【手続補正書】
【提出日】平成26年8月15日(2014.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】ヒートシンク性能算出ソフトウエアー及びそれを利用した電子カタログ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象ヒートシンクの容積変化においても縮尺外図形（ここで言うヒートシンク外形図とは主に押し出し材断面図を意味する）の表示と同時に性能を算出する方法とこれを利用した電子カタログに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクは主に冷却方法として、自然空冷、強制空冷、強制水冷等があるが、なかでも強制空冷に用いるヒートシンクは、ヒートシンクが構成する冷却用フィンの面積にその性能が大きく左右されるので、より多くのフィン面積を増やすため、自然空冷のように1つの押し出し材のみで製作するには、困難な為、複数の押し出し材を溶接や圧着等にて接続し製作される。
これらのヒートシンクはその性能（加わった熱量、風速、温度等の環境に対する熱抵抗値、温度上昇値、圧力損失値等）を算出するためのソフトウエアーは、有限要素法などを用いて算出を行う様に製作されていて、この場合、正確に半導体、及びヒートシンクの各部寸法数値や半導体のヒートシンクに配置する位置など複雑かつ多くの詳細な数値が求められるので、操作が複雑でかつプログラムも複雑になり高価格になり専属のオペレータが必要になる、しかしながら、ヒートシンク自体の価格は数円から数千円程度であり専属オペレータを配置するに見合う価格でない。そのため、有限要素法等の、詳細分析ではなく、外気温度、冷媒速度（風速）等の環境数値や、フィン面積、フィンと冷媒の接触部である濡れ長さ等からレイノズル定数、プラントル定数、ヌセルト数などを算出して算出条件を絞り込み、詳細な熱分布などを行わない簡易的に算出する方法でのソフトウエアー(以下簡易ソフトと呼ぶ)が製作されている。従来この種類の簡易ソフトは、対話形式的に、キャドなどによってすでに作画された模範的形状のヒートシンクを見ながら、ヒートシンクの長さ、幅、高さ、や構成されているフィンの寸法数値を入力させていくのであるが、入力された値が正しく対象のヒートシンクの寸法に対応しているかどうかは、入力された値による縮尺外図形が表示されないので、見極めるのは困難であり、電子カタログのように該当する製品の縮尺外図形及びその性能が即表示されることは困難であるため電子カタログとしては不便であった。
【０００３】
また、入力されたヒートシンクの寸法数値を基に、対象となるヒートシンクの縮尺外形図が表示され、その数値をパラメータとして変化させることで様々な形状のヒートシンクを表示できたとしても、ヒートシンクは通常押し出し材で作成されていてその金型による製作制限により設計はできても製作できない問題や金型代金などの問題があるので、すでに製作されたヒートシンクを選ぶことになり、特別なヒートシンクを設計する場合以外その利点はあまりなかった。
しかしながら、近年において、主に大型の空冷ヒートシンクは、冷却のための冷媒を取り入れる開口部を備えた、主に押し出し材からなるベース及びフィンを構成したフィンユニットを溶接、圧着、かしめ、等の工法を用いて接続し長さ、幅など変化させ顧客の要望に応じて様々な形状が制作されている。
そのためその形状数はフィンユニットの組み合わせにより膨大になり、これに比例して、ヒートシンクの各部寸法数値の入力も複雑になり、入力の煩わしさも加わり、従来のカタログにおいて、その性能及び縮尺外図形の表示は、困難となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、複数のフィンユニットから構成されるヒートシンクにおいて、いかなるフィンユニット数により構成されるヒートシンクにおいてもその縮尺外図形を表示しかつその性能も算出表示するヒートシンク設計も可能なヒートシンク性能算出ソフトウエアー及びそれを利用した電子カタログを製作することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ヒートシンクを構成する、フィンユニットの数を増減し、かつ前記フィンユニットを構成する各部寸法を構成するパラメータ数値及びヒートシンクの環境数値を変化させることにより、前記フィンユニットから構成される膨大なヒートシンクの縮尺外形図と性能を算出及び表示するヒートシンク設計も可能なヒートシンク性能算出ソフトウエアー及びそれを利用した電子カタログを製作する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電子カタログは膨大な組み合わせになるヒートシンクの縮尺外形図を表示してかつヒートシンク環境に応じた性能を同時に算出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図(1A)は従来のアルミ押し出し材一体もののヒートシンク図である。            図(2A)は前記図(1A)のヒートシンク斜視図である。
【図２】図(1B)は、フィンユニット図である。            図(2B)は、フィンユニットをまさに接続する図である・
【図３】図3はフィンユニットを4個接続して製作したヒートシンク斜視図である。
