JPH03102856A - 電子装置の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 相変化時の潜熱（融解熱）を利用した吸熱剤を使用する
電子装置の冷却装置に関し、 冷却能力の向上及び繰り返し使用することを可能とする
ことを目的とし、 通常は固相である眼熱剤の融解潜熱を利用して電子装置
を冷即する電子装置の冷２ｉＩ１装置において、外側に
電子装置が実装される筐体本体と、該筐体本体の内部の
放熱フィンとよりなる筐体を有し、上記吸熱剤が上記筐
体本体の内部に上記放熱フィンと密着して封入されて構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、相変化時の潜熱〈融解熱〉を利用した吸熱剤
を使用する電子装置の冷却装置に関する。

例えば飛翔体に搭載される電子装置のように、作動時間
が限定されている電’Ｆ　’！Ａ置がある。この種の電
子装置の冷甜には、上記の吸熱剤を使用した冷即装置が
好適である。

この種の冷却装置は小型軽量でしかも冷却能力が高いこ
とが望ましい。

〔従来の技術〕

第１４図（Ａ＞，（Ｂ）は従来の電子装置の冷郎装置の
１例を示す正面図と平面図である。

この冷却装置１は、同図（Ａ）．（Ｂ）に示すように、
筐体２の内部にハニカム構造体３を組み込み、且つ吸熱
剤としてパラフィンワックス４を充填した構造である。

電子装置５は筐体２の上面に組み付けてある。

′Ｒｆ装置５より発生した熱Ｕ、矢印６で示すように筐
休２よりハニカム構造体３を伝導されてパラフィンワッ
クス４に伝わる。これによりパラフィンワックス４が融
解し、このときの潜熱によって電子装＠５が冷却される
。

第１５図は別の例を示す。

この冷却装置１０は、筐体２の内部にパラフィンワック
ス４が、フィラ材１１と混合して封入された構成である
。電子装置５は筐体２の上面に組み付けてある。

電子装置５より発生した熱は、矢印１２で示すように、
筐体２を通ってバラフィンワックス４に伝わり、途中フ
ィラ材１１を通って伝導される。

フィラ材１１は熱の伝導を良くする作用をする。

パラフィンワックス４が融解され、このときの潜熱によ
って電子装置５が冷却される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１４図の冷却装置１では、ハニカム構造休３は薄い板
金製であり、熱が伝わりにくい。またハニカム構造体３
は個々の六角柱体７をエボキシ系の接着剤８により接着
した構造である。エボキシ系接着剤８は熱伝導度が悪く
、この点でも、隣り合う六角柱体７間の熱伝導が良くな
い。

従って冷却装置１ではパラフィンワックス４が融解する
部分は、電子装置５に近い部分に限られ、バラフィンワ
ックスの檜の多さを生かしきれず、冷却能力が４分でな
い。

第１５図の冷が装置１０では、フィラ材１１を適当な割
合で混合すると、バラフィンワックス４の多くを融解さ
せることが可能となり、冷却能力をある程度上げること
が出来る。しかし、バラフィンワックス４の比重が０．
８であるのに対し、フィラ材〈例えばアルミニウム〉１
１の比》は２，７と大きいため、パラ′フィンワックス
４が融解すると、フィラ材１１は沈み込み、パラフィン
ワックス４が再度凝固したときには、フィラ０１１はも
はや最初の一様な分布ではなくなってしまい、フィラ１
１の熱伝導率の良い点を生かすことが出来なくなってし
まう。即ち、冷却装置１０は再使用が出来ない。

本発明は、冷却能力の向上及び繰り返し使用することを
可能とした電子装置の冷却装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に本発明の電子装置の冷却装置の原理構成を示す
。

２０は筐体であり、筐体本体２１とこの内部の複数の放
熱フィン２２とよりなる構成である。

２３は電子装置の発熱により融解する吸熱剤であり、固
相の状態で、筐体本休２１内に封入してあり、隣り合う
放熱フイン２２の間の字間２４を埋めている。

２５は電子装置であり、筐体本体２１の電子装置実装部
２６上に実装してある。

（作用） 各放熱フィン２２は、熱を良好に伝導させて、各字間２
４内に封入されている吸熱剤２３の全周面に伝える役割
を有する。

電子装置２５より発牛した熱は、矢印２７で示すように
、筐体本休２１より、各放熱フィン２２内を良好に伝導
し、全部の放熱フイン２２の全表面より吸熱剤２３に伝
わる。これにより、吸熱剤２３は、全部の放熱フイン２
２の表面に接触している部分より略一様に融解が開始さ
れる。

