JP4404855B2 - Heat dissipation member, and apparatus, casing, computer support, and heat dissipation member manufacturing method using the heat dissipation member - Google Patents
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Description
本発明は、放熱性に優れた放熱部材、および、その放熱部材を用いた装置、筐体、コンピュータ支持台、放熱部材製造方法に関する。 The present invention relates to a heat radiating member excellent in heat dissipation, and an apparatus, a casing, a computer support base, and a method for manufacturing the heat radiating member using the heat radiating member.
従来より、内燃機関や、冷蔵庫をはじめとする熱交換機、コンピュータのＣＰＵ等の電子デバイス等の熱が発生する装置は、その放熱を司る放熱部、たとえば、放熱フィンや内燃機関等のマフラー、各種電動モータ、ヒートシンクなどを、黒色塗装を施して放熱効果を向上させている。 Conventionally, heat generating devices such as internal combustion engines, heat exchangers such as refrigerators, electronic devices such as computer CPUs, etc. are used for heat dissipation, such as mufflers such as heat dissipation fins and internal combustion engines, Electric motors, heat sinks, etc. are painted black to improve the heat dissipation effect.
しかしながら、黒色塗装を施したのみでは、さらなる放熱効果の向上は期待できないため、上記したような、熱が発生する多種多様な装置は、放熱部の構造に工夫（例えば熱対流を促進させる構造など）を加え、放熱効果の向上を果たしている。 However, since it is not possible to expect further improvement of the heat dissipation effect only by applying black paint, the various devices that generate heat as described above are devised in the structure of the heat dissipation part (for example, a structure that promotes thermal convection, etc. ) To improve the heat dissipation effect.
その一例として、たとえば、電力回路を構成する複数のバスバーを具備する回路構成体を、絶縁層がコーティングされたバスバー接着面を有した放熱部材を備え、このバスバー接着面上に前記複数本のバスバーが並べられた状態で当該バスバー接着面に各バスバーが直接接着することで、簡単な構造で、バスバーを効率良く冷却する、としている（例えば特開２００３−１６４０４０号公報参照）。 As an example, for example, a circuit structure including a plurality of bus bars constituting a power circuit is provided with a heat dissipating member having a bus bar bonding surface coated with an insulating layer, and the plurality of bus bars are provided on the bus bar bonding surface. In this state, the bus bars are directly bonded to the bus bar bonding surface, whereby the bus bars are efficiently cooled with a simple structure (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-164040).
また、他の例として、電流分配用回路板とプリント基板とを空隙をあけた状態で支持し、介在させる絶縁板を廃止すると共に、空隙の存在により放熱性を向上させた電気接続箱等があげられる（例えば特開２００３−８７９３８号公報参照）。 As another example, there is an electrical junction box that supports the current distribution circuit board and the printed circuit board with a gap therebetween, eliminates the intervening insulating plate, and improves heat dissipation due to the presence of the gap. (See, for example, JP-A-2003-87938).
以上、放熱効果を向上させるため構造に特徴を持たせた一例を例示したが、さらなる放熱効果の向上を果たすには、部材そのものを見直す必要がある。 As mentioned above, although the example which gave the structure the characteristic in order to improve the heat dissipation effect was illustrated, in order to achieve the further improvement of the heat dissipation effect, it is necessary to review the member itself.
しかしながら、材質自体を改良させて物性である熱伝導率を向上させることは極めて困難である。 However, it is extremely difficult to improve the thermal conductivity, which is a physical property, by improving the material itself.
そこで、上述したように、放熱および吸熱の効果がある黒色塗装を、熱伝導率が高い銅やアルミニウム等の基材に施しているわけではあるが、本発明は、その黒色塗装を基材に施した放熱部材よりも、さらなる放熱効果が期待できる放熱部材と、その放熱部材を用いた装置、筐体、コンピュータ支持台、放熱部材製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, as described above, the black coating having the effect of heat dissipation and heat absorption is applied to a base material such as copper or aluminum having a high thermal conductivity, but the present invention uses the black coating as a base material. It is an object of the present invention to provide a heat dissipating member that can be expected to have a further heat dissipating effect than the applied heat dissipating member, and a device, a casing, a computer support, and a heat dissipating member manufacturing method using the heat dissipating member.
