JP2000315879A - 発熱部品の放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、構造の複雑化、製造コスト
の増大、および消費電力の増大等を招くことなく、周囲
空気温度の変動が大きい場合においても、発熱部品の温
度を使用可能温度範囲内とすることの可能な発熱部品の
放熱構造を提供することにある。 【解決手段】 本発明に関わる発熱部品の放熱構造は、
配線基板４上に発熱部品１と放熱器２とを間隔をおいて
設置し、発熱部品１にバイメタルから成る伝熱部材３を
固定するとともに、発熱部品１の温度が上昇した際に伝
熱経路長を短くする一方、発熱部品１の温度が下降した
際に伝熱経路長を長くする態様で変形する伝熱用アーム
３Ｂを放熱器２に圧接している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱部品に放熱器
を組み合わせて成る発熱部品の放熱構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図９に示す如く、従来の電子機器に用い
られる発熱部品の放熱構造は、配線基板Ａ上に実装され
た発熱部品Ｂに、該発熱部品Ｂの過度な温度上昇を防止
するための放熱器Ｃを固定したものである。

【０００３】この放熱器Ｃは、周知の如く断面がフィン
形状を呈しており、周囲の空気に対する放熱面積を増加
させて、発熱部品Ｂを有効に冷却するものである。

【０００４】ここで、発熱部品Ｂと放熱器Ｃとは、上述
の如く互いに固定されているため、発熱部品Ｂにおける
周囲の空気に対する熱抵抗は一定であり、放熱器Ｃによ
る周囲空気への放熱量は、発熱部品Ｂから伝導される熱
による放熱器Ｃの温度と周囲空気温度の差によって定ま
る。

【０００５】すなわち、周囲空気温度が高温になると、
放熱器Ｃの温度と周囲空気温度の差が減少するので、放
熱器Ｃの周囲空気への放熱量が減少し、発熱部品Ｂの冷
却が抑えられることとなる。

【０００６】逆に、周囲空気温度が低温になると、放熱
器Ｃの温度と周囲空気温度の差が増加するので、放熱器
Ｃの周囲空気への放熱量は増加し、発熱部品Ｂの冷却が
促進されることとなる。

【０００７】このように、従来の発熱部品の放熱構造に
おいては、周囲の空気温度が変動した時の発熱部品Ｂの
温度変動量は、周囲の空気温度変動量と同じになるた
め、図１０に示す如く、発熱部品Ｂの周囲空気温度の変
化Δｔが大きい場合、発熱部品Ｂの温度変化ΔＴ′が使
用可能温度範囲を超えてしまい、性能を満足できない不
都合を生じていた。

【０００８】このような問題を解決する手段として、高
温領域における十分な放熱能力を有する放熱器を採用す
るとともに、発熱部品に温度センサーとヒータとを設置
し、高温領域においては発熱部品を十分に冷却すること
で温度を下げ、低温領域においてはヒータにより発熱部
品の温度を上昇させる構成が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに発熱部品の温度を使用可能温度範囲内に納めるべ
く、十分な放熱能力を有する放熱器を採用するととも
に、発熱部品に温度センサーとヒータとを設けた構成で
は、これら温度センサーおよびヒータと併せて周辺回路
をも必要とするため、部品点数の増加に伴う構成の複雑
化および製造コストの増大を招くばかりでなく、上述し
たヒータ等の動作に伴う消費電力の増大を招く不都合が
あった。

【００１０】本発明は前記実状に鑑みて、構造の複雑
化、製造コストの増大、および消費電力の増大等を招く
ことなく、周囲空気温度の変動が大きい場合において
も、発熱部品の温度を使用可能温度範囲内とすることの
可能な発熱部品の放熱構造の提供を目的とするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、本発明に関わる発熱部品の放熱構造は、配線基板上
に発熱部品と放熱器とを互いに離隔させて設置するとと
もに、発熱部品と放熱器の間にバイメタルから成る伝熱
部材を介装して成り、この伝熱部材は、発熱部品および
放熱器の一方に固定された一端の固定端と、発熱部品お
よび放熱器の他方に圧接された他端の圧接端とを有し、
かつ発熱部品と放熱器との間の伝熱経路を構成する伝熱
用アームを具備し、この伝熱用アームは発熱部品の温度
が上昇した際に伝熱経路長を短くする一方、発熱部品の
温度が下降した際に伝熱経路長を長くする態様で変形す
ることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関わる発熱部品の
放熱構造を、実施例を示す図面に基づいて詳細に説明す
る。

