＳ６３）。次に最大流速発生位置δUmaxをフ
ィンの壁から境界層厚さδの３分の１として求める（ス
テップＳ６４）。最後に最適フィン間隔ｙを算出する
（ステップＳ６５）。このようにして求めたフィン間隔
でヒートシンクを設計する。フィンが１枚であると仮定
することで算出が比較的簡単になる。
比較的簡単に算出することのできるフィン間隔算出装置
および方法を実現すること。 【解決手段】 ヒートシンクのフィンが所定間隔で縦向
きに設置され自然空冷されるとする。フィン間隔におけ
るフィン温度Ｔｗを、１回の実験あるいはシミュレーシ
ョン結果から求め（ステップＳ６１）、グラスホフ数Ｇ
ｒを求める（ステップＳ６２）。境界層厚さδを求める
（ステップＳ６３）。次に最大流速発生位置δUmaxをフ
ィンの壁から境界層厚さδの３分の１として求める（ス
テップＳ６４）。最後に最適フィン間隔ｙを算出する
（ステップＳ６５）。このようにして求めたフィン間隔
でヒートシンクを設計する。フィンが１枚であると仮定
することで算出が比較的簡単になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体パッケージ等
の電子部品の熱を放熱させるヒートシンクのフィンにつ
いてその間隔を算出するフィン間隔算出装置および方法
に関する。
の電子部品の熱を放熱させるヒートシンクのフィンにつ
いてその間隔を算出するフィン間隔算出装置および方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の高密度実装が急速に進展して
いる。電子部品を基板に高密度に実装すれば、これに伴
い単位面積当たりの電子部品の消費電力や発熱量が増大
することが通常である。そこで、これらの熱を効率的に
外部に放出する一手法としてヒートシンクを基板面に取
り付ける場合が非常に多くなってきている。ヒートシン
クを取り付けて効率的な放熱を達成するためには、放熱
性の最も良い形状のヒートシンクを選定することが重要
である。
いる。電子部品を基板に高密度に実装すれば、これに伴
い単位面積当たりの電子部品の消費電力や発熱量が増大
することが通常である。そこで、これらの熱を効率的に
外部に放出する一手法としてヒートシンクを基板面に取
り付ける場合が非常に多くなってきている。ヒートシン
クを取り付けて効率的な放熱を達成するためには、放熱
性の最も良い形状のヒートシンクを選定することが重要
である。
【０００３】このため、従来ではたとえば実開平６−２
９１４８号公報に開示されているようにフィンの形状を
渦巻状にしたり、特開平８−２２２６６５号公報に示さ
れているように、本来平板状となるフィンに半円状の複
数の突起を設けるといった形状面での工夫が行われてい
る。また、特開平５−２１６６５号公報では、平板状の
フィンを複数並設した代表的な形状のヒートシンクの外
側に位置するフィンとしての内部フィンの更に外側にこ
れらのフィンよりも長い寸法の外部フィンを設けるとい
った提案を行っている。
９１４８号公報に開示されているようにフィンの形状を
渦巻状にしたり、特開平８−２２２６６５号公報に示さ
れているように、本来平板状となるフィンに半円状の複
数の突起を設けるといった形状面での工夫が行われてい
る。また、特開平５−２１６６５号公報では、平板状の
フィンを複数並設した代表的な形状のヒートシンクの外
側に位置するフィンとしての内部フィンの更に外側にこ
れらのフィンよりも長い寸法の外部フィンを設けるとい
った提案を行っている。
【０００４】このような各種の提案のヒートシンクは、
それぞれが適用される電子部品に対して一定の効果を有
する。しかしながら、ヒートシンクについて１つの形状
を選択したらそれで設計がすべて終了するわけではな
い。特開平５−２１６６５号公報では強制的に空冷する
ヒートシンクを扱っているが、自然対流を利用するヒー
トシンクの場合にはフィンの間をどのように空気が流
れ、放熱が行われるかを考察しながらフィンの間隔（以
下フィン間隔という。）等を設定する必要がある。
それぞれが適用される電子部品に対して一定の効果を有
する。しかしながら、ヒートシンクについて１つの形状
を選択したらそれで設計がすべて終了するわけではな
い。特開平５−２１６６５号公報では強制的に空冷する
ヒートシンクを扱っているが、自然対流を利用するヒー
トシンクの場合にはフィンの間をどのように空気が流
れ、放熱が行われるかを考察しながらフィンの間隔（以
下フィン間隔という。）等を設定する必要がある。
【０００５】ある制限された空間にヒートシンクを配置
する場合、フィンの数を多くすれば放熱の効率も良くな
ると考えがちであるが、これによってフィンの間隔が狭
まると熱抵抗が増して却って放熱の効率が悪くなる場合
もある。また、フィンの厚さが厚ければ、当然ながら制
限された容積の空間に配置するフィンの数も減少する。
したがって、ヒートシンクを設計するためには簡単なモ
デルに置き換えて、フィンの間隔等を考察しなければ、
単にフィンの形状だけを工夫しても放熱性に優れたヒー
トシンクを実現することができない。
する場合、フィンの数を多くすれば放熱の効率も良くな
ると考えがちであるが、これによってフィンの間隔が狭
まると熱抵抗が増して却って放熱の効率が悪くなる場合
もある。また、フィンの厚さが厚ければ、当然ながら制
限された容積の空間に配置するフィンの数も減少する。
したがって、ヒートシンクを設計するためには簡単なモ
デルに置き換えて、フィンの間隔等を考察しなければ、
単にフィンの形状だけを工夫しても放熱性に優れたヒー
トシンクを実現することができない。
【０００６】図８はこのような考察に適した単純な形状
のヒートシンクの一例を示したものである。この例では
図示しない３００ｍｍ（ミリメートル）四方のプリント
基板上に発熱源としての５０ｍｍ四方の電子部品１１を
配置し、これにスリット型ヒートシンク１２を取り付け
るものとしている。プリント基板はたとえばガラスエポ
キシ樹脂製である。ヒートシンク１２はアルミニウム製
であり、電子部品１１と接触している側の面積は５０ｍ
ｍ四方となっている。スリットは重力方向に設けられて
いる。ヒートシンク１２の高さＨは２５ｍｍ固定とす
る。
のヒートシンクの一例を示したものである。この例では
図示しない３００ｍｍ（ミリメートル）四方のプリント
基板上に発熱源としての５０ｍｍ四方の電子部品１１を
配置し、これにスリット型ヒートシンク１２を取り付け
るものとしている。プリント基板はたとえばガラスエポ
キシ樹脂製である。ヒートシンク１２はアルミニウム製
であり、電子部品１１と接触している側の面積は５０ｍ
ｍ四方となっている。スリットは重力方向に設けられて
いる。ヒートシンク１２の高さＨは２５ｍｍ固定とす
る。
【０００７】このような条件の下で、フィン１３の厚さ
Ｄ、間隔Ｓ、ベース１４の厚さＴを自由に設定して、最
