JPS62254499A - 中に収容された電子機器構成部品のごとき部材を熱的に安定化させる箱 - 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】 １艶へ１１ 本発明は所定の製図法に従って配分された複数の熱源を
含む電子機器構成部品のごとき部材を収容する箱に係わ
る０本発明はより特定的には、本質的に断熱材からなり
且つその中に収容された部材から発散する熱を散逸させ
る受動タイプの手段を備えた箱に係わる。

本発明は種々のタイプの電子機器構成部品又は電子回路
を収容する箱に特に適しているが、この用途に限定され
ることはなく、熱源を含む部材が箱の中に収容されるよ
うな総ての事例に適用される。

熱源はトランジスタのごとき能動部材の他、抵抗のごと
き受動部材でも構成され得る。

現時点では電子部材は通常金属製の箱の中に収容される
。これらの箱を構成する金属の種預は通常予定の用途に
応じて決定される。使用される金属はいずれも、電子部
材によって箱内に放散される熱を伝導し且つ散逸する能
力が十分に高い、熱発散度の最も高い部品を箱の壁に当
接するか、又は熱を十分に伝導する部材をこれらの部品
と箱の４３３０８１２号に記載されている。

散逸すべき熱がより大きい場合には、対流現象の効果を
増大させるべく、冷却羽根を箱の壁の外側表面に具備し
得る。

このようにして実施される熱の散逸は、補助エネルギ源
を一切使用しないため受動的である。

この受動的熱散逸法は、散逸すべき熱の量が使用材料の
能力を越える場合には、必要に応じて能動的技術により
補足し得る。これら能動的技術としては、内部もしくは
外部の換気、Ｐｅｔｔｉｅｒモジュールの付加、及び相
状態可変流体回路の使用が挙げられる。

ここで、本発明は受動的熱散逸法にしか係わらないこと
に留意されたい、これらの技術は、散逸すべき熱の量が
多い場合には、何等かの能動的技術により任意に補足し
得る。

前述のように、公知の受動的熱散逸法はいずれも本質的
に熱伝導性材料からなる箱の使用に頼っている。

しかしながら、用途によっては箱の形成に成形複合材料
のごとき断熱材を使用しなければならない場合もあり得
る。この種の用途としては、質量利得（ｍａｓｓ　ｇａ
ｉｎ）が望まれる総ての用途、特に宇宙航空分野で使用
される電子機器構成部品収容箱が挙げられる。断熱材の
使用はコストが低いことからも、特に大衆的電子工学分
野では有利である。

これらの特定用途では、箱内に放出された熱を受動的に
散逸させる従来の方法は使用できない。

従って、重Ｉ及びコスＩ・が必然的に大きくなる能動的
技術を使用したくない場合には、新しい能動形熱散逸法
を使用する必要がある。

ルｉへｆＬＩＬ 本発明の目的は、主として断熱材からなる箱であって断
熱材の使用を正当化する特徴、例えば重量及びコストが
小さいという利点に大きな影響を与えないような受動的
熱散逸手段を備えた箱を提供することにある。

そのために本発明は、所定の製図法に従って配分された
複数の熱源を含む電子機器構成部品のごとき部材の箱で
あって、断熱材からなる機械的剛性構造体を含み、この
構造体が熱伝導性材料からなる複数の受動的熱排出手段
を備え、これらの手段は各熱源がこれら手段の１つと接
触するように配置され、前記熱排出手段が前記機械的剛
ａ構造体の内側表面に配置される少なくとも１つのイン
プラント（ｉｍｐｌａｎｔ）からなるような箱を提案す
る。

熱排出手段の種属及び大きさを各熱源がら発散する熱の
量に応じて選択し且つこれらの熱源を適切に配分すると
、前記構造体の断熱性にも拘わらずこれらの熱源が熟的
に安定化する。

前記インプラントは熱源が比較的小さい散逸熱出力、例
えば最大で約５Ｗの出力を有する場合に使用し得る０通
常の電子機器構成部品の多くはこれに相当する。

熱の放射状散逸を容易にするために、各インプラントは
熱源と当該インプラントとの間の接触ゾーンに対して放
射状に又は接線方向に配向された複数の分岐を有するの
が好ましい。

成る熱源によって放出された熱がインプラントだけでは
完全に散逸され得ない場合には、熱排出手段が機械的剛
性構造体を貫通し且つこの構造体の外側でラジェータを
支持する少なくとも１つのインサート（挿入部材）を含
むのが好ましい。

