JP6311111B2 - 放熱構造 - Google Patents

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Description

本発明は、タブレット型コンピュータのように複数個の二次電池を有する電子機器における放熱構造に関するものである。
近年各種電子機器の高性能化に伴い、機器内部での発熱量が大きくなり、この熱への対策が必要となってきている。そのため発熱部品で発生した熱を、熱伝導シートにより拡散、放熱することが行われている。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０１３−２４２９０４号公報
タブレット型コンピュータのように複数個の二次電池を用いているものでは、発熱部品に近い方の二次電池が発熱部品からの熱により温度上昇し、二次電池間の温度差が発生する。このように二次電池間の温度差が発生すると、二次電池の寿命が短くなる等の課題が生じてくる。本発明は機器内部で発生した熱を効率よく拡散させるとともに、二次電池間の温度差を小さくすることにより二次電池の劣化を抑えることができる。
本発明は上記課題を解決するために、発熱部品、第１の電池、および第２の電池が直線上に配置されてなる電子機器において、発熱部品と第２の電池とを熱的に接続する熱伝導シートを備え、第１の電池と対向する位置の熱伝導シートと第１の電池との間に断熱層を設けたものである。
上記構成により、発熱部品で発生した熱の一部は輻射熱として第１の電池の方に伝わるが、多くは熱伝導シートを通って第２の電池の方に伝わる。一方熱伝導シートに伝わった熱は第１の電池と対向する位置の熱伝導シートと第１の電池との間に断熱層を設けているため、第１の電池の方にはほとんど伝わらない。そのため、発熱部品で発生した熱を効率良く逃がすとともに、電池間での温度差も小さくすることができ、電池の劣化を抑えることができる。
本発明の一実施の形態における放熱構造を用いた電子機器の内部上面図 図１のＡ−Ａ断面図 本発明の一実施の形態における別の放熱構造を用いた電子機器の断面図 本発明の一実施の形態におけるさらに別の放熱構造を用いた電子機器の断面図
以下、本発明の一実施の形態における放熱構造を用いた電子機器について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態における放熱構造を用いた電子機器の内部上面図であり、図２はこの断面図である。基板１１に実装されたＩＣ等の発熱部品１２、リチウムイオン二次電池からなる第１の電池１３、第２の電池１４がこの順番で直線上に配置されている。これらの上方にグラファイトシートからなる熱伝導シート１５が配置されている。熱伝導シート１５と発熱部品１２、熱伝導シート１５と第２の電池１４は当接させることによって熱的に接続されている。一方熱伝導シート１５と第１の電池１３との間には断熱層１６が設けられている。ここで熱伝導シート１５には厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシートが用いられ、断熱層１６には厚さ約１００μｍで不織布にシリカを含浸させたものを用いている。この熱伝導シート１５の面方向の熱伝導率は約１６００Ｗ／ｍ・Ｋ、断熱層１６の熱伝導率は約０．０３Ｗ／ｍ・Ｋとなっている。断熱層１６の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることが望ましく、より望ましくは０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
このように構成することにより、発熱部品１２で発生した熱の一部は輻射熱として第１の電池１３の方に伝わるが、多くは熱伝導シート１５を通って第２の電池１４の方に伝わる。一方熱伝導シート１５に伝わった熱は第１の電池１３と対向する位置の熱伝導シート１５と第１の電池１３との間に断熱層１６を設けているため、第１の電池１３の方にはほとんど伝わらない。そのため、発熱部品１２で発生した熱を効率良く逃がすとともに、電池間での温度差も小さくすることができる。