も放熱性の良い形状のヒートシンクを設計するものとす
る。ここで、電子部品１１はたとえば発熱量が５Ｗ（ワ
ット）であり、環境温度は２５℃で、自然空冷環境であ
るとする。この際の電子部品１１の温度が最小となるヒ
ートシンク１２を設計することになる。
Ｄ、間隔Ｓ、ベース１４の厚さＴを自由に設定して、最
も放熱性の良い形状のヒートシンクを設計するものとす
る。ここで、電子部品１１はたとえば発熱量が５Ｗ（ワ
ット）であり、環境温度は２５℃で、自然空冷環境であ
るとする。この際の電子部品１１の温度が最小となるヒ
ートシンク１２を設計することになる。
【０００８】特に装置の小型化を図るような場合には、
すでに簡単に説明したようにヒートシンク１２を含めた
各部品の外形寸法が重要な要件となる。したがって、こ
の例のようにヒートシンク１２の外形を設定し、フィン
１３の厚さＤ、間隔Ｓ、ベースの厚さＴの３つの変数を
設計パラメータとすることが多い。
すでに簡単に説明したようにヒートシンク１２を含めた
各部品の外形寸法が重要な要件となる。したがって、こ
の例のようにヒートシンク１２の外形を設定し、フィン
１３の厚さＤ、間隔Ｓ、ベースの厚さＴの３つの変数を
設計パラメータとすることが多い。
【０００９】従来ではこのような場合、最適のフィン間
隔Ｓを求めようとすると、（１）各種のヒートシンクを
試作して、実際の温度を測定しながら最適値を決定した
り、（２）熱流体シミュレーションのソフトウェアを使
用して、これら３つのパラメータを用いて最適値を計算
するようにしていた。
隔Ｓを求めようとすると、（１）各種のヒートシンクを
試作して、実際の温度を測定しながら最適値を決定した
り、（２）熱流体シミュレーションのソフトウェアを使
用して、これら３つのパラメータを用いて最適値を計算
するようにしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の手法
によるとフィン１３の厚さＤ、間隔Ｓ、ベース１４の厚
さＴの３者の組み合わせが非常に多くなるため製作およ
び測定に非常に時間がかかるだけでなく、製作および測
定の費用もかかるという問題がある。
によるとフィン１３の厚さＤ、間隔Ｓ、ベース１４の厚
さＴの３者の組み合わせが非常に多くなるため製作およ
び測定に非常に時間がかかるだけでなく、製作および測
定の費用もかかるという問題がある。
【００１１】また、後者の熱流体シミュレーションのソ
フトウェアを使用する場合も、熱流体シミュレーション
の一般化されたソフトウェアを使用して最適な値を求め
ることになる。したがって、数値計算に非常に時間がか
かるという問題があった。
フトウェアを使用する場合も、熱流体シミュレーション
の一般化されたソフトウェアを使用して最適な値を求め
ることになる。したがって、数値計算に非常に時間がか
かるという問題があった。
【００１２】そこで本発明の目的は、ヒートシンクの放
熱効率の良いフィン間隔を比較的簡単に算出することの
できるフィン間隔算出装置および方法を提供することに
ある。
熱効率の良いフィン間隔を比較的簡単に算出することの
できるフィン間隔算出装置および方法を提供することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）複数枚並設されたフィンを有するヒートシン
クのその１枚のフィンのみが空気中に置かれたものと仮
定して求めたそのフィンの温度を使用してグラスホフ数
を求める無次元数算出部と、（ロ）この無次元数算出部
で算出したグラスホフ数を使用してフィンについての境
界層厚さを求める境界層厚さ算出部と、（ハ）フィンと
これに対向するフィンとの間を自然空冷の状態で流れる
空気の最大流速発生位置を１枚のフィンのみが空気中に
置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大とな
る位置として求める最大流速発生位置算出部と、（ニ）
この最大流速発生位置算出部で算出した最大流速発生位
置を基にしてフィンとこれに対向するフィンとの間の放
熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最適フィン間隔
算出手段とをフィン間隔算出装置に具備させる。
は、（イ）複数枚並設されたフィンを有するヒートシン
クのその１枚のフィンのみが空気中に置かれたものと仮
定して求めたそのフィンの温度を使用してグラスホフ数
を求める無次元数算出部と、（ロ）この無次元数算出部
で算出したグラスホフ数を使用してフィンについての境
界層厚さを求める境界層厚さ算出部と、（ハ）フィンと
これに対向するフィンとの間を自然空冷の状態で流れる
空気の最大流速発生位置を１枚のフィンのみが空気中に
置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大とな
る位置として求める最大流速発生位置算出部と、（ニ）
この最大流速発生位置算出部で算出した最大流速発生位
置を基にしてフィンとこれに対向するフィンとの間の放
熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最適フィン間隔
算出手段とをフィン間隔算出装置に具備させる。
【００１４】すなわち請求項１記載の発明では、無次元
数算出部で自然空冷の状態におけるグラスホフ数を求
め、このグラスホフ数を使用して境界層厚さ算出部で境
界層厚さを算出する。そして、１枚のフィンのみが空気
中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大
となる位置を最大流速発生位置算出部で算出する。ある
限られた空間に複数のフィンが並設される場合の最も放
熱が効果的なフィン同士の間隔は、フィンの壁面から起
算して流速が最大となる位置の２倍等の所定倍と考える
ことができる。そこで最適フィン間隔算出手段は、最大
流速発生位置を基に最適フィン間隔を算出する。このよ
うに請求項１記載の発明では、１枚のフィンについて求
めた値を基にしてフィン同士の間隔を考察することにし
ているので、計算が単純化しヒートシンクの放熱効率の
良いフィン間隔を比較的簡単に算出することができるよ
うになる。
数算出部で自然空冷の状態におけるグラスホフ数を求
め、このグラスホフ数を使用して境界層厚さ算出部で境
界層厚さを算出する。そして、１枚のフィンのみが空気
中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大
となる位置を最大流速発生位置算出部で算出する。ある
限られた空間に複数のフィンが並設される場合の最も放
熱が効果的なフィン同士の間隔は、フィンの壁面から起
算して流速が最大となる位置の２倍等の所定倍と考える
ことができる。そこで最適フィン間隔算出手段は、最大
流速発生位置を基に最適フィン間隔を算出する。このよ
