JP4104887B2 - Internal structure of electrical and electronic equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱性電子素子を備えた電気電子器具の内部構造に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ノートパソコンのハードディスクドライブ(以下HDDという)を連続稼働させた時のHDDの温度は、強制冷却を行わない場合には約50℃まで上昇することがある。この点につき、温度がHDDの寿命に影響するとの見解があることから、過熱によるHDDの故障が懸念されている。また、HDDが発生した熱は筐体へ伝えられて放出されるが、ノートパソコンでは筐体の一部がパームレストの役割を果たすため、このパームレストも熱せられる。このため、パソコンを長時間使用した場合、使用者は熱による不快感を覚えるという問題もある。
【0003】
また、ビデオカメラもCPU、ICなどの発熱性電子素子が発熱するので温度上昇による動作安定性が懸念されるうえ、筐体の一部を手で掴むようにして撮影するため、連続使用した場合、使用者が熱による不快感を覚えるという前出と同様の問題が生じる。
【0004】
このような問題は、ノートパソコンやビデオカメラに限らず、電気抵抗成分を含む発熱性電子素子を備えた電気電子器具に共通するものであり、特に装置の小型化が進むのに反比例して顕著になりつつある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、発熱性電子素子の熱による故障を防止すると共に、電気電子器具と接触する人体や物体に熱害を与えない電気電子器具の内部構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するため、本発明は、発熱性電子素子を備えた電気電子器具の内部構造であって、
前記電気電子器具の筐体の内面に配置された断熱部材と、
前記発熱性電子素子に密着させることができる柔軟な材料によって形成されており、前記断熱部材と前記発熱性電子素子との間において両者に接触した状態で配置された熱伝導部材と、
金属製パイプの内部に冷媒を封入した構造で、前記熱伝導部材の内部を通過する部分と前記熱伝導部材の外に出た部分とを有し、前記熱伝導部材に蓄積された熱を前記熱伝導部材の外に出た部分へと伝えることにより、前記熱伝導部材の内部を冷却するヒートパイプと、
前記ヒートパイプのうち、前記熱伝導部材の外に出た部分に設けられ、前記熱伝導部材の外に出た部分に伝わる熱を放熱することにより、前記ヒートパイプを冷却するヒートシンクと
を備えたことを特徴とする。
【0006】
本発明において、電気電子器具とは、発熱性電子素子によって筐体の少なくとも一部(例えば把手部分)が過熱されるおそれのある器具であり、例えばノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話等が該当する。また、発熱性電子素子とは、電気抵抗成分を含む素子であり、例えばCPU、IC、パワートランジスタ、トランス、コイル、コンデンサ、モータ等が該当する。
【0007】
本発明の電気電子器具を連続使用すると、発熱性電子素子が発熱するが、この熱は熱伝導部材に伝わりここに蓄積される。つまり、発熱性電子素子が発生した熱を熱伝導部材に逃がすことができる。一方、熱伝導部材は蓄熱により温度が上昇するが、熱伝導部材と筐体との間には断熱部材が配置されているため、この断熱部材が熱伝導部材から筐体の内面のうち断熱部材が配置されている箇所へ伝熱されるのを有効に防止する。したがって、電気電子器具の筐体のうち断熱部材が配置されている箇所の温度上昇が抑制される。
【0008】
このように、本発明によれば、発熱性電子素子が発生した熱を熱伝導部材に逃がすことができるため、過熱による発熱性電子素子の故障を未然に防止できるという効果が得られる。また、電気電子器具の筐体の温度上昇を抑制できるため、電気電子器具と接触する人体や物体に対して熱による被害を与えることがないという効果が得られる。
【0009】
本発明の電気電子器具の内部構造において、前記断熱部材は、前記筐体のうち過熱防止が必要な箇所の内面に配置されていることが好ましい。断熱部材は筐体の内面全体に配置してもよいが、経済性等を考慮すれば、筐体のうち過熱防止が必要な箇所(例えば筐体のうち人体と接触する箇所)の内面に配置することが好ましいのである。
【0010】
また、前記熱伝導部材は、前記断熱部材と前記発熱性電子素子との間において両者に接触した状態で配置される。このように、熱伝導部材が発熱性電子素子と接触していると、非接触の場合と比べて、発熱性電子素子が発生した熱を熱伝導部材側へ効率よく逃がすことができる。
【0012】