【００１３】図１および図２に示す如く、本発明に関わ
る発熱部品の放熱構造は、電源のレギュレータ等の発熱
部品１と、該発熱部品１の過度な温度上昇を防止するた
めの放熱器２と、前記発熱部品１の熱を放熱器２へ伝達
するための伝熱部材３とを具備している。

【００１４】なお、放熱器２は、周知の如く断面がフィ
ン形状を呈しており、周囲の空気に対する放熱面積を増
加させて、発熱部品１を有効に冷却するものである。

【００１５】また、発熱部品１と放熱器２とは、配線基
板４上に所定の間隔を設けて互いに離隔する態様で設置
されており、これら発熱部品１と放熱器２との間に伝熱
部材３が介装されている。

【００１６】伝熱部材３は、発熱部品１に固定される矩
形状のベース部３Ａと、該ベース部３Ａの縁部から延び
る一対(左右)の伝熱用アーム３Ｂ，３Ｂとを備えてお
り、伝熱部材３の全体はバイメタルによって構成されて
いる。

【００１７】また、前記伝熱部材３は、接着剤や両面接
着テープを用いた接着、あるいはネジ止め等の手段によ
って、ベース部３Ａを発熱部品１に対して密着させる態
様で固定されている。

【００１８】ここで前記伝熱部材３が、発熱源である発
熱部品１に固定されていることにより、発熱部品１から
伝熱部材３を介して放熱器２へ伝熱が効果的に行われ
る。

【００１９】前記伝熱部材３における伝熱用アーム３Ｂ
は、湾曲した短冊状を呈しており、ベース部３Ａを介し
て発熱部品１に固定された一端の固定端３ａと、放熱器
２に圧接された他端の圧接端３ｂとを有し、発熱部品１
と放熱器２との間における伝熱経路を構成するものであ
る。

【００２０】また、伝熱部材３における伝熱用アーム３
Ｂは、後に詳述する如く発熱部品１の温度が上昇した際
に伝熱経路長を短くする態様で変形する一方、発熱部品
１の温度が下降した際に伝熱経路長を長くする態様で変
形するものである。

【００２１】以下では、上述した発熱部品の放熱構造に
おける動作態様を、図２〜図５を参照しつつ説明する。

【００２２】発熱部品１の温度が低い時、伝熱用アーム
３Ｂは図２中の実線で示す如く、放熱器２との接触角θ
ｌが小さくなる態様で変形し、もって伝熱用アーム３Ｂ
を介しての発熱部品１と放熱器２との伝熱経路長は長
く、熱抵抗が増加するために発熱部品１から放熱器２へ
の伝熱量は低下したものとなる。

【００２３】図３は、従来の放熱構造と本発明の放熱構
造における、周囲空気の温度変化に対する発熱部品の温
度変化を示したものであり、破線は従来の放熱構造おけ
る周囲空気の温度変化Δｔに対する発熱部品の温度変化
ΔＴ′であり、実線は本発明の放熱構造における周囲空
気の温度変化Δｔに対する発熱部品１の温度変化ΔＴで
ある。

【００２４】ここで、周囲空気温度が低い場合、周囲空
気温度と放熱器２との温度差の増加に伴って、放熱器２
による周囲空気への放熱量が大きくなるため、図３から
明らかなように、上述した従来の放熱構造では、発熱部
品の熱が多量に奪われて使用可能温度範囲以下にまで低
下するのに対し、本発明に関わる放熱構造によれば、上
述した如く発熱部品１から放熱器２への伝熱量が低下す
るため、放熱器２による周囲空気への放熱量が大きくな
っても、発熱部品１の温度が使用可能温度範囲以下に低
下することが防止される。

【００２５】一方、発熱部品１の温度が高い時、伝熱用
アーム３Ｂは図２中の二点鎖線で示す如く、放熱器２と
の接触角θｈが大きくなる態様で変形し、もって伝熱用
アーム３Ｂを介しての発熱部品１と放熱器２との伝熱経
路長は短く、熱抵抗が減少するために発熱部品１から放
熱器２への伝熱量は増加するものとなる。

【００２６】図４は、図３と同じく従来の放熱構造と本
発明の放熱構造における、周囲空気の温度変化に対する
発熱部品の温度変化を示したものであり、破線は従来の
放熱構造おける周囲空気の温度変化Δｔに対する発熱部
品の温度変化ΔＴ′であり、実線は本発明の放熱構造に
おける周囲空気の温度変化Δｔに対する発熱部品１の温
度変化ΔＴである。