うに請求項１記載の発明では、１枚のフィンについて求
めた値を基にしてフィン同士の間隔を考察することにし
ているので、計算が単純化しヒートシンクの放熱効率の
良いフィン間隔を比較的簡単に算出することができるよ
うになる。
【００１５】請求項２記載の発明では、（イ）複数枚並
設されたフィンを有するヒートシンクのその１枚のフィ
ンのみが空気中に置かれたものと仮定して求めたそのフ
ィンの温度を使用してレイノルズ数を求める無次元数算
出部と、（ロ）この無次元数算出部で算出したレイノル
ズ数を使用してフィンについての境界層厚さを求める境
界層厚さ算出部と、（ハ）フィンとこれに対向するフィ
ンとの間を強制空冷の状態で流れる空気の最大流速発生
位置を１枚のフィンのみが空気中に置かれたと仮定しそ
の壁面から起算して流速が最大となる位置として求める
最大流速発生位置算出部と、（ニ）この最大流速発生位
置算出部で算出した最大流速発生位置を基にしてフィン
とこれに対向するフィンとの間の放熱に最も効果的なフ
ィン間隔を算出する最適フィン間隔算出手段とをフィン
間隔算出装置に具備させる。
設されたフィンを有するヒートシンクのその１枚のフィ
ンのみが空気中に置かれたものと仮定して求めたそのフ
ィンの温度を使用してレイノルズ数を求める無次元数算
出部と、（ロ）この無次元数算出部で算出したレイノル
ズ数を使用してフィンについての境界層厚さを求める境
界層厚さ算出部と、（ハ）フィンとこれに対向するフィ
ンとの間を強制空冷の状態で流れる空気の最大流速発生
位置を１枚のフィンのみが空気中に置かれたと仮定しそ
の壁面から起算して流速が最大となる位置として求める
最大流速発生位置算出部と、（ニ）この最大流速発生位
置算出部で算出した最大流速発生位置を基にしてフィン
とこれに対向するフィンとの間の放熱に最も効果的なフ
ィン間隔を算出する最適フィン間隔算出手段とをフィン
間隔算出装置に具備させる。
【００１６】すなわち請求項２記載の発明では、無次元
数算出部で強制空冷の状態におけるレイノルズ数を求
め、このレイノルズ数を使用して境界層厚さ算出部で境
界層厚さを算出する。そして、１枚のフィンのみが空気
中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大
となる位置を最大流速発生位置算出部で算出する。ある
限られた空間に複数のフィンが並設される場合の最も放
熱が効果的なフィン同士の間隔は、フィンの壁面から起
算して流速が最大となる位置の２倍等の所定倍と考える
ことができる。そこで最適フィン間隔算出手段は、最大
流速発生位置を基に最適フィン間隔を算出する。このよ
うに請求項２記載の発明では、１枚のフィンについて求
めた値を基にしてフィン同士の間隔を考察することにし
ているので、計算が単純化しヒートシンクの放熱効率の
良いフィン間隔を比較的簡単に算出することができるよ
うになる。
数算出部で強制空冷の状態におけるレイノルズ数を求
め、このレイノルズ数を使用して境界層厚さ算出部で境
界層厚さを算出する。そして、１枚のフィンのみが空気
中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大
となる位置を最大流速発生位置算出部で算出する。ある
限られた空間に複数のフィンが並設される場合の最も放
熱が効果的なフィン同士の間隔は、フィンの壁面から起
算して流速が最大となる位置の２倍等の所定倍と考える
ことができる。そこで最適フィン間隔算出手段は、最大
流速発生位置を基に最適フィン間隔を算出する。このよ
うに請求項２記載の発明では、１枚のフィンについて求
めた値を基にしてフィン同士の間隔を考察することにし
ているので、計算が単純化しヒートシンクの放熱効率の
良いフィン間隔を比較的簡単に算出することができるよ
うになる。
【００１７】請求項３記載の発明では、請求項１または
請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最大流速発生位
置算出部は境界層厚さの値に３分の１あるいはその近傍
の所定の値を掛けることで最大流速発生位置を算出する
ことを特徴としている。
請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最大流速発生位
置算出部は境界層厚さの値に３分の１あるいはその近傍
の所定の値を掛けることで最大流速発生位置を算出する
ことを特徴としている。
【００１８】すなわち請求項３記載の発明では、境界層
厚さの値に３分の１あるいはその近傍の所定の値を掛け
ることで最大流速発生位置を算出できることを実験等で
見出している。これにより、簡単な数値演算で最大流速
発生位置の算出が可能になる。
厚さの値に３分の１あるいはその近傍の所定の値を掛け
ることで最大流速発生位置を算出できることを実験等で
見出している。これにより、簡単な数値演算で最大流速
発生位置の算出が可能になる。
【００１９】請求項４記載の発明では、請求項１または
請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最適フィン間隔
算出手段は壁面から最大流速発生位置算出部の算出した
最大流速発生位置までの距離の２倍を最適フィン間隔と
することを特徴としている。
請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最適フィン間隔
算出手段は壁面から最大流速発生位置算出部の算出した
最大流速発生位置までの距離の２倍を最適フィン間隔と
することを特徴としている。
【００２０】すなわち請求項４記載の発明では、フィン
間隔が広がっていっても流速自体が最大流速に至った後
は対流等によって流速がむしろある程度減少したりして
放熱が効果的に行われない点に着目して、最大流速に至
った位置の２倍を最適フィン間隔とすることにして、フ
ィンの数を増加させることによる方熱の効果も配慮して
いる。
間隔が広がっていっても流速自体が最大流速に至った後
は対流等によって流速がむしろある程度減少したりして
放熱が効果的に行われない点に着目して、最大流速に至
った位置の２倍を最適フィン間隔とすることにして、フ
ィンの数を増加させることによる方熱の効果も配慮して
いる。
【００２１】請求項５記載の発明では、（イ）複数枚並
設されたフィンを有するヒートシンクのその１枚のフィ
ンのみが空気中に置かれたものと仮定して求めたそのフ
ィンの温度を使用してグラスホフ数を求める無次元数算
出ステップと、（ロ）この無次元数算出ステップで算出
したグラスホフ数を使用してフィンについての境界層厚
さを求める境界層厚さ算出ステップと、（ハ）フィンと
これに対向するフィンとの間を自然空冷の状態で流れる
空気の最大流速発生位置を１枚のフィンのみが空気中に
置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大とな