さらに、前記ヒートパイプは、熱伝導パイプ(銅などの金属製パイプ)の内部に冷媒を封入したものであり、冷媒の気化熱を利用して周囲を冷却するものである。熱伝導部材に蓄積された熱は、熱伝導部材の内部に通されたヒートパイプによってきわめて効率よく冷却される。つまり、ヒートパイプは熱伝導部材の内部を冷却するため、熱伝導部材を低温に保つことができ、発熱性電子素子が発生する熱を更に効率よく逃がすことができる。
ヒートパイプは、熱伝導部材の内部を通過する部分と熱伝導部材の外に出た部分とを有し、熱伝導部材の外に出た部分にはヒートシンクが設けられている。ヒートシンクは、熱伝導部材の外に出た部分に伝わる熱を放熱することにより、ヒートパイプを冷却する。
【0013】
本発明の電気電子器具の内部構造において、断熱部材は、セラミック系繊維、ガラス繊維又は多孔質体(例えばメラミン、ウレタン、ポリイミド等の発泡体)によって形成された部分を有する部材であることが好ましい。また、断熱部材の熱伝導率は0.1W/m・K未満であることが好ましい。断熱部材としては、セラミック系繊維、ガラス繊維又は多孔質体によって形成されたもの(基材という)をそのまま用いてもよいが、基材をアルミ箔で挟んだ構造のものを用いてもよく、この場合、局所的な熱に対してもアルミ箔で熱が拡散されるので断熱効果が向上する。
【0014】
本発明の電気電子器具の内部構造において、熱伝導部材は、熱伝導性シリコーンによって形成された部分を有することが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーンは柔軟なため、発熱性電子素子と接触させたときの密着性がよく、発熱性電子素子の熱を効率よく逃がすことができる上、防振・防音といった振動対策にも有効である。熱伝導性シリコーンとしては、例えば、オルガノポリシロキサンに熱伝導性充填剤(例えば酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化アルミニウム等)を配合したものが挙げられる。なお、物理的強度を向上させる必要がある場合には、上述の熱伝導性シリコーンの代わりに又はこれと併せて、ガラス繊維入り熱伝導性シリコーンを用いてもよい。また、熱伝導部材の熱伝導率は0.5W/m・K以上とすることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、先に説明する第1参考例および第2参考例は、本発明の構成要件の一部を備えた関連技術を例示するものであり、その後に説明する第1実施形態およびその他の実施形態が、本発明の実施形態に相当するものである。
[第1参考例]
図1は第1参考例の断面図である。電気電子器具としてのノートパソコン10のプラスチック製の筐体11のうち、人体接触箇所12(例えばパームレストに相当するキーボードの前面部分)の内面には、発泡ポリウレタンからなる断熱シート13が固着されている。なお発泡ポリウレタンの熱伝導率は、軟質、硬質ポリウレタンフォームとも一般に0.01〜0.03W/m・Kである。この断熱シート13のうち筐体と反対側の面には熱伝導性シリコーンゴム(熱伝導率0.8W/m・K)からなる熱伝導シート14が固着されており、この熱伝導シート14はプリント基板15上の発熱性電子素子16と接触している。また、熱伝導シート14は、少なくとも発熱性電子素子16のうち人体接触箇所12と対向する面を覆うことのできる大きさに形成されている。
【0016】
このノートパソコン10を連続使用すると、発熱性電子素子16が発熱するが、この熱は熱伝導シート14に伝わりここに蓄積される。つまり、発熱性電子素子16が発生した熱は熱伝導シート14に逃がされる。一方、熱伝導シート14は蓄熱により温度が上昇するが、熱伝導シート14と筐体11との間には断熱シート13が配置されているため、この断熱シート13が熱伝導シート14から筐体11のうち断熱シート13が配置されている箇所つまり人体接触箇所12へ伝熱されるのを有効に防止する。したがって、ノートパソコン10の人体接触箇所12の温度上昇が抑制される。
【0017】
このような内部構造を組み立てるには、例えば、予め断熱シート13と熱伝導シート14を貼り合わせた複合シート17を用意し、この複合シート17の断熱シート13側を筐体11の人体接触箇所12の内面に固着し、複合シート17の熱伝導シート14側を発熱性電子素子16と接触させればよい。
【0018】
このように、第1参考例によれば、発熱性電子素子16が発生した熱を熱伝導シート14に逃がすことができるため、過熱による発熱性電子素子16の故障を未然に防止できる。また、ノートパソコン10の人体接触箇体12の温度上昇を抑制できるため、使用者に対して熱害つまり熱による不快感を与えることがない。更に、熱伝導シート14は熱伝導性シリコーンゴムからなるため、発熱性電子素子16の熱を奪うだけでなく、発熱性電子素子16を振動から保護する役割も果たす。
【0019】
[第2参考例]