上記課題を解決するために、本件発明者は、基材にさまざまな試料を塗布して放熱状態の実験を試みたところ、トルマリンに極めて顕著な効果（特定の属性を発見）があることを知見し、さらに、鋭意研究した結果、ドラバイトトルマリン、ショールトルマリン、ミックストルマリン、リチアトルマリン等、数多く自然界に存在する数種のトルマリンの中から優れた放熱効果を奏するトルマリンを知見し、さらに、優れた放熱効果を奏するそのトルマリンにも、際だって優れた放熱効果を奏する、粒径、単位面積あたりの密度（塗布量）の存在を知見した。このようにして、特定のトルマリンに着目した本件発明者は、そのトルマリン粉末を用いて（この性質、属性を専ら利用することによって）上記課題を解決する放熱部材等を発明するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors applied various samples to the base material and tried a heat dissipation experiment, and found that tourmaline has a very remarkable effect (discovered a specific attribute). In addition, as a result of earnest research, we have discovered tourmalines that have excellent heat dissipation effect from several kinds of tourmalines that exist in nature, such as drabbit tourmaline, shawl tourmaline, mixed tourmaline, lithia tourmaline, etc. The tourmaline, which has an effect, was also found to have a particle size and density per unit area (coating amount) that have an excellent heat dissipation effect. In this way, the present inventors who have focused on a specific tourmaline have invented a heat radiating member that solves the above-mentioned problems by using the tourmaline powder (by using this property and attribute exclusively).
すなわち、請求項１に記載の放熱部材は、粒径が最低３μｍから最大３２５メッシュの範囲であるショールトルマリン粉末と流動状の固定剤とを混和してなる塗布剤を、銅又はアルミニウムからなる基材の表面に、前記ショールトルマリン粉末が１平方ｃｍあたり０．０２５〜０．０５グラムの面密度となるように塗着して固化してなるトルマリン層を有したことを特徴とする。
That is, the heat dissipating member according to
請求項２に記載の放熱部材は、アルミニウムからなる基材に、粒径が最低３μｍから最大３２５メッシュの範囲であるショールトルマリン粉末が混入されてなることを特徴とする。
The heat dissipating member according to
請求項３に記載の放熱部材は、プラスチックからなる基材に、粒径が最低３μｍから最大３２５メッシュの範囲であるショールトルマリン粉末が混入されてなることを特徴とする。
The heat dissipating member according to
請求項４に記載の装置は、熱交換機や、各種機器等の装置における熱が発生する発生部および／または熱を放熱させる放熱部を、請求項１または請求項２に記載の放熱部材を用いて構成したことを特徴とする。
The apparatus according to claim 4 uses the heat radiating member according to claim 1 or 2 as the heat generating part and / or the heat radiating part that radiates the heat in a heat exchanger or various devices. It is characterized by being configured.
請求項５に記載の装置は、請求項４において、前記放熱部材を用いて構成した装置は、冷却装置であることを特徴とする。
The apparatus of
請求項６に記載のケースは、コンピュータやハードディスク等の電気機器を構成するケースを、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の放熱部材を用いて形成したことを特徴とする。
The case according to claim 6 is characterized in that a case constituting an electric device such as a computer or a hard disk is formed by using the heat dissipating member according to any one of
請求項７に記載のコンピュータ支持台は、ノート型コンピュータを載置させるコンピュータ支持台であって、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の放熱部材で側面視Ｌ字状に形成してなることを特徴とする。
The computer support base according to claim 7 is a computer support base on which a notebook computer is placed, and the heat dissipation member according to any one of
請求項８に記載の放熱部材製造方法は、粒径が最低３μｍから最大３２５メッシュの範囲であるショールトルマリン粉末と固定剤とを混和して塗布剤を生成する塗布剤生成工程と、銅又はアルミニウムからなる基材の表面に、前記ショールトルマリン粉末が１平方ｃｍあたり０．０２５〜０．０５グラムの面密度となるように前記塗布剤を塗布する塗布工程と、を有してなることを特徴とする。
The heat-radiating member manufacturing method according to
請求の範囲第９項記載の放熱部材製造方法は、溶融状態のアルミニウムとショールトルマリン粉末とを混和し、所望の形状に固化してなることを特徴とする。 The heat radiating member manufacturing method according to claim 9 is characterized in that molten aluminum and shawl tourmaline powder are mixed and solidified into a desired shape.