る位置として求める最大流速発生位置算出ステップと、
（ニ）この最大流速発生位置算出ステップで算出した最
大流速発生位置を基にしてフィンとこれに対向するフィ
ンとの間の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最
適フィン間隔算出ステップとをフィン間隔算出方法に具
備させる。
設されたフィンを有するヒートシンクのその１枚のフィ
ンのみが空気中に置かれたものと仮定して求めたそのフ
ィンの温度を使用してグラスホフ数を求める無次元数算
出ステップと、（ロ）この無次元数算出ステップで算出
したグラスホフ数を使用してフィンについての境界層厚
さを求める境界層厚さ算出ステップと、（ハ）フィンと
これに対向するフィンとの間を自然空冷の状態で流れる
空気の最大流速発生位置を１枚のフィンのみが空気中に
置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大とな
る位置として求める最大流速発生位置算出ステップと、
（ニ）この最大流速発生位置算出ステップで算出した最
大流速発生位置を基にしてフィンとこれに対向するフィ
ンとの間の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最
適フィン間隔算出ステップとをフィン間隔算出方法に具
備させる。
【００２２】すなわち請求項５記載の発明では、無次元
数算出ステップで自然空冷の状態におけるグラスホフ数
を求め、このグラスホフ数を使用して境界層厚さ算出部
で境界層厚さを算出する。そして、１枚のフィンのみが
空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が
最大となる位置を最大流速発生位置算出ステップで算出
する。ある限られた空間に複数のフィンが並設される場
合の最も放熱が効果的なフィン同士の間隔は、フィンの
壁面から起算して流速が最大となる位置の２倍等の所定
倍と考えることができる。そこで最適フィン間隔算出ス
テップでは、最大流速発生位置を基に最適フィン間隔を
算出する。このように請求項５記載の発明では、１枚の
フィンについて求めた値を基にしてフィン同士の間隔を
考察することにしているので、計算が単純化しヒートシ
ンクの放熱効率の良いフィン間隔を比較的簡単に算出す
ることができるようになる。
数算出ステップで自然空冷の状態におけるグラスホフ数
を求め、このグラスホフ数を使用して境界層厚さ算出部
で境界層厚さを算出する。そして、１枚のフィンのみが
空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が
最大となる位置を最大流速発生位置算出ステップで算出
する。ある限られた空間に複数のフィンが並設される場
合の最も放熱が効果的なフィン同士の間隔は、フィンの
壁面から起算して流速が最大となる位置の２倍等の所定
倍と考えることができる。そこで最適フィン間隔算出ス
テップでは、最大流速発生位置を基に最適フィン間隔を
算出する。このように請求項５記載の発明では、１枚の
フィンについて求めた値を基にしてフィン同士の間隔を
考察することにしているので、計算が単純化しヒートシ
ンクの放熱効率の良いフィン間隔を比較的簡単に算出す
ることができるようになる。
【００２３】請求項６記載の発明では、（イ）複数枚並
設されたフィンを有するヒートシンクのその１枚のフィ
ンのみが空気中に置かれたものと仮定して求めたそのフ
ィンの温度を使用してレイノルズ数を求める無次元数算
出ステップと、（ロ）この無次元数算出ステップで算出
したレイノルズ数を使用してフィンについての境界層厚
さを求める境界層厚さ算出ステップと、（ハ）フィンと
これに対向するフィンとの間を強制空冷の状態で流れる
空気の最大流速発生位置を１枚のフィンのみが空気中に
置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大とな
る位置として求める最大流速発生位置算出ステップと、
（ニ）この最大流速発生位置算出ステップで算出した最
大流速発生位置を基にしてフィンとこれに対向するフィ
ンとの間の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最
適フィン間隔算出ステップとをフィン間隔算出方法に具
備させる。
設されたフィンを有するヒートシンクのその１枚のフィ
ンのみが空気中に置かれたものと仮定して求めたそのフ
ィンの温度を使用してレイノルズ数を求める無次元数算
出ステップと、（ロ）この無次元数算出ステップで算出
したレイノルズ数を使用してフィンについての境界層厚
さを求める境界層厚さ算出ステップと、（ハ）フィンと
これに対向するフィンとの間を強制空冷の状態で流れる
空気の最大流速発生位置を１枚のフィンのみが空気中に
置かれたと仮定しその壁面から起算して流速が最大とな
る位置として求める最大流速発生位置算出ステップと、
（ニ）この最大流速発生位置算出ステップで算出した最
大流速発生位置を基にしてフィンとこれに対向するフィ
ンとの間の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最
適フィン間隔算出ステップとをフィン間隔算出方法に具
備させる。
【００２４】すなわち請求項６記載の発明では、無次元
数算出ステップで強制空冷の状態におけるレイノルズ数
を求め、このレイノルズ数を使用して境界層厚さ算出ス
テップで境界層厚さを算出する。そして、１枚のフィン
のみが空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して
流速が最大となる位置を最大流速発生位置算出ステップ
で算出する。ある限られた空間に複数のフィンが並設さ
れる場合の最も放熱が効果的なフィン同士の間隔は、フ
ィンの壁面から起算して流速が最大となる位置の２倍等
の所定倍と考えることができる。そこで最適フィン間隔
算出ステップでは、最大流速発生位置を基に最適フィン
間隔を算出する。このように請求項６記載の発明では、
１枚のフィンについて求めた値を基にしてフィン同士の
間隔を考察することにしているので、計算が単純化しヒ
ートシンクの放熱効率の良いフィン間隔を比較的簡単に
算出することができるようになる。
数算出ステップで強制空冷の状態におけるレイノルズ数
を求め、このレイノルズ数を使用して境界層厚さ算出ス
テップで境界層厚さを算出する。そして、１枚のフィン
のみが空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して
流速が最大となる位置を最大流速発生位置算出ステップ
で算出する。ある限られた空間に複数のフィンが並設さ
れる場合の最も放熱が効果的なフィン同士の間隔は、フ