図2は第2参考例の断面図である。第2参考例は、第1参考例の熱伝導シート14の外周の一部又は全部に放熱部材としてのヒートシンク18を設けた以外は第1参考例と同様の構成である。第1参考例で説明したように、熱伝導シート14は発熱性電子素子16からの熱を蓄積するが、この熱は外気と接触しているヒートシンク18を介して効率よく放熱される。このため、熱伝導シート14を比較的低温に保つことができ、発熱性電子素子16が発生する熱を効率よく逃がすことができる。したがって、第2参考例では、第1参考例の効果がより顕著に得られる。
【0020】
[第1実施形態]
図3は第1実施形態の断面図である。第1実施形態は、第1参考例の熱伝導シート14の内部に放熱部材としてのヒートパイプ19を通し、このヒートパイプ19のうち熱伝導シート14の外に出た部分にヒートシンク20を設けた以外は、第1参考例と同様の構成である。第1参考例で説明したように、熱伝導シート14は発熱性電子素子16からの熱を蓄積するが、この熱は熱伝導シート14の内部に通されたヒートパイプ19によってきわめて効率よく冷却される。つまり、ヒートパイプ19は熱伝導シート14の内部を冷却する。また、ヒートパイプ19はヒートシンク20を介して放熱するため、ヒートパイプ19も冷却される。このため、第1実施形態は第2参考例に比べて熱伝導シート14の冷却効率が高く、熱伝導シート14は第2参考例に比べてより低温に保たれ、発熱性電子素子16が発生する熱を一層効率よく逃がすことができる。したがって、第1実施形態では、第1参考例の効果がより一層顕著に得られる。
【0021】
[その他の実施形態]
尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【0022】
例えば、上記第1,第2参考例および第1実施形態では、断熱シート14として発泡ポリウレタンを用いたが、これ以外にガラス繊維シート(例えば北川工業(株)の断熱シートMGPタイプ(熱伝導率0.09W/m・K))やセラミック系繊維シート(例えば北川工業(株)の断熱シートCFPタイプ(熱伝導率0.078W/m・K))を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1参考例の断面図である。
【図2】 第2参考例の断面図である。
【図3】 第1実施形態の断面図である。
【符号の説明】
10・・・ノートパソコン、11・・・筐体、12・・・人体接触箇所、13・・・断熱シート、14・・・熱伝導シート、15・・・プリント基板、16・・・発熱性電子素子、17・・・複合シート、18、20・・・ヒートシンク、19・・・ヒートパイプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal structure of an electric / electronic apparatus provided with a heat-generating electronic element.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
When the hard disk drive (hereinafter referred to as HDD) of a notebook personal computer is continuously operated, the temperature of the HDD may rise to about 50 ° C. when forced cooling is not performed. In this regard, since there is a view that temperature affects the life of the HDD, there is a concern about the failure of the HDD due to overheating. The heat generated by the HDD is transmitted to the housing and released. However, in the notebook personal computer, a part of the housing serves as a palm rest, so the palm rest is also heated. For this reason, when a personal computer is used for a long time, there is also a problem that the user feels discomfort due to heat.
[0003]
In addition, video cameras also generate heat from electronic devices such as CPUs and ICs, so there are concerns about operational stability due to temperature rises. A problem similar to the above occurs in which a person feels discomfort due to heat.