【図４】図(1C)は、フィンユニットを省略化した図である            図(2C)は、2個のフィンユニットを接続したヒートシンク省略図である。
【図５】図5は、4個のフィンユニットを接続したヒートシンク省略図である
【図６】図6の図(1D)は、フィンユニットを上からベースに接続して製作した            ヒートシンク図である。            図6の図(2D)は、図(1D)を分解置換し省略化した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ヒートシンクを構成するフィンユニットの各部寸法のパラメータ数値等が保存されてあるヒートシンクを呼び出し、フィンユニット数及びフィンユニットを構成するパラメータ数値及びその環境数値を変入力することにより、前記ヒートシンクの性能及び縮尺図形を算出、表示させる。
【０００９】
図１における図(1A)は従来のアルミ押し出し材一体ものの高さ(h1),幅(W1)のヒートシンク（A）（押し出し方向断面図）であり、空気を取り入れる2つの開口部（1）と、6つの開口部（2）と、半導体を取り付けるベース面（3）又は（4）と半導体からの熱を外気に放出する前記開口部と開口部の間に構成される9本のフィンfin1とから構成されている、これらのヒートシンクは中空形ヒートシンクとも呼ばれ前記開口部から冷却冷媒である空気をファンなどで送り込み、この冷気をフィンから取り入れ、取り付けた半導体を冷却する。
これらのヒートシンクの製作は、中空材押し出し材の技術によるので、製作押し出し形状は技術制限があった。
図（2A）は前記中空形ヒートシンク（A）の斜視図である。Ｌ1はこのヒートシンク長さである。
【００１０】
図2における図(1B)は、横長さ(kw3)縦長さ(kh3)と横長さ(kw3)縦長さ(kh4)の2つの開口部（6）と（62）と厚さb3及びb4の半導体を設置するベースを備えた高さｈ2のフィンユニット(5) の押し出し方向断面図である。開口部両隣に位置する端部数値S1及びS2部Kw3=S1+S2の関係にある。wdは、フィンユニット（5）のベース幅である。
ｔ2はフィンfinVの垂直方向厚さでｔ3はフィンfinHの水平方向厚さである
図（2B）は、複数の前記ユニットフィン（5）を対応する前記フィンユニット（5）にまさに接続しようとする図である、接続されたフィンユニット（5）はそのフィンユニット（5）同士の接続部に開口部（61）を形成する、(7)は接続のための突起であり（8）は前記突起と接続する接続溝である。
図(3)は、前記複数のユニットフィン(5)を4個接続して完成した幅W2高さh2長さL2のヒートシンク（B）の斜視図である。
これらのフィンユニットが複数接続されて製作するヒートシンクは、その大きさがフィンユニット（5）の数だけ様々な大きさのヒートシンクを製作できることになりそれらのすべての外形図と性能表示できるカタログ紙を製作するのは困難である。
【００１１】
図4における図(1C)は、フィンユニット(51)は前記フィンユニット（5）の省略図である。図（2C）は、前記フィンユニット（51）が2つからなるヒートシンクB1である。wd は、フィンユニットの幅であるこのヒートシンクB1にフィンユニット(51)の数を必要に応じて接続していくことで複数のフィンユニット（51）にて構成された各開口部は両端の開口部（9）と（10）を除いてP1（P1=wd）間隔(ピッチと呼ぶ)で構成されかつその数もフィンユニット（51）数で決定されることになる。また、ディスプレーに表示される、縮尺外形図表示に必要な、ヒートシンクB1の原点に対する各開口部原点のＸ、Ｙ座標値も得ることができる。表示縮尺外形図では各開口部においてその原点を開口部右下端とする、横長さ×縦長さの長方形として表される。
図(1C)及び図（2C）の各部記号は以下のプログラム例中にて説明する。

図(2C)の図形の性能算出プログラム例
各矢印は、以下の場所を指す
ds1は原点から開口部(9)の原点
ds2は原点から開口部(62)の原点
ds3は原点から開口部(6)の原点  
ds4は原点から開口部(61)の原点  
ds5は原点から開口部(10)の原点
以下はヒートシンクB1の開口部寸法数値でありピッチは隣り合うフィンユニット（51）における同じ開口部と開口部との距離である。
ユニットフィン数がｎ個の場合（ヒートシンクB1  n=2）
【表１】
2013110348.tif 000001
上記数値より、幅（n×wd）、高さh2で表されるヒートシンクＢ1に対して上記各開口部をヒートシンクＢ1の原点からの各開口部の原点であるX座標、Y座標の各数値に移動しその数をＸ座標方向へピッチ値分配置すれば、ヒートシンクＢ1の縮尺外形図は表示できることになり、また上記数値と入力された他数値よりヒートシンク性能算出に必要な以下3つの数値が算出できる
1.ヒートシンク全開口部面積
2.フィンの濡れ長さ
3.フィンの総面積
【００１２】
図5はヒートシンクＢ1にさらに2個フィンユニット(51)を追加接続したヒートシンクB2であり各部開口部数値は下記の通りとなる。
n=4(ｎはフィンユニット数)
【表２】
2013110348.tif 000002
上記数値で分るように、表1と表2の違いはフィンユニット数（ｎ）のみである。