２８は融解開始時の融解部分であり、クロスハッチング
を句して示す。

これにより、吸熱剤２３の量の多さを最大に生かした冷
却能力が得られる。

〔実施例〕

第２図及び第３図【Ｊ夫々本発明の一実施例になる電子
装置の冷ｍ装Ｍ３０の縦断側面図及び縦断正面図である
。

第４図乃至第６図は、本実施例の冷却装置３０を概略的
に示す。

３１はアルミニウムのダイＦヤスト製品である筐体であ
り、第７図（Ａ），（Ｂ）に示すように、略筒状の筐体
本体３２と、この内部に筐体本休３２と一休形成された
放熱フィン３３とよりなる。

筐体本休３２は、中央の正１６角形筒部３２ａと、この
両端側の円筒状のシリンダ部３２ｂ，３２Ｃとよりなる
。

正１６角形筒部３２ａの外周の各面３２．１が電子装置
実装部であり、ここに電子装置３４がねじ止めされて実
装してある。この正１６角形筒部３２ａには、１６個の
電子ＨＭ３３が実装してあり、全周を囲んでいる。

各電Ｆ−装置３４は、第８図に示すように、細長のケー
ス３４ａ内に、ＦＥＴ３５が組み込まれた構造である。

敢熱フィン３３は、一の電Ｉ装胃実装部３２ａ−１につ
いてみると、この両側と中空の中心軸３６との間の一対
の放熱フィン部３　３　−１．３３−２と、略中央で放
熱フィン部３３−１．３３−２を連結する放熱フィン部
３３−３と、電子部品実装部３２，−ｉの中央と上記放
熱フィン部３３−３の中央とを連結する放熱フィン部３
３−４とよりなる構造である。これにより、一の電子部
品実装部３　２　ａ−１について、略三角柱のトンネル
状の三つの空間３７．３８．３９が形成されている。

放熱フィン３３は、個々の電子装置実装部３　２　ａ−
１について同じ構造であり、全体的には筐体本休３２の
内部で放射状をなしている。

各空間３７〜３９内にパラフィンワックス４０が固相の
状態で封入してある。

４１　　　４１−２はピストン部材であり、第９図＝１
・ （Ａ）．（Ｂ）に示すように略円板形状であり、外周側
が液もれ防止のためのＯリング４２−，．４２−２を介
して上記シリンダ部３２ｂ，３２ｃに、内周側が液もれ
防止のためのＯリング４３−１．４３−２を介して上記
中心軸３６に、矢印Ｘ×２方向に虐動可能に嵌合してい
る。

４５　　　４５−２は、第１０図・（Ａ＞．＜８）に−
１・ 示すように、円板状の蓋部材であり、徨休本体３２の両
端にねじ止めしてあり、シリンダ部３２ｂ．３２Ｃの端
を塞いでいる。

蓋部材４５，．４５，とピストン部材４　１　−１．４
１−２との間には、周方向上８周所に圧縮」イルばね４
６　　　４６，が介在してあり、ピストン部＝１・ 材４１−１は矢印×２方向に、ピストン部ｏ４’＋−２
は矢印×１方向に付勢されて、正１６角形筒部３２ａの
両端を塞いでいる。

第２図中、ビン４７，．４７−２と孔４　８　−１．４
８　とは、ピストン部材４１　　　４Ｌ２の周方−２−
１・ 向の変位を規制する。

次に、上記構成になる冷却装置３０の動作について説明
する。

電子装置３４が動作し、ＦＥＴ増幅回路３５が発熱する
と、熱は第４図中矢印５０で示すように正１６角形筒部
３２ａを通り、三本の各放熱フィン部３３　　　３３−
２．３３，内を通り、更には放−１・ 熱フィン部３３−３内を通って、中心＠３６まで素早く
伝導される。