[0004]
Such a problem is not limited to notebook computers and video cameras, and is common to electric and electronic appliances having a heat-generating electronic element containing an electric resistance component, and is particularly prominent in inverse proportion to downsizing of the apparatus. It is becoming.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent the heat-generating electronic element from being damaged due to heat, and to prevent the inside of the electric / electronic apparatus from causing heat damage to a human body or an object that contacts the electric / electronic apparatus. To provide a structure.
[0005]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to solve the above problems, the present invention is an internal structure of an electric / electronic apparatus provided with a heat-generating electronic element,
A heat insulating member disposed on the inner surface of the casing of the electric and electronic instrument;
A heat conducting member disposed in contact with Oite both between the formed by a flexible material which can be brought into close contact with the heat-generating electronic device and the heat insulating member and the heat-generating electronic device,
A structure in which a refrigerant is sealed inside a metal pipe, and has a portion that passes through the inside of the heat conducting member and a portion that goes out of the heat conducting member, and the heat accumulated in the heat conducting member is A heat pipe that cools the inside of the heat conducting member by transmitting it to the part that has gone out of the heat conducting member;
A heat sink that is provided in a portion of the heat pipe that is exposed to the outside of the heat conducting member, and that dissipates heat transmitted to the portion that has been exposed to the outside of the heat conducting member, thereby cooling the heat pipe . It is characterized by that.
[0006]
In the present invention, the electric / electronic appliance is an appliance in which at least a part of the casing (for example, a handle portion) may be overheated by the heat-generating electronic element, and includes, for example, a notebook computer, a video camera, a mobile phone, and the like. . Further, the exothermic electronic element is an element including an electrical resistance component, and corresponds to, for example, a CPU, an IC, a power transistor, a transformer, a coil, a capacitor, a motor, and the like.
[0007]
When the electric and electronic apparatus of the present invention is continuously used, the heat-generating electronic element generates heat, but this heat is transmitted to the heat conducting member and accumulated therein. That is, the heat generated by the heat-generating electronic element can be released to the heat conducting member. On the other hand, the temperature of the heat conducting member rises due to heat storage, but since the heat insulating member is arranged between the heat conducting member and the housing, the heat insulating member is insulated from the heat conducting member to the heat insulating member of the inner surface of the housing. It effectively prevents heat from being transferred to the place where the is placed. Therefore, the temperature rise of the location where the heat insulation member is arrange | positioned among the housing | casings of an electrical / electronic device is suppressed.
[0008]
As described above, according to the present invention, the heat generated by the heat generating electronic element can be released to the heat conducting member, so that it is possible to prevent the heat generating electronic element from being damaged due to overheating. Moreover, since the temperature rise of the housing | casing of an electrical / electronic device can be suppressed, the effect that it does not cause the damage by a heat | fever with respect to the human body and the object which contact an electrical / electronic device is acquired.
[0009]
In the internal structure of the electric / electronic apparatus according to the present invention, it is preferable that the heat insulating member is disposed on an inner surface of the housing where it is necessary to prevent overheating. The heat insulating member may be arranged on the entire inner surface of the housing, but considering the economy, etc., it is arranged on the inner surface of the housing where it is necessary to prevent overheating (for example, a portion of the housing that contacts the human body). It is preferable to do.
[0010]
Further, the thermally conductive member, Ru is disposed in contact with both between the heat insulating member and the heat-generating electronic device. Thus, the heat conduction member is in contact with the heat-generating electronic elements, as compared with the case of non-contact, the heat-generating electronic device is generated heat can be dissipated efficiently to the heat conducting member.
[0012]
Furthermore, the heat pipe is one in which a refrigerant is sealed inside a heat conduction pipe (a metal pipe such as copper), and the surroundings are cooled using the heat of vaporization of the refrigerant . The heat accumulated in the heat conducting member is cooled very efficiently by the heat pipe passed through the heat conducting member. That is, since the heat pipe cools the inside of the heat conducting member, the heat conducting member can be kept at a low temperature, and the heat generated by the heat-generating electronic element can be released more efficiently.
The heat pipe has a portion that passes through the inside of the heat conducting member and a portion that goes out of the heat conducting member, and a heat sink is provided in the portion that goes out of the heat conducting member. The heat sink cools the heat pipe by dissipating heat transmitted to the portion that has gone out of the heat conducting member.