ィンの壁面から起算して流速が最大となる位置の２倍等
の所定倍と考えることができる。そこで最適フィン間隔
算出ステップでは、最大流速発生位置を基に最適フィン
間隔を算出する。このように請求項６記載の発明では、
１枚のフィンについて求めた値を基にしてフィン同士の
間隔を考察することにしているので、計算が単純化しヒ
ートシンクの放熱効率の良いフィン間隔を比較的簡単に
算出することができるようになる。
【００２５】
【００２６】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２７】図１は本発明の一実施例におけるフィン間
隔算出装置の構成を表わしたものである。このフィン間
隔算出装置３１は、無次元数算出部３２と、境界層厚さ
算出部３３と、最大流速発生位置算出部３４と、最適フ
ィン間隔算出部３５で構成されている。これらの各部
は、たとえば汎用のパーソナルコンピュータを構成する
図示しないＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・
オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモ
リ）およびキーボードやディスプレイ等の入出力機器に
よって実現することができる。ここで、ＲＯＭにはフィ
ン間隔算出装置３１を実現するための後に説明する制御
を行うためのプログラムやその他の固定的なデータが格
納されるようになっている。ＲＡＭはＣＰＵがプログラ
ムを実行する上で一時的に必要となるデータを格納する
メモリである。
隔算出装置の構成を表わしたものである。このフィン間
隔算出装置３１は、無次元数算出部３２と、境界層厚さ
算出部３３と、最大流速発生位置算出部３４と、最適フ
ィン間隔算出部３５で構成されている。これらの各部
は、たとえば汎用のパーソナルコンピュータを構成する
図示しないＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・
オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモ
リ）およびキーボードやディスプレイ等の入出力機器に
よって実現することができる。ここで、ＲＯＭにはフィ
ン間隔算出装置３１を実現するための後に説明する制御
を行うためのプログラムやその他の固定的なデータが格
納されるようになっている。ＲＡＭはＣＰＵがプログラ
ムを実行する上で一時的に必要となるデータを格納する
メモリである。
【００２８】本実施例では、図８に示したヒートシンク
のモデルについて最適なフィン間隔を算出する。図１を
具体的に説明する前に、本発明の原理を説明する。
のモデルについて最適なフィン間隔を算出する。図１を
具体的に説明する前に、本発明の原理を説明する。
【００２９】図２は、フィンの各種の間隔について熱輸
送の流速分布と温度分布の関係を示したものである。同
図（ａ）がフィン１３の間隔が広い場合であり、同図
（ｂ）、（ｃ）の順に間隔が狭くなっている。これらの
図で実線４１はフィン１３の間における自然対流による
流速分布を示している。フィン１３に近いほどその抵抗
によって流速は落ちる。破線４２は温度分布を示してい
る。流速が早くなれば、放熱がそれだけ効率的に行われ
るので温度は低下する。
送の流速分布と温度分布の関係を示したものである。同
図（ａ）がフィン１３の間隔が広い場合であり、同図
（ｂ）、（ｃ）の順に間隔が狭くなっている。これらの
図で実線４１はフィン１３の間における自然対流による
流速分布を示している。フィン１３に近いほどその抵抗
によって流速は落ちる。破線４２は温度分布を示してい
る。流速が早くなれば、放熱がそれだけ効率的に行われ
るので温度は低下する。
【００３０】同図（ｃ）に示すようにフィン間隔が狭い
と２枚のフィン１３の中央位置でも流速はそれほど上が
らず、熱輸送が十分でないので温度があまり低下しな
い。一方、同図（ａ）に示したようにフィン１３の間隔
を広くとっても中央位置での流速は同図（ｂ）と同程度
となる。したがって、中央付近は熱輸送に無駄があり、
全体的にフィン１３をより狭い間隔で配置した方が放熱
が効率的に行われることになる。同図（ｂ）では２枚の
フィン１３の中央位置で流速が最大となっており、この
ようなフィン間隔に設定するとヒートシンクの設計を効
率的に行えると考えられる。そこで、本発明では最大流
速に至る位置を予め探ることで、最良のフィン間隔を設
定することにしている。
と２枚のフィン１３の中央位置でも流速はそれほど上が
らず、熱輸送が十分でないので温度があまり低下しな
い。一方、同図（ａ）に示したようにフィン１３の間隔
を広くとっても中央位置での流速は同図（ｂ）と同程度
となる。したがって、中央付近は熱輸送に無駄があり、
全体的にフィン１３をより狭い間隔で配置した方が放熱
が効率的に行われることになる。同図（ｂ）では２枚の
フィン１３の中央位置で流速が最大となっており、この
ようなフィン間隔に設定するとヒートシンクの設計を効
率的に行えると考えられる。そこで、本発明では最大流
速に至る位置を予め探ることで、最良のフィン間隔を設
定することにしている。
【００３１】図３は、対向配置された２枚のフィンと流
速分布および温度分布を表わしたものである。実線４１
は流速分布を示しており、破線４２は温度分布を示して
いる。このような２枚のフィン１３の相互による影響を
考えてこれらの分布曲線を求めるのは、理論式が非常に
複雑になり、計算に多くの時間を必要とする。
速分布および温度分布を表わしたものである。実線４１
は流速分布を示しており、破線４２は温度分布を示して
いる。このような２枚のフィン１３の相互による影響を
考えてこれらの分布曲線を求めるのは、理論式が非常に
複雑になり、計算に多くの時間を必要とする。
【００３２】一方、図４はフィン１３がただ１枚存在す
ると仮定した場合の流速分布４１および温度分布４２を
示している。流速はある位置で“０”に収束し、温度は
室温に収束する。これらの収束点は境界層領域４４と静
止流体領域４５の境界線上に位置している。この点は図
３についても同様である。フィン１３が１枚であると仮
定すると、流速分布および温度分布は他のフィンの影響
を考慮する必要がないので、すでに確立されている自然
対流熱伝達理論式を使用して比較的簡単に求めることが
できる。そこで、本発明ではフィン１３がただ１枚存在
すると想定して、流速分布が最大となる位置を算出する
ようにしている。
ると仮定した場合の流速分布４１および温度分布４２を
示している。流速はある位置で“０”に収束し、温度は
室温に収束する。これらの収束点は境界層領域４４と静
止流体領域４５の境界線上に位置している。この点は図
３についても同様である。フィン１３が１枚であると仮
定すると、流速分布および温度分布は他のフィンの影響