請求の範囲第１０項記載の放熱部材製造方法は、流動状態のプラスチック材料とショールトルマリン粉末とを混和し、所望の形状に固化してなることを特徴とする。 The method for manufacturing a heat radiating member according to
本発明をより詳細に説明するために、添付図面を参照してこれを説明する。 For a more detailed description of the present invention, reference will now be made to the accompanying drawings.
図中、符号１は、放熱部材を、符号１１は基材を、符号１２はトルマリン層を示す。 In the figure,
（実施の形態１）
本実施の形態にかかる放熱部材１は、図１に示すように、熱伝導率の高い銅の薄板（板厚０．８ｍｍ）からなる基材１１と、その基材１１の上面に塗着されショールトルマリン粉末を主成分としたトルマリン層１２とを備えてなる。(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the
このトルマリン層１２は、粒径が概ね６μｍのショールトルマリン粉末と、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料からなる固定剤とを、その重量比１：１の割合で混和（塗布剤生成工程）して塗布剤を生成し、その塗布剤を、ショールトルマリン粉末が１平方ｃｍあたり０．０２５〜０．０５グラムの面密度となるように基材１１に多重塗り（塗布工程）して固化させて形成されている。
The tourmaline layer 12 is prepared by mixing a shoal tourmaline powder having a particle size of approximately 6 μm and a fixing agent made of an acrylic volatile synthetic resin paint at a weight ratio of 1: 1 (coating agent generation step). A coating agent is produced, and the coating agent is formed by multiple coating (coating process) on the substrate 11 so that the surface density of the shawl tourmaline powder is 0.025 to 0.05 gram per square centimeter, and solidified. Has been.
なお、ドラバイトトルマリン、ショールトルマリン、ミックストルマリン、リチアトルマリン等の代表的なトルマリンを用いて放熱に関する予備試験を行い、最も放熱効果があった黒色をしたショールトルマリンを採用している。 In addition, preliminary tests on heat dissipation were conducted using typical tourmalines such as drabbit tourmaline, shawl tourmaline, mixed tourmaline, lithia tourmaline, etc., and black shawl tourmaline with the most heat dissipation effect was adopted.
そもそも、トルマリンがイオンをだす、或いは電気を発生する、という事は周知のことであるが、エネルギ不変の法則から、トルマリンがイオンや電気を出力するためには何らかの入力エネルギが必要であり、本発明の効果から推察すると、熱エネルギをイオンや電気に転化しているものと思われる。 In the first place, it is well-known that tourmaline generates ions or generates electricity, but from the law of energy invariance, some input energy is required for tourmaline to output ions and electricity. Inferring from the effects of the invention, it is considered that heat energy is converted into ions and electricity.
したがって、電極間の電圧が高いショールトルマリンが最も放熱効果があったものと推定している。 Therefore, it is estimated that the shawl tourmaline having a high voltage between the electrodes has the most heat radiation effect.
また、固定剤とショールトルマリン粉末との重量比１：１としたのは、固定剤が乾燥して固化した際に、ショールトルマリン粉末が緊密な状態を保つのに好バランスであることが実験から確認されており、固定剤をショールトルマリン粉末より少なくすると基材から剥離しやすくなり、固定剤をショールトルマリン粉末より多くすると、所望したショールトルマリンの面密度となるまで多重塗りすることになり施工性が悪い。因みに２０ｇの液状状態のアクリル系の揮発性合成樹脂塗料が、乾燥すると４ｇとなっている。
Moreover, the weight ratio of the fixative to the shoal tourmaline powder was set to 1: 1 because the experiment shows that the shoal tourmaline powder has a good balance in maintaining a tight state when the fixative is dried and solidified. It has been confirmed that if the fixing agent is less than the shawl tourmaline powder, it will be easy to peel off from the base material, and if the fixing agent is more than the shawl tourmaline powder, multiple coatings will be applied until the surface density of the desired shawl tourmaline is reached Is bad. Incidentally, 20 g of liquid acrylic volatile synthetic resin paint is 4 g when dried.