[0013]
In the internal structure of the electric / electronic apparatus according to the present invention, the heat insulating member is preferably a member having a portion formed of ceramic fiber, glass fiber, or a porous body (for example, a foamed body such as melamine, urethane, or polyimide). . Moreover, it is preferable that the heat conductivity of a heat insulation member is less than 0.1 W / m * K. As the heat insulating member, a ceramic fiber, glass fiber or a porous body (called a base material) may be used as it is, but a base material sandwiched between aluminum foils may be used, In this case, since heat is diffused by the aluminum foil even with respect to local heat, the heat insulating effect is improved.
[0014]
In the internal structure of the electric / electronic apparatus according to the present invention, it is preferable that the heat conductive member has a portion formed of heat conductive silicone. In this case, the heat-conductive silicone is flexible, so it has good adhesion when brought into contact with the exothermic electronic element, and can efficiently release the heat of the exothermic electronic element, as well as vibration countermeasures such as vibration and sound insulation. Is also effective. Examples of the heat conductive silicone include those in which a heat conductive filler (for example, aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, zinc oxide, silicon carbide, quartz, aluminum hydroxide, etc.) is blended with organopolysiloxane. In addition, when it is necessary to improve physical strength, you may use the heat conductive silicone containing glass fiber instead of the above-mentioned heat conductive silicone or together with this. Moreover, it is preferable that the heat conductivity of a heat conductive member shall be 0.5 W / m * K or more.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the following description, the first reference example and the second reference example described above exemplify related technology including a part of the configuration requirements of the present invention, and the first embodiment described thereafter is described. And other embodiments correspond to embodiments of the present invention.
[ First Reference Example ]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first reference example . A
[0016]
When the notebook
[0017]
In order to assemble such an internal structure, for example, a
[0018]
As described above, according to the first reference example , the heat generated by the heat-generating
[0019]
[ Second Reference Example ]
FIG. 2 is a sectional view of a second reference example . The second reference example, except having a
[0020]
[ First Embodiment ]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the first embodiment . In the first embodiment , a
[0021]
[ Other Embodiments ]
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as it belongs to the technical scope of the present invention .
[0022]
For example , in the first and second reference examples and the first embodiment, foamed polyurethane is used as the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first reference example .
FIG. 2 is a cross-sectional view of a second reference example .
FIG. 3 is a cross-sectional view of the first embodiment .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電気電子器具の筐体の内面に配置された断熱部材と、
前記発熱性電子素子に密着させることができる柔軟な材料によって形成されており、前記断熱部材と前記発熱性電子素子との間において両者に接触した状態で配置された熱伝導部材と、
金属製パイプの内部に冷媒を封入した構造で、前記熱伝導部材の内部を通過する部分と前記熱伝導部材の外に出た部分とを有し、前記熱伝導部材に蓄積された熱を前記熱伝導部材の外に出た部分へと伝えることにより、前記熱伝導部材の内部を冷却するヒートパイプと、
前記ヒートパイプのうち、前記熱伝導部材の外に出た部分に設けられ、前記熱伝導部材の外に出た部分に伝わる熱を放熱することにより、前記ヒートパイプを冷却するヒートシンクと
を備えたことを特徴とする電気電子器具の内部構造。An internal structure of an electric / electronic apparatus provided with a heat-generating electronic element,
A heat insulating member disposed on the inner surface of the casing of the electric and electronic instrument;
A heat conducting member disposed in contact with Oite both between the formed by a flexible material which can be brought into close contact with the heat-generating electronic device and the heat insulating member and the heat-generating electronic device,
A structure in which a refrigerant is sealed inside a metal pipe, and has a portion that passes through the inside of the heat conducting member and a portion that goes out of the heat conducting member, and the heat accumulated in the heat conducting member is A heat pipe that cools the inside of the heat conducting member by transmitting it to the part that has gone out of the heat conducting member;
A heat sink that is provided in a portion of the heat pipe that is exposed to the outside of the heat conducting member, and that dissipates heat transmitted to the portion that has been exposed to the outside of the heat conducting member, thereby cooling the heat pipe . An internal structure of an electric / electronic apparatus characterized by that.
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