を考慮する必要がないので、すでに確立されている自然
対流熱伝達理論式を使用して比較的簡単に求めることが
できる。そこで、本発明ではフィン１３がただ１枚存在
すると想定して、流速分布が最大となる位置を算出する
ようにしている。
【００３３】図５は、図４を分かりやすく図解し直した
ものであり、フィン１３が１枚の場合の温度分布Ｔ、流
速分布ｕ、境界層厚さδの関係を図解したものである。
無次元数としてのグラスホフ数およびヌセルト数を使用
すると、理論的にこのようなフィン１３が１枚の場合の
温度分布Ｔ、流速分布ｕ、境界層厚さδおよび放熱量Ｑ
を求めることができる。なお、グラスホフ数Ｇｒは自然
空冷の場合の値であり、強制空冷の場合にはレイノルズ
数算出部を使用する。ここでグラスホフ数Ｇｒは次の
（１）式で、平均ヌセルト数Ｎｕは次の（２）式で求め
られる。
ものであり、フィン１３が１枚の場合の温度分布Ｔ、流
速分布ｕ、境界層厚さδの関係を図解したものである。
無次元数としてのグラスホフ数およびヌセルト数を使用
すると、理論的にこのようなフィン１３が１枚の場合の
温度分布Ｔ、流速分布ｕ、境界層厚さδおよび放熱量Ｑ
を求めることができる。なお、グラスホフ数Ｇｒは自然
空冷の場合の値であり、強制空冷の場合にはレイノルズ
数算出部を使用する。ここでグラスホフ数Ｇｒは次の
（１）式で、平均ヌセルト数Ｎｕは次の（２）式で求め
られる。
【００３４】
【数１】
【００３５】ここでｇは重力加速度、βは空気の体積膨
張係数、Ｔｗはヒートシンクのフィン１３の温度、Ｔ∞
は雰囲気温度、Ｌはフィン１３の長さ、νは空気の動粘
性係数である。
張係数、Ｔｗはヒートシンクのフィン１３の温度、Ｔ∞
は雰囲気温度、Ｌはフィン１３の長さ、νは空気の動粘
性係数である。
【００３６】
【数２】
【００３７】ここでＧｒはグラスホフ数を、またＰｒは
空気のプラントル数である。
空気のプラントル数である。
【００３８】図６は、図１に示したフィン間隔算出装置
の動作の流れを示したものである。図８に示したように
フィン１３が縦向きとなるように設置し、自然空冷を行
うものとする。本発明ではフィンが１枚と仮定して計算
を行うので、熱せられた１枚の平板（フィン１３）が空
気中に置かれるものと仮定する。まず、（１）式に代入
するために、フィン間隔におけるフィン温度Ｔｗを、１
回の実験あるいはシミュレーション結果から求めておく
（ステップＳ６１）。そしてこの求めたフィン温度Ｔｗ
を使用して、図１に示した無次元数算出部３２で（１）
式を基にしてグラスホフ数Ｇｒを求める（図６ステップ
Ｓ６２）。
の動作の流れを示したものである。図８に示したように
フィン１３が縦向きとなるように設置し、自然空冷を行
うものとする。本発明ではフィンが１枚と仮定して計算
を行うので、熱せられた１枚の平板（フィン１３）が空
気中に置かれるものと仮定する。まず、（１）式に代入
するために、フィン間隔におけるフィン温度Ｔｗを、１
回の実験あるいはシミュレーション結果から求めておく
（ステップＳ６１）。そしてこの求めたフィン温度Ｔｗ
を使用して、図１に示した無次元数算出部３２で（１）
式を基にしてグラスホフ数Ｇｒを求める（図６ステップ
Ｓ６２）。
【００３９】次に境界層厚さ算出部３３で、次の式
（３）を使用して境界層厚さδを求める（ステップＳ６
３）。この（３）式には先に求めたグラスホフ数を代入
すればよい。
（３）を使用して境界層厚さδを求める（ステップＳ６
３）。この（３）式には先に求めたグラスホフ数を代入
すればよい。
【００４０】 δ＝3.93Ｐｒ-1/2(0.952＋Ｐｒ)1/4Ｇｒ-1/4Ｌ ……（３）
【００４１】次に最大流速発生位置算出部３４は、最大
流速発生位置δUmaxをフィン１３の壁から境界層厚さδ
の３分の１として求める。すなわち、最大流速発生位置
δUm axは（４）式により求まる（ステップＳ６４）。
流速発生位置δUmaxをフィン１３の壁から境界層厚さδ
の３分の１として求める。すなわち、最大流速発生位置
δUm axは（４）式により求まる（ステップＳ６４）。
【００４２】δUmax＝δ／3 ……（４）
【００４３】最後に最適フィン間隔算出部３５では次の
（５）式よりフィン１３同士の効率が最も良い間隔とし
ての最適フィン間隔ｙを算出する（ステップＳ６５）。
（５）式よりフィン１３同士の効率が最も良い間隔とし
ての最適フィン間隔ｙを算出する（ステップＳ６５）。
【００４４】ｙ＝2×δUmax ……（５）
【００４５】次に具体例を挙げてフィン間隔算出の様子
を説明する。図８で示した条件の下で、ヒートシンクの
長さＬが５０ｍｍ、雰囲気温度Ｔ∞が２５゜Ｃ、フィン
間隔１ｍｍにおけるフィン１３の温度が７４゜Ｃとす
る。このときのグラスホフ数Ｇｒは次の（６）式のよう
にして算出される。 Ｇｒ＝(9.81×0.00336×49.0×0.053)／(0.175×104)＝6.58×105 ……（６）
を説明する。図８で示した条件の下で、ヒートシンクの
長さＬが５０ｍｍ、雰囲気温度Ｔ∞が２５゜Ｃ、フィン
間隔１ｍｍにおけるフィン１３の温度が７４゜Ｃとす
る。このときのグラスホフ数Ｇｒは次の（６）式のよう
にして算出される。 Ｇｒ＝(9.81×0.00336×49.0×0.053)／(0.175×104)＝6.58×105 ……（６）
【００４６】次にこのグラスホフ数Ｇｒを使用して境界
層厚さδを算出すると、次の（７）式のようになる。 δ＝3.93×0.71-1/2×(0.952＋0.71)1/4×(6.58×105)-1/4×0.05 ＝0.0093 ……（７）
層厚さδを算出すると、次の（７）式のようになる。 δ＝3.93×0.71-1/2×(0.952＋0.71)1/4×(6.58×105)-1/4×0.05 ＝0.0093 ……（７）
【００４７】すなわちこの例の場合、境界層厚さδは
９．３ｍｍとなる。最大流速発生位置δUmaxはフィン１
３の壁から境界層厚さδの３分の１の位置である。境界
層厚さδを（４）式に代入すると次の（８）式となる。 δUmax＝0.0093／3＝0.0031 ……（８）
９．３ｍｍとなる。最大流速発生位置δUmaxはフィン１
３の壁から境界層厚さδの３分の１の位置である。境界
層厚さδを（４）式に代入すると次の（８）式となる。 δUmax＝0.0093／3＝0.0031 ……（８）
【００４８】このようにして最大流速発生位置δUmaxが
３．１ｍｍとなるので、最適フィン間隔ｙは（５）式に
最大流速発生位置δUmaxの値を代入して次の（９）式の
ようになる。 ｙ＝2×0.0031＝0.0062 ……（９）
３．１ｍｍとなるので、最適フィン間隔ｙは（５）式に
最大流速発生位置δUmaxの値を代入して次の（９）式の
ようになる。 ｙ＝2×0.0031＝0.0062 ……（９）
【００４９】このようにしてフィン１３の間隔を６．２
ｍｍに設定すると最も効率のよい放熱を行うことができ