なお、断熱層１６と第１の電池１３との間に赤外線反射層１７を設けることが望ましい。グラファイトシートは伝わった熱を赤外線として輻射しやすい。そのため断熱層１６があっても、赤外線となったエネルギーは第１の電池１３の方に伝わりやすい。そこで断熱層１６と第１の電池１３との間に赤外線反射層１７を設けることにより、熱伝導シート１５から放出された赤外線を反射させて第１の電池１３の方に伝わらないようにすることができる。ここで赤外線反射層１７とは、波長１０μｍの赤外線の放射率が０．１以下となるような層をいう。例えばアルミ箔あるいはポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと表記する）のテープにアルミ等の金属を蒸着したものを用いることができる。この表面の凹凸を小さくすることにより、赤外線放射率を小さくすることができる。
また、熱伝導シート１５の第１の電池１３と対向する面とは反対側の面には断熱層を設けないことが望ましい。このようにすることにより、発熱部品１２で発生した熱を第１の電池１３、第２の電池１４とは反対側に放出することができる。
なお、図１、図２では、第１の電池１３と第２の電池１４は独立した電池となっているが、複数個の電池ユニットを一つの電池パックに一体化したものであっても構わない。このような場合でも、最も発熱部品に近い電池ユニットを第１の電池と考え、この電池ユニットと対向する部分に断熱層を設けることにより、同等の効果を得ることができる。
図３は、本発明の一実施の形態における別の放熱構造を用いた電子機器の断面図であり、図２のように熱伝導シート１５を設けるとともに、第１の電池１３、第２の電池１４の発熱部品１２と接続した熱伝導シート１５を設けた面とは反対側の面で、第１の電池１３と第２の電池１４とを熱的に接続する第２の熱伝導シート１８を設けたものである。このようにすることにより、さらに第１の電池１３と第２の電池１４の温度差を小さくすることができる。
図４は、本発明の一実施の形態におけるさらに別の放熱構造を用いた電子機器の断面図であり、発熱部品１２と３個以上の電池が直線上に配置されたものである。この場合発熱部品１２に最も近い電池を第１の電池１３、次に近い電池を第２の電池１４、その次を第３の電池１９として、熱伝導シート１５を発熱部品１２、第２の電池１４、第３の電池１９と熱的に接続する。さらに熱伝導シート１５と第１の電池１３との間に断熱層１６を配置する。このようにすることにより、発熱部品１２で発生した熱を効率良く逃がすとともに、電池間での温度差も小さくすることができる。
なお、上記実施の形態では、熱伝導シートにグラファイトシートを用いたが、例えばグラファイトシートの両面にＰＥＴフィルム等を貼り合わせたものを用いても構わない。このような熱伝導シートを用いることにより、取り扱いを容易なものとすることができる。
この場合断熱層には、グラファイトシートの両面を覆っているＰＥＴフィルム等よりも厚く、熱伝導率が小さいものを用いることが重要となる。
また、電池が１個で、発熱部品と近接している場合には、この電池と熱伝導シートとの間に断熱層を設け、電池よりも発熱部品から遠い部分で、熱伝導シートと筐体等とを熱的に接続することにより、同様の効果を得ることができる。
本発明に係る放熱構造は、発熱部品で発生した熱を効率良く逃がすとともに、電池間での温度差も小さくすることができるため、電池の劣化を抑えることができ、産業上有用である。
１１ 基板
１２ 発熱部品
１３ 第１の電池
１４ 第２の電池
１５ 熱伝導シート
１６ 断熱層
１７ 赤外線反射層
１８ 第２の熱伝導シート
１９ 第３の電池

Claims (5)

  1. 発熱部品、第１の電池、および第２の電池が直線上に配置されてなる電子機器において、前記発熱部品と前記第２の電池とを熱的に接続する熱伝導シートを備え、前記第１の電池と対向する位置の前記熱伝導シートと前記第１の電池との間に断熱層が設けられている放熱構造。
  2. 前記断熱層と前記第１の電池との間に赤外線反射層が設けられている請求項１記載の放熱構造。
  3. 前記熱伝導シートに、グラファイトシートを用いた請求項１記載の放熱構造。
  4. 前記断熱層に、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下のシートを用いた請求項１記載の放熱構造。
  5. 前記断熱層に、不織布にシリカを含浸させたシートを用いた請求項４記載の放熱構造。
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