さらに、このトルマリン層１２は、最も放熱効果があった上記したショールトルマリンについて、さらに、粒径別選定実験、塗布量選定実験、固定剤選定実験を行い、その実験結果から際だって優れたデータに基づいて構成している。その各選定実験の詳細は後述する。 Furthermore, this tourmaline layer 12 further performs a selection experiment according to particle size, an application amount selection experiment, and a fixative selection experiment on the above-described shawl tourmaline, which has the most heat dissipation effect, and the results of the experiment show outstanding data. Based on the configuration. Details of each selection experiment will be described later.
また、このショールトルマリン粉末を混入させる液体は、上記したアクリル系の揮発性合成樹脂塗料に限定されず、水性エマルジョン系塗料、二液混合エポキシ塗料などの周知の耐熱塗料でも良いものであり、すなわち、固化し、かつ、基材１１から容易に剥離しない（長期に亘って塗着状態を維持）ものであれば、いずれの液状物でも良い。 Further, the liquid in which the shoal tourmaline powder is mixed is not limited to the acrylic volatile synthetic resin paint described above, and may be a well-known heat resistant paint such as an aqueous emulsion paint or a two-component mixed epoxy paint, Any liquid material may be used as long as it solidifies and does not easily peel from the substrate 11 (maintains the coating state over a long period of time).
また、溶融状態のアルミニウムやプラスチックの基材に、粒径が概ね３〜７μｍのショールトルマリン粉末を混和して所望の形状に固化させても良い。 Further, a shoal tourmaline powder having a particle size of approximately 3 to 7 μm may be mixed into a molten aluminum or plastic base material and solidified into a desired shape.
なお、トルマリン（ショールトルマリンに限らない）は、９００℃以上の熱を加えると破壊してしまうので、熱伝導の優れると共に融点が６６０℃であるアルミニウムが、上記したように基材自体にショールトルマリン粉末を含有させる場合において最も好適な部材である。 Note that tourmaline (not limited to shawl tourmaline) is destroyed when heat of 900 ° C. or higher is applied. Therefore, aluminum having excellent heat conduction and a melting point of 660 ° C. is formed on the substrate itself as described above. This is the most suitable member when powder is contained.
また、プラスチックの基材自体にショールトルマリン粉末を含有させる場合、ペレットとショールトルマリン粉末とを重量比、概ね１０％の割合で混和し、一般的な射出成形などの従来の成形手段をそのまま用いて所望形状の放熱部材が製造できる。 In addition, when the plastic substrate itself contains the shoal tourmaline powder, the pellet and the shoal tourmaline powder are mixed at a weight ratio of approximately 10%, and a conventional molding method such as general injection molding is used as it is. A heat radiating member having a desired shape can be manufactured.
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる放熱部材１を用いた放熱実験について説明する。 Next, a heat radiation experiment using the
なお、実験の際に、比較対象として、０．８ｍｍ銅板の基材１１の上面にのみ黒色塗装を施したもの（以下、比較試料Ａ）と、その基材１１そのままのもの（以下、比較試料Ｂ）とを用い、本実施の形態にかかる放熱部材との放熱状態を比較した。 In addition, in the experiment, as a comparison object, a material in which a black coating is applied only to the upper surface of a base material 11 of a 0.8 mm copper plate (hereinafter referred to as a comparative sample A) and a base material 11 as it is (hereinafter referred to as a comparative sample). B) and the heat dissipation state with the heat dissipation member according to the present embodiment were compared.