このことから、フィンユニットを接続して製作するヒートシンクは、そのヒートシンクの基本的データ（ヒートシンクの各部寸法数値、フィンユニット数値、）を入力しこれらをデータベースに保存し、そのデータを呼び出しフィンユニット数を増減させれば、すべてその縮尺外形図を表示できるとともに、その性能を算出できる。
【００１３】
ヒートシンクの寸法であるパラメータ数値を入力しデータベースに保存しておけば、これを呼び出しフィンユニット数及びフィンユニットを構成するパラメータ数値を変えることにより種々の大きさのヒートシンクの外形図表示及びその性能が算出できる。
また、フィンユニット数の増減は、ディスプレーに表示される増減ボタン（次のフローチャート図参照）をクリックすることで、その数を増減できるので数値を入力する必要も無いので誤った数値入力が無いばかりでなく操作が簡単である。
図6の図(1D)は、上から矢印方向へフィン高さ(FH)のフィンユニット（11）を幅(W3)のベース（12）に接続してヒートシンク(C)を製作していく工法である。
これらの工法においても、図(2D)で示すように、ヒートシンク(C)はフィンユニット（13）が間隔値(wd3)にて5個、矢印方向に接続されず図のように製作されたと置換すれば、計算の考え方はこれまで述べた方法と一緒になる。また通常用いられる、その他の形状のヒートシンクも同じように分解置換できれば今まで述べた方法が適応できる。
なお、
以下に、ヒートシンク外形図表示と性能算出までのフローチャート図を表す。
フローチャート
2013110348.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００１４】
フィンユニット数接続によりその大きさが変化するヒートシンクにおいて、接続されるフィンユニットのいかなる数に対してもそのヒートシンク外形図及び性能が算出、表示できる。
【符号の説明】
【００１５】
1    従来のヒートシンクの開口部
2    従来のヒートシンクの開口部
3    従来のヒートシンクのベース
4    従来のヒートシンクのベース
fin1   従来のヒートシンクのフィン
Ｗ1  従来のヒートシンクの幅
Ｌ1  従来のヒートシンクの長さ
Ａ   従来のヒートシンク
5    フィンユニット
6    フィンユニット開口部
61   フィンユニット開口部
62   フィンユニット開口部
7    接続のための突起
8    接続溝
finV   フィンユニット垂直フィン
ｔ2    フィンユニット垂直フィン厚さ
finH   フィンユニット水平フィン
ｔ3    フィンユニット水平フィン厚さ
kw3    フィンユニット開口部横長さ
kh3    フィンユニット開口部縦長さ
kh4    フィンユニット開口部縦長さ
ｈ2    フィンユニット高さ（フィンユニットで構成されるヒートシンク
ｂ3    フィンユニットベース厚
ｂ4    フィンユニットベース厚
s1   フィンユニット端部数値
s2   フィンユニット端部数値
wd   フィンユニットベース幅
Ｂ   フィンユニットを4個接続されたヒートシンク斜視図
Ｌ2  フィンユニットで構成されるヒートシンク長さ
Ｗ2  フィンユニットで構成されるヒートシンク幅
ds1   ヒートシンク原点から開口部(9)の原点
ds2  ヒートシンク原点から開口部(62)の原点
ds3  ヒートシンク原点から開口部(6)の原点  
ds4  ヒートシンク原点から開口部(61)の原点  
ds5  ヒートシンク原点から開口部(10)の原点  
Ｂ1     フィンユニットで構成されるヒートシンクを省略図
9      フィンユニット開口部
10     フィンユニット開口部
Ｐ1  開口部6と62  のピッチ
Ｗ2  ヒートシンクＢ2幅
Ｃ    フィンユニットをベースに垂直方向に接続するヒートシンク
11       ヒートシンクＣのフィンユニット
12    ヒートシンクＣのベース
ｈ3   ヒートシンクＣの高さ
Ｗ3   ヒートシンクＣのベース幅
Wd3   フィンユニット11のベース幅
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクを構成する、フィンユニットの数を変化させることにより、その数に応じた前記フィンユニットから構成されるヒートシンクの縮尺外形図と性能算出及び表示するヒートシンク性能算出ソフトウエアー及び電子カタログ。
【請求項２】
ヒートシンクを構成する、フィンユニットの数及び環境数値、を変化させることにより、その数に応じた前記フィンユニットから構成されるヒートシンクの縮尺外形図と性能算出及び表示するヒートシンク性能算出ソフトウエアー及び電子カタログ。
【請求項３】
ヒートシンクを構成する、フィンユニットの数及び環境数値、フィンユニット自体を構成するパラメータ数値を変化させることにより、その数に応じた前記フィンユニットから構成されるヒートシンクの縮尺外形図と性能算出及び表示するヒートシンク性能算出ソフトウエアー及び電子カタログ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013110348.tif 000004
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2013110348.tif 000005
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2013110348.tif 000006