【００２７】ここで、周囲空気温度が高い場合、周囲空
気温度と放熱器２との温度差の減少に伴って、放熱器２
による周囲空気への放熱量が小さくなるため、図４から
明らかなように、上述した従来の放熱構造では、発熱部
品の温度が使用可能温度範囲以上にまで上昇するのに対
して、本発明に関わる放熱構造によれば、上述した如く
発熱部品１から放熱器２への伝熱量が増加するため、放
熱器２による周囲空気への放熱量が小さくなっても、発
熱部品１の温度が使用可能温度範囲以上に上昇すること
が防止される。

【００２８】上述した如く、本発明に関わる発熱部品の
放熱構造によれば、発熱部品１が低温の時、伝熱部材３
における伝熱用アーム３Ｂが、伝熱経路長を長くする態
様で変形し、発熱部品１から放熱器２への伝熱量を小さ
くする一方、発熱部品１が高温の時、伝熱部材３におけ
る伝熱用アーム３Ｂが、伝熱経路長を短くする態様で変
形し、発熱部品１から放熱器２への伝熱量を大きくして
いる。

【００２９】このようにして、発熱部品１の温度が低い
時には放熱器２による放熱が抑えられ、発熱部品１の温
度が高い時には放熱器２による放熱が促進されることに
よって、本発明の放熱構造における周囲空気の温度変化
(Δｔ)に伴う発熱部品１の温度変化(ΔＴ)を示した図５
から明らかな如く、周囲空気温度の変動が大きい場合に
おいても、発熱部品１の温度を使用可能温度範囲内とす
ることができる。

【００３０】また、本発明に関わる発熱部品の放熱構造
によれば、従来の放熱構造に用いられた温度センサ、ヒ
ーターおよび周辺回路等を必要とせず、もって部品点数
の増加に伴う構成の複雑化や製造コストの増大、さらに
はヒータ等の動作に伴う消費電力の増大を招くことな
く、周囲空気温度の変動が大きい場合においても、発熱
部品の温度を使用可能温度範囲内とすることが可能とな
る。

【００３１】一方、図６および図７に示す発熱部品の放
熱構造は、伝熱部材３′における伝熱用アーム３Ｂ′
を、発熱部品１′に固定された一端の固定端３ａ′か
ら、放熱器２′に圧接された他端の圧接端３ｂ′に向け
て、幅が狭くなる態様の先細り形状に形成されている。

【００３２】なお、上述した発熱部品の放熱構造は、伝
熱用アーム３Ｂ′の形状以外、図１および図２に示した
放熱構造と変わるところはないので、図６、図７におい
て図１、図２と同一の符号に′(ダッシュ)を附して詳細
な説明は省略する。

【００３３】図６および図７に示す発熱部品の放熱構造
において、発熱部品１′の温度が高い場合には、伝熱用
アーム３Ｂ′は図７中の二点鎖線で示す如く、放熱器
２′との接触角θｈが大きくなる態様で変形し、このと
き伝熱用アーム３Ｂ′は発熱部品１′に近い、より幅の
広い部分において放熱器２′と圧接することとなる。

【００３４】したがって、発熱部品１′からの熱は、放
熱器２′までの伝熱経路長が短く、しかも伝熱用アーム
３Ｂ′における幅の広い部分で放熱器２′へ伝わるた
め、発熱部品１′から放熱器２′への伝熱量がより増加
することとなる。

【００３５】一方、発熱部品１′の温度が低い場合に
は、伝熱用アーム３Ｂ′は図７中の実線で示す如く、放
熱器２′との接触角θｌが小さくなる態様で変形し、こ
のとき伝熱用アーム３Ｂ′は発熱部品１′に遠い、より
幅の狭い部分で放熱器２′と圧接することとなる。

【００３６】したがって、発熱部品１′からの熱は、放
熱器２′までの伝熱経路長が長く、しかも伝熱用アーム
３Ｂ′における幅の狭い部分で放熱器２′へ伝わるた
め、発熱部品１′から放熱器２′への伝熱量がより減少
することとなる。

【００３７】図８は、図１に示した放熱構造と図６に示
した放熱構造との、周囲空気温度の変化(Δｔ)に対する
発熱部品の温度変化(ΔＴ)を示したものであり、実線は
図１に示した放熱構造の温度変化、二点鎖線は図６に示
した放熱構造の温度変化を示している。

【００３８】この図８から明らかなように、図６に示し
た放熱構造における発熱部品の温度変化は、図１に示し
た放熱構造における温度変化よりも減少(Δα)してい
る。

【００３９】すなわち、図６および図７に示した発熱部
品の放熱構造によれば、図１および図２に示した発熱部
品の放熱構造よりも、周囲空気温度の変動が大きい場合
における発熱部品の温度変化をより小さく保つことがで
き、もってより大きな周囲空気温度の変動に対しても、
発熱部品の温度を使用可能温度範囲内とすることが可能
となる。