その場合には、各ラジェータは機械的剛性構造体と直角
に延び且つ前記インサートの回りに規則的に配分される
複数の羽根を有するのが好ましい。

特定の用途によっては、この箱は更に電子部材をＸ！ｌ
から保護する材料の層を少なくとも１つよむ、インサー
トの配置地点でもこの保護効果が連続して得られるよう
に、これらのインサートは銀で形成し得、及び／又は対
Ｘｔ！保譚材料層の下に断面増加部分を有するように形
成し得る。前記保護材料の外側表面をベリリウムフィル
ムで被覆して熱散逸を向上させれば、箱がＸ線で照射さ
れた時に箱の壁を介して電子が送出される現象が回避さ
れる。

本発明の特に有利な実施法の１つでは、機械的剛性構造
体の少なくとも内側表面を熱伝導性材料のフィルムで被
覆する。この場合はインサート及び／又はインプラント
がこのフィルムと接触するため、熱の散逸が容易になる
。

好ましくは、このフィルムをニッケル、アルミニウム、
ベリリウム、銅又は銀で形成する。これらの物質は電導
性が高く、前記フィルムにファラデーケージのｆＬｆａ
も与える。このファラデーケージは箱の中に収容された
電子機器構成部品をＸｌｌ以外の電磁波から保護する。

以下、添付図面に基づき種々の非限定的具体例を挙げて
本発明をより詳細に説明する。

ｍ制御 第１図は本発明の箱を極めて簡単に示している。

この箱は全体が符号１０で示されている。この箱は第１
図の具体例ではベース１２と、その上にネジ（第１図の
ｒｔ線１４）のごとき任意の適切な手段によって固定さ
れたキャップ又はカバー１６とで構成される。

本発明では箱１０は、この箱によって規定された閉鎖ス
ペース内に所定の製図法に従って配分される複数の熱源
を含む部材を収容する。これらの部材は特に能動又は受
動タイプの電子機器構成部品、例えば第１図の構成部品
１８ａ及び１８ｂであってよい。

これらの構成部品は第１図の電導体２０ａ及び２０ｂの
ごとき電導体を介して箱の外の部材に電気的に接続され
る。これらの電導体は例えばベース１２を貫通する。

第１図の具体例では、１８ａ及び１８ｂのごとき電子機
器構成部品は、カバー１６を構成する剛性構３：ｉ木２
２の内側表面上又は該構造体内に任意の適切な手段で固
定された熱散逸部材２４．２６と接触する。

通常は、前記部品１８ａ　、　１８ｂはプリント回路１
９に固定され、この回路自体は図示されていない適切な
装置によって箱に固定される。

本発明の本質的特徴の１つとして、１８ａ　、　１８ｂ
のごとき部品を機械的に保護する剛性構造体２２は断熱
材によって形成される。このｆＩ造棒体２２特にベーク
ライＩ・、ポリイミド樹脂またはシリコーンのごとき熱
硬化性プラスチック材料を任意に有機ファイバで強化し
たものを成形することによって形成し得る。非限定的−
例として、剛性構造体２２は任意に配向されたガラスフ
ァイバで強化したポリイミド樹脂を用いて形成し得る。

この樹脂は１００社から商標ＫＩＮＥＬ５５０４で市販
されている。

箱１０内に収容される構成部品のうち熱源を構成するの
は一部分にすぎない。

これらの熱源構成部品は更に、各熱源によって生じる熱
の強さく出力）が、その熱源に対応する前記カバーの所
定表面積に関して、カバー１６により散逸され得る最大
熱出力より小さいか又は大きいかにより２つの種類に分
けられる。

より正確には、カバー１６を構成する１種辺以上の材料
の熱交換パラメータ（伝達係数α及び輻射能ε）を実験
によって測定した後で、該材料によりカバーの表面と直
交する方向に散逸され得る熱の出力を計算し、次いで各
タイプの熱源毎に、その熱源に対応するカバーの表面を
介して散逸され得るこの熱の出力の移動の法則を求める
。前記表面の形状は熱源のタイプによって決定される０
例えば、はぼ点状の熱源、即ちカバーと接触する表面績
が総ての方向で小さい値を有するような熱源の場合には
、正方形の表面をその熱源に対応させる。はぼ線状の熱
源の場合には、前記表面は紺長い矩形の形状を有する。

散逸し得る最大熱出力は、隣接熱源を考慮して且つ認可
された加熱に応じて決定した最大表面績を各熱源に与え
ることにより、前記移動の法則から各熱源毎に算出する
０例えば、隔離された単一熱源には、複数の熱源を隣接
して配置した場合より大きい散逸可能最大熱量をもたら
すような、より大きい表面を対応させ得る。箱内の熱源
の配分は前述の事項を念頭において行うと有利である。