この熱は、各放熱“フィン部３３−１〜３３−４内を伝
導している間に各放熱フィン部３３−１〜３３−４の表
面から各空間３７〜３つ内のパラフィンワックス４０に
伝わり、バラフィンワックス４０が融解を開始し、この
ときの潜熱によりＦＥＴ増幅回路３５が冷却される。

バラフィンワックス４０は、各空間３７〜３つ内のパラ
フィンワックス４０の夫々について、放熱フィン部３３
−１〜３３−４の表面に接触している部分から融解を開
始する。第４図中、クロスハツチングで示す部分５１が
融解開始部分である。

融解開始部分５１は、各空間３７〜３９内のバラフイン
ワックス４０の全周に亘る。

即ち、各空間３７〜３９内のバラフィンワックス４ＣＮ
よその全周から略均一に融解される。

従って、各空間３７〜３９内のバラフィンワックス４０
は最も効率良く融解され、融解潜熱の量は大となり、バ
ラフィンワックス４０の潜熱能力が最大限有効に発揮さ
れ、ＦＥＴ増幅回路３５は効率良く冷却される。

第１１図は上記冷却装置３０の冷却特竹を示す。

冷却装置を有しない場合には、ＦＥＴ増幅回路３５の温
度は、線工で示すように上昇し、ＦＥＴの動作予定時間
の満了前に、ＦＥＴ動作限界温度ｔ１　（約１４０℃）
を越えてしまい、ＦＥＴ増幅回路３５は直ぐに動作不能
となってしまう。

上記の冷却装置３０を備えている場合には、発熱したＦ
ＥＴよりの熱が放熱゛フィン部３３−１〜３３−４を介
してパラフィンワックス４０に伝導し、バラフィンワッ
クス４０が線［ａで示すように加熱される。融点ｊｚ　
　＜約６５℃〉に到ると、バラフィンワックス４０は融
解し、融解が完了するまでは、線■ａで示すように一定
温度を維持する。

融解が完了すると、バラフィンワックス４０の温度は、
線］Ｉｃで示すように更に上界する。

ＦＥＴよりの熱は、バラフィンワックス４０により吸熱
され、ＦＥＴの温度は、線■で示すようにｔ１以下の温
度ｔ３に制限され、ＦＥＴ増幅回路３５はその動作予定
時間の間正常に動作する。

ＦＥ丁の動作が停止した後は、ＦＥＴの温度は徐々に下
がって元の温度（６０℃）に戻る。バラフィンワックス
４０も凝固して固相となり、元の温度（６０℃）に戻る
。

残りの１５個の電子装置も、その実装部より中心側の放
熱フィン及びバラフィンワックスの作用により、上記と
同様に効率良く冷却される。

第２図に示すように、筐体本休３２を筒形状とし、この
周囲に電子装置３４を並べて配設した構或であるため、
冷却装置３０は多くの数の電Ｆ装置１５を冷却できる能
力を有して、しかも小型に構成できる。

次に、上記冷ＩＤ装買３０の放熱フィン３３の大きさと
、冷却装置３０の冷却能力及び重吊との関係について説
明する。

第１２図中、横軸は、第２図の断面図において、パラフ
ィンワックス４０の部分の総而積／断面の総面積三Ｋ を表わす。

このＫは放熱フィン３３の占める割合を表わすものであ
り、数値が小さい程、放熱フイン３３を厚みのあるもの
とし、数値が大きい程、放熱フィン３３を薄くしたこと
を意味する。数値がｒＯＪということは、バラフィンワ
ックス４０が占める面積が無いこと、即ち、筐体本体２
１はむくの柱状体であることを意味する。数値が「１．
１ということは、放熱フイン３３が無く、正１６角形の
筐体の内部全体にパラフィンワックスが埋まっているこ
とを意味する。

上記のＫの値を種々に定めた冷却装置を製作して実験を
した結果、ＦＥＴの温度の士昇邑△ｔは、線■で示すよ
うになることが分かった。即ち、Ｋ＝０．３〜０．５の
範囲のものの冷却能力が最も高いことが分かる。