ることになる。
ｍｍに設定すると最も効率のよい放熱を行うことができ
ることになる。
【００５０】図７は、この例における部品温度と等価の
フィンの温度とフィン間隔の関係を示したものである。
既に説明したようにフィン間隔が６．２ｍｍよりも狭い
と空気の流れの関係でフィン１３あるいは部品の温度が
上昇することになる。フィン間隔が６．２ｍｍよりも広
くても空気の流れがそれ以上良くなるわけではなく、却
って単位スペースに占めるフィン１３の総数が減少する
ことになるので、放熱の効率が低下し、部品温度が上昇
することになる。
フィンの温度とフィン間隔の関係を示したものである。
既に説明したようにフィン間隔が６．２ｍｍよりも狭い
と空気の流れの関係でフィン１３あるいは部品の温度が
上昇することになる。フィン間隔が６．２ｍｍよりも広
くても空気の流れがそれ以上良くなるわけではなく、却
って単位スペースに占めるフィン１３の総数が減少する
ことになるので、放熱の効率が低下し、部品温度が上昇
することになる。
【００５１】発明の変形可能性
【００５２】以上、自然対流あるいは自然空冷環境にお
けるフィン間隔の算出を行ったが、強制空冷を行う場合
の最適フィン間隔ｙも全く同様に算出することができ
る。ただしこの場合にはグラスホフ数Ｇｒを使用せずに
レイノルズ数を使用することになる。
けるフィン間隔の算出を行ったが、強制空冷を行う場合
の最適フィン間隔ｙも全く同様に算出することができ
る。ただしこの場合にはグラスホフ数Ｇｒを使用せずに
レイノルズ数を使用することになる。
【００５３】また実施例では図８に示したような平板状
のフィンを並設したヒートシンクについて説明したが、
従来各種提案されたようなこれと異なる形状のヒートシ
ンクについても本発明を同様に適用することができる。
この際に、最大流速発生位置δUmaxと境界層厚さδの関
係が（４）式に示した値と狂うような場合には、実験あ
るいはシミュレーション解析によって適宜変更すればよ
い。
のフィンを並設したヒートシンクについて説明したが、
従来各種提案されたようなこれと異なる形状のヒートシ
ンクについても本発明を同様に適用することができる。
この際に、最大流速発生位置δUmaxと境界層厚さδの関
係が（４）式に示した値と狂うような場合には、実験あ
るいはシミュレーション解析によって適宜変更すればよ
い。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１および請求
項５記載の発明によれば、１枚のフィンのみが自然空冷
の状態に置かれているものとしてグラスホフ数を求め、
このグラスホフ数を使用して境界層厚さを算出し、これ
を基にして最大流速発生位置を算出し、最適フィン間隔
を算出するので、計算が大幅に短縮化され、ヒートシン
クの設計時間の節約と大幅なコストダウンを図ることが
できる。
項５記載の発明によれば、１枚のフィンのみが自然空冷
の状態に置かれているものとしてグラスホフ数を求め、
このグラスホフ数を使用して境界層厚さを算出し、これ
を基にして最大流速発生位置を算出し、最適フィン間隔
を算出するので、計算が大幅に短縮化され、ヒートシン
クの設計時間の節約と大幅なコストダウンを図ることが
できる。
【００５５】また請求項２および請求項６記載の発明に
よれば、１枚のフィンのみが強制空冷の状態に置かれて
いるものとしてグラスホフ数を求め、このグラスホフ数
を使用して境界層厚さを算出し、これを基にして最大流
速発生位置を算出し、最適フィン間隔を算出するので、
計算が大幅に短縮化され、ヒートシンクの設計時間の節
約と大幅なコストダウンを図ることができる。
よれば、１枚のフィンのみが強制空冷の状態に置かれて
いるものとしてグラスホフ数を求め、このグラスホフ数
を使用して境界層厚さを算出し、これを基にして最大流
速発生位置を算出し、最適フィン間隔を算出するので、
計算が大幅に短縮化され、ヒートシンクの設計時間の節
約と大幅なコストダウンを図ることができる。
【００５６】更に請求項３記載の発明によれば、請求項
１または請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最大流
速発生位置算出部は境界層厚さの値に３分の１等の所定
の値を掛けることで最大流速発生位置を算出するので、
算出が極めて単純化する。
１または請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最大流
速発生位置算出部は境界層厚さの値に３分の１等の所定
の値を掛けることで最大流速発生位置を算出するので、
算出が極めて単純化する。
【００５７】また請求項４記載の発明によれば、請求項
１または請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最適フ
ィン間隔算出手段は壁面から最大流速発生位置算出部の
算出した最大流速発生位置までの距離の２倍を最適フィ
ン間隔とするので単純に最大流速発生位置を示す数値を
２倍にすればよく、算出が極めて単純化する。
１または請求項２記載のフィン間隔算出装置で、最適フ
ィン間隔算出手段は壁面から最大流速発生位置算出部の
算出した最大流速発生位置までの距離の２倍を最適フィ
ン間隔とするので単純に最大流速発生位置を示す数値を
２倍にすればよく、算出が極めて単純化する。
【図１】本発明の一実施例におけるフィン間隔算出装置
の構成を表わしたブロック図である。
の構成を表わしたブロック図である。
【図２】フィンの各種の間隔について熱輸送の流速分布
と温度分布の関係を示した説明図である。
と温度分布の関係を示した説明図である。
【図３】対向配置された２枚のフィンと流速分布および
温度分布を表わした特性図である。
温度分布を表わした特性図である。
【図４】フィンがただ１枚存在すると仮定した場合の流
速分布および温度分布を示した特性図である。
速分布および温度分布を示した特性図である。
【図５】フィンが１枚の場合の温度分布Ｔ、流速分布
ｕ、境界層厚さδの関係を図解した説明図である。
ｕ、境界層厚さδの関係を図解した説明図である。
【図６】図１に示したフィン間隔算出装置の動作の流れ
図である。
図である。
【図７】実施例で具体的な設計態様における部品温度と
フィン間隔を示した特性図である。
フィン間隔を示した特性図である。
【図８】単純な形状のヒートシンクの一例を示した斜視
図である。
図である。
１２ スリット型ヒートシンク １３ フィン ３２ 無次元数算出部 ３３ 境界層厚さ算出部 ３４ 最大流速発生位置算出部 ３５ 最適フィン間隔算出部 Ｔ 温度分布 ｕ 流速分布 Ｇｒ グラスホフ数 Ｎｕ 平均ヌセルト数 δ 境界層厚さ
Claims (6)
- 【請求項１】 複数枚並設されたフィンを有するヒート
シンクのその１枚のフィンのみが空気中に置かれたもの
と仮定して求めたそのフィンの温度を使用してグラスホ