実験の概要は、図２に示したように、トルマリン層１２や黒色塗装面とは反対側の面の一端部（比較試料Ｂのみ、温度センサー貼付面の方向性無し）に温度センサーＣを貼付し、この放熱部材１と、比較試料Ａまたは比較試料Ｂのいずれか選んで、家庭用電熱器（ホットプレート）Ｄの上に２つ同時に載置する。このとき、トルマリン層１２や黒色塗装が上方となるように、また、温度センサーＣが家庭用電熱器Ｄ自体の熱の影響を受けないように、電熱器から遠ざけるように、放熱部材１や比較試料Ａ、比較試料Ｂを家庭用電熱器Ｄに載置している。 As shown in FIG. 2, the outline of the experiment is as follows. The temperature sensor C is attached to one end of the surface opposite to the tourmaline layer 12 or the black painted surface (only the comparative sample B, no directionality of the temperature sensor application surface). Then, the
そして、家庭用電熱器Ｄを通電させることで、家庭用電熱器Ｄの上に載置したこれらものを、適当な温度に上昇させていき、そのときの家庭用電熱器Ｄから離れた温度上昇を計測することで、上面から放熱される状態が把握できる。すなわち、基材１１自体の材質、載置条件、加熱条件を揃えているため、基材１１表面に形成された黒色塗装層、トルマリン層１２、形成層なし、各部材の放熱効果が把握できる。 Then, by energizing the home electric heater D, those placed on the home electric heater D are raised to an appropriate temperature, and the temperature rise away from the home electric heater D at that time. By measuring, the state of heat radiation from the upper surface can be grasped. That is, since the material of the base material 11 itself, mounting conditions, and heating conditions are aligned, the black paint layer formed on the surface of the base material 11, the tourmaline layer 12, no formation layer, and the heat dissipation effect of each member can be grasped.
このような条件のもとで、まず、放熱部材１と比較試料Ａ、比較試料Ｂとの放熱の実験結果を説明する。 Under such conditions, first, an experimental result of heat radiation between the
まず、放熱部材１と比較試料Ｂを同時条件のもとで温度計測したところ、放熱部材１が４３．５℃であったのに対し、比較試料Ｂは、５１．７℃であった。その温度差は、８．２℃あり、放熱部材１の方が放熱効果があることが認められた。 First, when the temperature of the
次に、放熱部材１と比較試料Ａを同時条件のもとで温度計測したところ、放熱部材１が５４．５℃であったのに対し、比較試料Ａは、５７．８℃であった。その温度差は、３．３℃あり、放熱部材１の方が放熱効果があることが認められた。 Next, when the temperature of the
以上のことから、本実施形態にかかる放熱部材１は、比較試料Ａおよび比較試料Ｂよりも放熱効果があることが認められた。また、本実施の形態にかかる放熱部材１は、薄板状に構成したことから、切断加工や折り曲げ加工が容易であり、さまざまな放熱部分に適するように加工することができる。 From the above, it was confirmed that the
次に、上記した本実施の形態にかかる放熱部材のショールトルマリンを用いたトルマリン層を選定するために実施された、粒径別選定実験、塗布量選定実験、固定剤選定実験について詳細に説明する。 Next, the selection experiment by particle size, the coating amount selection experiment, and the fixing agent selection experiment conducted in order to select the tourmaline layer using the shawl tourmaline of the heat dissipation member according to the above-described embodiment will be described in detail. .
１．粒径別選定実験
ショールトルマリンの粒径別の放熱効果について説明する。1. Selection Experiment by Particle Size The heat radiation effect by the particle size of shawl tourmaline will be described.
供試体である放熱部材Ｍ２は、ショールトルマリンの粒径が、１．２μｍ、３μｍ、３２５メッシュ、６μｍの夫々のショールトルマリン粉末を、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料からなる固定剤に、重量比１：１の割合（３０ｇ：３０ｇ）で混和して、４つの試料用塗布剤を生成し、大きさ（縦幅×横幅×厚み）３００×２００×０．８ｍｍの銅板の一表面に、１平方ｃｍあたり、夫々のショールトルマリンの面密度が０．０５グラムとなるように塗布（一表面を塗りきる）して、４つの試料用の放熱部材Ｍ２を用意する。
The heat-dissipating member M2, which is a specimen, has a shawl tourmaline particle size of 1.2 μm, 3 μm, 325 mesh, and 6 μm as a fixing agent made of an acrylic volatile synthetic resin paint. Mixing at a ratio of 1: 1 (30 g: 30 g) to produce four sample coating agents, on one surface of a copper plate having a size (length × width × thickness) 300 × 200 × 0.8 mm, 1 Coating is performed so that the surface density of each shawl tourmaline is 0.05 grams per square centimeter (one surface is completely painted), and four heat radiation members M2 for samples are prepared.