また、冷却装置の重量は線Ｖで示すように、Ｋが増す程
、軽はとなる。

そこで、本実施例の冷却装置３０は、第２図に示すよう
に、Ｋ″９０．５となるように、放熱フイン３３の寸法
、形状及び数を定めている。

次に、冷却装［３０のうちバラフィンワックス４０の相
変化に関連する構成について説明する。

パラフィンワックス４０は、第１３図中、線Ｖ［で示す
ように体積が変化する。

上記ＦＥ丁の動作により、パラフィンワックス４０は固
相から液相になり、体積が膨服する。

体積が膨脹すると、第３図及び第５図に示すように、ピ
ストン部材４１−１がバラフィンワックスにより押され
て圧縮」イルばね４６−１に抗して矢印×１方向に二点
鎖線で示すようにδ変位されると共に、反対側のピスト
ン部材４１−１もバラフィンワックスにより押されて圧
縮コイルばね４６−２に抗して矢印×２方向に二点鎖線
で示すようにδ変位される。ばね４６−ｉ，　４６−２
にはビス［一ン部材４１−ｉ，４ｋ２を押し戻す力が蓄
勢される。

ピストン部材４１　　　４１−２が変位することに−１
・ より、バラフィンワックス４０の体ｖ４膨脹が吸収され
る。

ＦＥＴの動作が停止し、パラフィンワックス４０が液相
から固相となり、体積が凝縮するときには、体積の凝縮
に伴って、両側のピストン部材４１　　４１　がばね４
６，，４６−２により復帰一１・　　　　−２ 方向に変位する。これにより、パラフィンワックス４０
は各トンネル状空間３７・〜３９内に両側から押し戻さ
れ、元の状態が再現する。

ここで、両側から押し戻すため、片側から押し戻す場合
に比べて、バラフィンワックス４０は元の空１ｍ３７〜
３９内に良好に戻され、再現性が良い。

これにより、冷却装＠３０は再び使用可能状態となる。

即ち、冷却装置３０は使用後に自動的に再度使用可能状
態となり、何回も繰り返して使用し得る。

また、上記のピストン部材４１−１，４ｉ−２の変位に
よりパラフィンワックス４０の体積膨脹を吸収する構或
であるため、筐体を密閉した圧力容器とした場合に比べ
て、破裂等の危険要因が無く、好ましい。

また、ピストン部材４Ｌ１，４Ｌ２の上記変位時、ピス
トン部材４Ｌ１，４１．２と蓋部材４５−１．４５−２
との間の空間６０，，１，　６ｏ，内の空気は、空気逃
げ口６１　　６１−２を通って外部に逃がさ−１・ れる。

また、ピストン部材４”＋−，．４１−２には、第９図
（Ｂ）に示すように、封止ボルト６２がＯリング６３を
介して螺合してある。

バラ−フインワックス４０は、一方のピストン部材４１
−，２を組み付けて、字間３７〜３つの一方の端を塞ぎ
、この状態で反対側から液の状態で注ぎ込み、別のピス
トン部材４１−１を組み込むことにより、正１６角形箇
部３２ａの各字間３７〜３つ内に封入される。

上記のピストン部材４１−１については、封正ボルト６
２を外して、空気逃がし孔６４が形成されている状態で
組み付ける。これにより、正１６角形筒部３２ａ内の空
気は孔６４を通して外部に逃がされる。この状態でボル
ト６２を空気逃がし孔６４に圧大してあるヘリサート６
５に螺合して固定し、孔６４を塞ぐ。正１６角形筒部３
２ａ内は半真空状態で気密となる。

これにより、正１６角形筒部３２ａ内の初期内『は零と
なり、パラフィンワックスの各字間３７〜３９内への押
し戻しが良好に行われ、使用後の再現何が良い。

また、上記の冷却装ｄ３０は、その軸線方向上、前後に
、送信空中線及び受信部を配して飛翔体内に絹み込まれ
、中空の中心軸３６の内部は配線用スペースとして利用
される。

また、相変化する吸熱剤として、上記のバラフィンワッ
クスの他に、マイクロクレスタリンワックス、水酸化バ
リウム（Ｂａ　（Ｏ口）２８口２０）フ７ル酸ジメチノ
レ（　（ＣＨＣＯＯＣ口３　）２　：ｌ，ビスマスー錫
−インジウム合金を使用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明の請求項１の発明によれば、
電′：ｆ装置の熱が放熱フィンを良好に伝わり、吸熱剤
が放熱′フィンに接している相当に広い部分から融解し
始めるため、吸熱剤の潜熱による冷が効果を最大に発揮
することが出来る。