このようにすれば、箱内に配置された熱源の幾つかから
発生する熱がカバ−１ｅｍ成材料を介して散逸される。

ただし、これら熱源の一部に間しては散逸が通常不十分
であり、そのなめこれらの熱源により箱１０内に放散さ
れた熱を受動的に散逸させる補助手段を箱１０に具備す
る必要がある。

これらの補助手段は各熱源から生じる熱の量に応じて、
剛性構造体２２の内側表面に付着あるいは成形されるイ
ンプラント、又は前記構造体を貫通し且つ外側ラジェー
タと描面するインサートにより各熱源毎に構成する。い
ずれの場合も、これら種々の補助手段は金属のごとき熱
伝導性材料で形成する。−例として、インプラント及び
ラジェータは夫々へ〇２ＧＮ及び八〇４Ｇ１のごときア
ルミニウム合金で構成し得、インサー１〜は銅で構成し
得る。

第１図では部品１８ａが比較的小さい強さの熱源を構成
し、それでも箱に補助的熱散逸手段を具備する必要があ
る。この場合、この部品から発散する熱はこの部品をカ
バー１６の内側表面に配置された金属インプラント２４
と接触するように配置することによって散逸される。

部品１８ｂはより大きい強さの熱源を構成する。

この場合には、この部品を金属インサート２６と接触す
るように配置することによって熱が排出される。前記イ
ンサートはカバー１６を貫通し且つこのて構成される熱
源がほぼ点状である場合の本発明のインプラント２４の
一具体例な示している。部品１８ａとインブラン１〜２
４との間の接触面又は接触ソーンはいずれの方向でも比
較的限定され、例えば第２ｂ図のように円形である。こ
のようにして部品１８ａとインプラント２４との間に規
定される接触ゾーンはこのインプラントの中心を構成す
る。部品から発散した熱を放射状（第２ｂ図）又は接線
方向（第２ｃ図）に排出すべく、インプラント２４は更
に複数の分岐２４ａを備える。これらの分岐は前記中央
接触ゾーンに対して放射状に延び、且つこのゾーンの周
囲に規則的に配分される。第２ｂ図に示した具体例では
、これらの分岐の数は６個であり、そのためインプラン
ト２４は６つのアーム又は分岐を有する星の形状を示す
、ただし、インプラントの分岐の数は６以外の数であっ
てもよく、部品から放出される熱がより小さい場合には
、例えば４個にし得る。インプラントの形状は排出すべ
き熱量を考慮して且つ大きさく表面Ｗｔ）及び重ＥＬ（
重量）に応じて各特定事例毎に決定される。

第３ａ図及び第３ｂ図は、例えばほぼ線形であって複数
の電子回路を支持しているカード又はボード１８゛ａの
ごとき部品から放出される熱を排出するのに使用される
インプラント２４°の一具体例を示している。この場合
は部品１８°ａとインプラント２４′とが、長さが大き
く比較的細い矩形状表面に沿って接触し合う。

この場合インプラント２４゛は、カード１８°ａと該イ
ンプラントとの間の接触ゾーンを包囲する矩形中心部分
を含む、インプラント２４゛は更にその中心部分を挾ん
で両側に複数の分岐２４′ａを備え、これらの分岐は相
互間に一定の間隔をおいてこの中心部分と直角に延びる
。

この場合には、このインプラントの構造（形状、質量、
表面積、等）が前記カード又はボード１８′ａによって
散逸される熱量に適していれば、これらの分岐が外部へ
の熱の排出も行い、その結果カード１８′ａが熱的に安
定化する。勿論、別の形状のインプラントを使用するこ
ともでき、特に熱源がほぼ点状又は線状でない場合には
他の形状を使用し得る。

一例として、出力２．４Ｗの熱量を放出するほぼ点状の
負荷の場合には、各分岐が３０ｍ−の長さと１０鵠−の
幅とを有し、インプラントの重量が０．７ｇであるよう
な十字形のインプラントを使用し得る。４Ｗ相当の電荷
を放出するほぼ点状の電荷の場きには、例えば分岐を６
つ備え、対向し合う各分岐対が６０ｍｍｘ　１０ｍｍの
大きさを有し、インプラントの重量が２．２ｇであるよ
うなインプラントを使用する。