フ数を求める無次元数算出部と、 この無次元数算出部で算出したグラスホフ数を使用して
前記フィンについての境界層厚さを求める境界層厚さ算
出部と、 前記フィンとこれに対向するフィンとの間を自然空冷の
状態で流れる空気の最大流速発生位置を１枚のフィンの
みが空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流
速が最大となる位置として求める最大流速発生位置算出
部と、 この最大流速発生位置算出部で算出した最大流速発生位
置を基にして前記フィンとこれに対向するフィンとの間
の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最適フィン
間隔算出手段とを具備することを特徴とするフィン間隔
算出装置。 - 【請求項２】 複数枚並設されたフィンを有するヒート
シンクのその１枚のフィンのみが空気中に置かれたもの
と仮定して求めたそのフィンの温度を使用してレイノル
ズ数を求める無次元数算出部と、 この無次元数算出部で算出したレイノルズ数を使用して
前記フィンについての境界層厚さを求める境界層厚さ算
出部と、 前記フィンとこれに対向するフィンとの間を強制空冷の
状態で流れる空気の最大流速発生位置を１枚のフィンの
みが空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流
速が最大となる位置として求める最大流速発生位置算出
部と、 この最大流速発生位置算出部で算出した最大流速発生位
置を基にして前記フィンとこれに対向するフィンとの間
の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最適フィン
間隔算出手段とを具備することを特徴とするフィン間隔
算出装置。 - 【請求項３】 前記最大流速発生位置算出部は境界層厚
さの値に３分の１あるいはその近傍の所定の値を掛ける
ことで最大流速発生位置を算出することを特徴とする請
求項１または請求項２記載のフィン間隔算出装置。 - 【請求項４】 前記最適フィン間隔算出手段は壁面から
最大流速発生位置算出部の算出した最大流速発生位置ま
での距離の２倍を最適フィン間隔とすることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載のフィン間隔算出装置。 - 【請求項５】 複数枚並設されたフィンを有するヒート
シンクのその１枚のフィンのみが空気中に置かれたもの
と仮定して求めたそのフィンの温度を使用してグラスホ
フ数を求める無次元数算出ステップと、 この無次元数算出ステップで算出したグラスホフ数を使
用して前記フィンについての境界層厚さを求める境界層
厚さ算出ステップと、 前記フィンとこれに対向するフィンとの間を自然空冷の
状態で流れる空気の最大流速発生位置を１枚のフィンの
みが空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流
速が最大となる位置として求める最大流速発生位置算出
ステップと、 この最大流速発生位置算出ステップで算出した最大流速
発生位置を基にして前記フィンとこれに対向するフィン
との間の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最適
フィン間隔算出ステップとを具備することを特徴とする
フィン間隔算出方法。 - 【請求項６】 複数枚並設されたフィンを有するヒート
シンクのその１枚のフィンのみが空気中に置かれたもの
と仮定して求めたそのフィンの温度を使用してレイノル
ズ数を求める無次元数算出ステップと、 この無次元数算出ステップで算出したレイノルズ数を使
用して前記フィンについての境界層厚さを求める境界層
厚さ算出ステップと、 前記フィンとこれに対向するフィンとの間を強制空冷の
状態で流れる空気の最大流速発生位置を１枚のフィンの
みが空気中に置かれたと仮定しその壁面から起算して流
速が最大となる位置として求める最大流速発生位置算出
ステップと、 この最大流速発生位置算出ステップで算出した最大流速
発生位置を基にして前記フィンとこれに対向するフィン
との間の放熱に最も効果的なフィン間隔を算出する最適
フィン間隔算出ステップとを具備することを特徴とする
フィン間隔算出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000243647A JP2002057255A (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | フィン間隔算出装置および方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2000243647A JP2002057255A (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | フィン間隔算出装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002057255A true JP2002057255A (ja) | 2002-02-22 |
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|---|---|---|---|
| JP2000243647A Pending JP2002057255A (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | フィン間隔算出装置および方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002057255A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011044619A (ja) * | 2009-08-22 | 2011-03-03 | Stanley Electric Co Ltd | ヒートシンクおよび冷却システム |
| CN106783050A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 全球能源互联网研究院 | 一种散热片及其设计方法及装置及变压器 |
| WO2020031856A1 (ja) * | 2018-08-09 | 2020-02-13 | 国立大学法人東京大学 | 伝熱装置 |
-
2000
- 2000-08-11 JP JP2000243647A patent/JP2002057255A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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