【００４０】なお、上述した各実施例では、伝熱部材
(３，３′)を発熱部品(１，１′)に固定し、伝熱用アー
ム(３Ｂ，３Ｂ′)を放熱器(２，２′)へ圧接させるよう
構成しているが、これとは反対に、伝熱部材(３，３′)
を放熱器(２，２′)に固定し、伝熱用アーム(３Ｂ，３
Ｂ′)を発熱部品(１，１′)へ圧接させるよう構成する
ことも可能であり、このような構成においても、上述し
た各実施例と同様の作用効果が得られることは言うまで
もない。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に関わる発
熱部品の放熱構造は、配線基板上に発熱部品と放熱器と
を互いに離隔させて設置するとともに、発熱部品と放熱
器の間にバイメタルから成る伝熱部材を介装して成り、
この伝熱部材は、発熱部品および放熱器の一方に固定さ
れた一端の固定端と、発熱部品および放熱器の他方に圧
接された他端の圧接端とを有し、かつ発熱部品と放熱器
との間の伝熱経路を構成する伝熱用アームを具備し、こ
の伝熱用アームは発熱部品の温度が上昇した際に伝熱経
路長を短くする一方、発熱部品の温度が下降した際に伝
熱経路長を長くする態様で変形することを特徴としてい
る。

【００４２】上記構成によれば、発熱部品の温度が低い
時には放熱器による放熱が抑えられる一方、発熱部品の
温度が高い時には放熱器による放熱が促進されるため、
周囲空気温度の変動が大きい場合においても、発熱部品
の温度を使用可能温度範囲内に留めることができる。

【００４３】また、上記構成によれば、従来の放熱構造
に用いられる温度センサ、ヒーターおよび周辺回路等を
必要とせず、もって本発明に関わる発熱部品の放熱構造
によれば、部品点数の増加に伴う構成の複雑化や製造コ
ストの増大、さらにはヒータ等の動作に伴う消費電力の
増大を招くことなく、周囲空気温度の変動が大きい場合
においても、発熱部品の温度を使用可能温度範囲内とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる発熱部品の放熱構造を示す斜視
図。

【図２】本発明に関わる発熱部品の放熱構造を示す平面
図。

【図３】本発明に関わる発熱部品の放熱構造と従来の発
熱部品の放熱構造との周囲空気の温度変化に対する発熱
部品の温度変化を示す図。

【図４】本発明に関わる発熱部品の放熱構造と従来の発
熱部品の放熱構造との周囲空気の温度変化に対する発熱
部品の温度変化を示す図。

【図５】本発明に関わる発熱部品の放熱構造における周
囲空気の温度変化に対する発熱部品の温度変化を示す
図。

【図６】本発明に関わる発熱部品の放熱構造における他
の実施例を示す斜視図。

【図７】本発明に関わる発熱部品の放熱構造における他
の実施例を示す平面図。

【図８】図１および図６に示す発熱部品の放熱構造にお
ける周囲空気の温度変化に対する発熱部品の温度変化を
示す図。

【図９】従来の発熱部品の放熱構造を示す斜視図。

【図１０】従来の発熱部品の放熱構造における周囲空気
の温度変化に対する発熱部品の温度変化を示す図。

【符号の説明】 １、１′…発熱部品、 ２、２′…放熱器、 ３、３′…伝熱部材、 ３Ｂ、３Ｂ′…伝熱用アーム、 ３ａ、３ａ′…固定端、 ３ｂ、３ｂ′…圧接端、 ４、４′…配線基板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板上に発熱部品と放熱器とを
   互いに離隔させて設置するとともに、前記発熱部品と前
   記放熱器の間にバイメタルから成る伝熱部材を介装して
   成る発熱部品の放熱構造であって、 前記伝熱部材は、前記発熱部品および前記放熱器の一方
   に固定された一端の固定端と、前記発熱部品および前記
   放熱器の他方に圧接された他端の圧接端とを有し、かつ
   前記発熱部品と前記放熱器との間の伝熱経路を構成する
   伝熱用アームを具備し、前記伝熱用アームは前記発熱部
   品の温度が上昇した際に伝熱経路長を短くする一方、前
   記発熱部品の温度が下降した際に伝熱経路長を長くする
   態様で変形することを特徴とする発熱部品の放熱構造。
2. 【請求項２】 前記伝熱部材における前記伝熱用ア
   ームを、固定端から圧接端に向けて先細り形状としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の発熱部品の放熱構造。
3. 【請求項３】 前記伝熱部材は、前記発熱部品に固
   定されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の発熱部品の放熱構造。