この方法は５Ｗ未満の加熱出力を有する熱源に適してい
る。

インプラント２４，２４°は任意の適切な手段によって
箱のカバーの内側表面に固定し得る。第２ａ図のインブ
ランＩ・２４は前記内側表面に接着固定されている。こ
れに対し、第３ａ図のインブランＩ・２４″は箱の構造
体の成形時に一部分をこのｍ遺体内に挿入して固定した
ものである。

インプラント２４及び２４′はまた、部品１８ａ及び１
８°ａの支持手段としても有利に使用し得る。そのため
には、これら部品を前記インプラント内にはめ込む（第
３ａ図及び第３ｂ図）。

第４ａ図及び第４ｂ図にはインサート２６とこれに対応
するラジェータ２８との一具体例を拡大図で示した。イ
ンサート２６は、はぼ点状の熱源の場合には例えば銅か
らなる円筒形の金属ブロックで構゛成する。このブロッ
クはカバー１６の壁を貫通し且つ冷却すべき部品１８ｂ
に密着する。この金仄ブロックの上には、例えばネジ３
０のごとき任意の手段によって、笛の外側にラジェータ
２８を固定し得る。

インサートへのラジェータの固定は接触レベルに十分な
熱伝導性が得られるように行う、　　　“ラジェータ２
８は例えば分岐６個の星の形状を持つベース２８ａを含
み、このベースはネジ３０によってインサート２６上及
び箱１６の外側表面に当接する。

このベース２８ａは各分岐上にｍ形の羽根２８１）を備
え、この羽根は箱の外側表面と直角に突出する。

ベース２８ａの分岐及び羽根２８ｂはインサート２６の
軸線を中心に規則的に配分される。

勿論、インサート２６ｔＲ成金属ブロツクの大きさは、
ラジェータＺ８を構成するベース及び羽根の大きさと同
様に、散逸される熱の出力に応じて決定される。−例と
して、ラジェータの半径が６１、ｉｉｉが８．２ｇ、ベ
ース２８ａの各分岐対の大きさが６０１１１１Ｘ１０ｍ
ｓ、各羽根２８ｂの半径が２５１１ＩＩｌの場合には、
ｔＲ製インサートは約３．９ｇの重量を有し得る。この
ようなアセンブリからは許容温度Ｔに応じて出力１０〜
１２Ｗの熱が散逸され得る。−例として、Ｔが６０℃で
あれば約７Ｗの熱が散逸される。

勿論、箱内での熱源の製図的配置は熱源相互間ｆ４離が
散逸熱の出力の増加に従って増加するように予め決定し
ておく。

第５図は本発明の別の具体例を示している。この具体例
ではカバー１６が機械的剛性構造体２２だけで構成され
るのではなく、箱１０内に収容された部品をＸ線から保
護する材料からなる外側層３６も備える。

この保護層３６の構造及び製法の詳細については、１９
８６年４月１６日出願のＬ′＾ｅｒｏｓｐａｔｉａｌｅ
　（Ｓ、Ｈ，１，）名義仏国特許出願第８６０５４４２
号を参照されたい。

このようなＸ！！に対する保護が必要な場合には前記保
護材料層を貫通するインサート２６のレベルでもこの保
護効果が連続して得られるようにしなければならない。

Ｘ線に対する霜の不透過性を得るためには、インサート
２６を銀で形成し得る。この金属は箱の厚みが例えば１
．７３ｎ＋ｍであれば、広範囲にわたる用途において十
分な減衰効果をもたらすからである。

前記不透過性は、必要なフィルタの厚みを与えれば光子
の軌道に係わりなく、インサート２６構成金属の種属（
銅、モリブデン、スズ、銀、！Ｆ）に関係なく得ること
もできる。そのためには第５図に示したように、インサ
ート２６の断面を材料３６からなる保護層の下で、即ち
構造体２２の貫通レベルで増加させる。

前述のごときインサート２６の幾何学的条件も、外側［
３Ｂ構成材料が構造体２２に必要な剛性条件を満たす限
り適用される。従ってこの場合には、インサート２６の
断面の増加部分は材料層３６の壁の下に位置する。この
層は剛性条件と対Ｘ線保護条件とを満たすが、熱伝導性
は小さい、剛性と対Ｘ！！保譚とを同時に満たす１種類
の材料を使用するか、又はこれらの条件を別個に満たす
２種類の材料を使用するかという選択は、所望の剛性度
及び対Ｘ線不透過度に依存する。

第５図は構造体２２の内側表面の少なくとも一部分を金
属のごとき熱伝導性材料［３８で被覆すれば、箱内に収
容された熱源の熱安定性を向上させることができること
も示している。即ち、インプラント２４及びインサート
２６がこの層３８と接触するため、熱散逸が向上するの
である。