請求項２の発明によれば、多くの数の電子装置を冷却す
る装置の小型化が可能となる。

請求項３の発明によれば、冷却能力を最大旧発揮し得る
と共に、小型化が可能となる。

晶求項４の発明によれば、使用後は自動的に使用前の状
態と々り、繰り返して使用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構戒図、 第２図は本発明の一実施例になる電子装置の冷却装置の
縦断側面図、 第３図は本発明の一実施例になる電子装置の冷郎装置の
縦断正面図、 第４図は第２図中の一部を概略的に示す図、第５図は第
３図中の構成を概略的に示す図、第６図は第５図中Ｖｌ
−Ｖｌ線に沿う断而矢視図、第７図は筐体を示す図、 第８図は電子装置を示す図、 第９図はピストン部材を示す図、 第１０図は蓋部材を示す討、 第１１図は本実施例の冷却装置の冷却特性を示す図、 第１２図は放熱フィンの密度と冷却特性との関係を示す
図、 第１３図は吸熱剤の温度と体梢との関係を示す図、 第１４図はーの従来例を示す図、 第１５図は別の従来例を丞す図である。 図において、 ２０．２１は筐体、 ２１．３２は筐体本体、 ２２．３３は放熱フィン、 ２３は吸熱剤、 ２４は空間、 ２６．３２ａ−１電子装置実装部、 ２７．５０は熱伝導を示す矢印、 ２８’．５１は融解間始時の融解部分、３０は電子装置
の冷却装置、 ３２ａは正１６角形筒部、 ３２ｂ，３２Ｃはシリンダ部、 ３３　〜３３−４は放熱フィン部、 −１ ３５はＦＥＴ増幅回路、 ３６は中空中心軸、 ３７〜３９は空間、 ４０はバラフィンワックス、 ４１　　４１　はピストン部材、 一Ｐ−２ ４２，．４２，，４３−１．４３−２はＯリング、４５
−ｉ， ４６−１． ４７−１・ ４８−１． をボす。 ４５−２は各部材、 ４６−２は圧縮コイルばね、 ４７−２はビン、 ４８−２は孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）通常は固相である吸熱剤（２３，４０）の融解潜
   熱を利用して電子装置（２５，３４）を冷却する電子装
   置の冷却装置において、 外側に電子装置が実装される筐体本体（２１，３２）と
   、該筐体本体の内部の放熱フィン（２２，３３）とより
   なる筐体（３１）を有し、 上記吸熱剤（２３，４０）が上記筐体本体 （２１，３２）の内部に上記放熱フィン（２２，３３）
   と密着して封入された構成の電子装置の冷却装置。
2. （２）上記筐体本体（３２）は、略筒形状であり、外周
   面を囲んで電子装置（３４）が実装され、上記放熱フィ
   ン（３３）は、上記筒形状の筐体本体の内部に放射状に
   形成されている請求項１記載の電子装置の冷却装置。
3. （３）上記放熱フィン（３３）を、 上記筐体本体の軸垂直断面において、上記吸熱剤の占め
   る面積の全体の面積に対する割合が約１／２となるよう
   に形成してなる請求項２記載の電子装置の冷却装置。
4. （４）通常は固相である吸熱剤（４０）の融解潜熱を利
   用して電子装置（３４）を冷却する電子装置の冷却装置
   において、 外周面に電子装置が実装される筒状の筐体本体（３２）
   と、該筐体本体の内部に放射状に形成された放熱フィン
   （３３）とよりなり、上記吸熱剤（４０）が封入してあ
   る筐体（３１）と、 該筐体にその軸線方向に移動可能に設けられたピストン
   部材（４１＿−＿１，４１＿−＿２）と、該ピストン部
   材により上記吸熱剤を上記筐体の元の部位に押し戻すべ
   く該ピストン部材をばね付勢するばね（４６＿−＿１，
   ４６＿−＿２）とよりなる構成の電子装置の冷却装置。