箱１０が複数のインサート２６を備える場合には、熱伝
導性材料層を箱の外側表面、即ち第５図の層３６の外側
にも具備し得る。

層３８の厚みは例えば約０．１ｍｍであってよい。

ミニラム、ベリリウム、銅又は銀のごとき金属を使用す
るのが好ましい。

尚、この層３８は更にファラデーケージも構成すること
に留意されたい、このファラデーケージは熱散逸機能の
他に、箱内に収容された回路をＸ線以外の電磁波に対し
て保護する機能も果たす。

また、層３８のごとき層を被覆３６の外側に配置し且つ
この層をベリリウムで構成すれば、箱がＸ線で照射され
た時に、対Ｘｌｉ！保護被１３６を構成する材料を介し
て電子が送出される現象が回避される。

勿論、本発明は以上説明してきた具体例には限定されず
、様々な変形が可能である。

特に、既に述べたように、本発明の箱内に配置される熱
源は電子機器構成部品に限らず任意のタイプの熱源であ
ってよい。

また、本発明は箱の形状とは無関係である。この形状は
本質的に、箱内に収容される部品に応じて３ｉＬ常され
る− 更に、Ｆｒ！Ｊ３８のごとき層は箱の構造に係わりなく
使用できるＪ７３８のごとき１つ又は２つの層は特に第
１図に示したような箱に使用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の箱の第１具体例の簡略横断面図、第２
ａ図、第２ｂ図及び第２ｃ図は夫々はぼ点状の部品から
発散する熱を散逸させるべく箱の内側表面に配置される
インプラントの２つの具体例を拡大して示す側面図及び
正面図、第３ａ図及び第３ｂ図はほぼ線状の部品から発
散する熱を排出させるインプラントの具体例を示す第２
ａ図及び第２ｂ図と類似の説明図、第４ａ図及び第４ｂ
図は夫々インプラントによって完全には除去されないよ
うな量の熱を放散する部品から発散する熱を本発明に従
って確実に散逸させるインサート及びラジェータを拡大
して示す側面図及び正面図、第５図は本発明の第２具体
例を示す第１図と類似の説明図である。 １２・・・・・・ベース、１６・・・・・・カバー、１
８ａ、１８ｂ・・・・・・部品、２４・・・・・・イン
ブランｌ−１２６・・・・・・インサート、２８・・・
・・・ラジェータ、３６・・・・・・対Ｘ線保護材料層
、３８・・・・・・熱伝導性材料層。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の製図法に従って配分された複数の熱源を含
   む電子機器構成部品のごとき部材を収容する箱であって
   、この箱は断熱材からなる機械的剛性構造体を含み、こ
   の構造体が熱伝導性材料からなる複数の受動的熱排出手
   段を具備し、これらの手段は各熱源がこれら手段の１つ
   と接触するように配置され、前記熱排出手段が前記機械
   的剛性構造体の内側表面に配置される少なくとも１つの
   インプラントを有するような箱。
2. （２）各インプラントが複数の分岐を有し、これらの分
   岐が熱源の１つと当該インプラントとの間の接触ゾーン
   に対して放射状に又は接線方向に配向される特許請求の
   範囲第１項に記載の箱。
3. （３）熱排出手段が少なくとも１つのインサートを有し
   、このインサートが前記機械的剛性構造体を貫通し且つ
   この構造体の外側でラジエータを支持する特許請求の範
   囲第１項に記載の箱。
4. （４）各ラジエータが複数の羽根を有し、これらの羽根
   が前記機械的剛性構造体と直角に配向され且つ前記イン
   サートの周りに規則的に配分される特許請求の範囲第３
   項に記載の箱。
5. （５）前記部材をＸ線から保護する材料の層も少なくと
   も１つ有する特許請求の範囲第３項に記載の箱。
6. （６）各インサートが銀で形成される特許請求の範囲第
   ５項に記載の箱。
7. （７）各インサートが前記対Ｘ線保護材料層の下に断面
   増加部分を有する特許請求の範囲第５項に記載の箱。
8. （８）前記機械的剛性構造体の少なくとも内側表面が熱
   伝導性材料のフィルムで被覆される特許請求の範囲第１
   項に記載の箱。
9. （９）前記フィルムがニッケル、アルミニウム、ベリリ
   ウム、銅及び銀の中から選択される材料で形成される特
   許請求の範囲第８項に記載の箱。