そして、図８及び図９に示すように、サーモスタット付きの電熱器の上に、大きさ（縦幅×横幅×厚み）２００×３００×０．８ｍｍの銅板Ｍ１を載置し、その銅板Ｍ１の上に、試料用の放熱部材Ｍ２を下部同士を揃えるように、かつ、トルマリン層が上側となるように載置する。 And as shown in FIG.8 and FIG.9, on the electric heater with a thermostat, the magnitude | size (vertical width x horizontal width x thickness) 200x300x0.8mm copper plate M1 is mounted, The copper plate M1 of On the top, the heat dissipating member M2 for the sample is placed so that the lower portions are aligned and the tourmaline layer is on the upper side.
そして、銅板Ｍ１の右端中央部より内側に１０ｍｍずれた位置と、放熱部材Ｍ２の上部中央部より内側に１０ｍｍずれた位置（トルマリン層側）とに、温度計測装置Ｓ２に接続された温度センサーＳ１を貼付する。 And temperature sensor S1 connected to temperature measuring device S2 in the position shifted 10mm inward from the center part of the right end of copper plate M1 and the position (tourmaline layer side) shifted 10mm inward from the upper center part of heat dissipation member M2 Affix.
そして、電熱器Ｄ１の温度設定に５０℃に設定し、予熱時間として約１時間を経過した後、銅板Ｍ１と、供試体である放熱部材Ｍ２の温度を１５秒おきに計測した（なお、電熱器を４つ用意し、４つの銅板と供試用放熱部材とを同時に計測している）。 Then, the temperature setting of the electric heater D1 was set to 50 ° C., and after about 1 hour as a preheating time, the temperature of the copper plate M1 and the heat radiating member M2 as the specimen was measured every 15 seconds (in addition, the electric heating Four instruments are prepared, and four copper plates and a test heat radiation member are measured simultaneously).
上記の条件のもと、得られた実験結果を下表に示す。各表における右側最下欄部以外においては、１５秒ごとに測定された温度が示されており、ｔで示された欄に示された値はこの経過時間（分）である。なお、各表の右側最下欄部は、供試用放熱部材の平均温度、銅板の平均温度、銅板の平均温度から供試用放熱部材の平均温度を引いて算出した平均温度差を示す。
The experimental results obtained under the above conditions are shown in the following table. In the tables other than the rightmost bottom column, the temperature measured every 15 seconds is shown, and the value shown in the column indicated by t is this elapsed time (minutes). In addition, the lower right column part of each table | surface shows the average temperature difference which subtracted the average temperature of the heat radiating member for a test from the average temperature of the heat radiating member for a test, the average temperature of a copper plate, and the average temperature of a copper plate.
以上のことから、ショールトルマリンの粒径が６μｍの供試用の放熱部材が１０分間の平均温度差５．２４℃が最も高く、これに続いて、３μｍが４．４８℃、３２５メッシュが４．３９℃、１．２μｍが２．９５℃の実験結果が得られた。このことから、ショールトルマリンの粒径が６μｍをピークに３μｍあたりから際だった放熱効果が得られ、粒径が６μｍより大きく（３２５メッシュ）なると、僅かながら放熱効果の減少が認められた。したがって、基材との一体感（塗着力）や、表面粗さ（液状の固定剤が乾燥するとショールトルマリンによって微細な凹凸が形成される）をなるべく小さくしたいことを考慮すると、最低３μｍから最大で３２５メッシュの範囲のショールトルマリンが好適である。特に、放熱効果が最も高く、かつ、実用上問題のない表面粗さが得られる粒径が概ね６μｍのショールトルマリンが極めて好適である。
From the above, the heat dissipation member for test with a particle size of shoal tourmaline has the highest average temperature difference of 5.24 ° C. for 10 minutes, followed by 4.48 ° C. at 3 μm and 4. An experimental result of 39 ° C. and 1.2 μm of 2.95 ° C. was obtained. From this, a remarkable heat dissipation effect was obtained from around 3 μm with the peak particle size of shoal tourmaline being 6 μm, and when the particle size was larger than 6 μm (325 mesh), a slight decrease in the heat dissipation effect was recognized. Therefore, considering that we want to minimize the sense of unity (coating power) with the base material and the surface roughness (fine irregularities are formed by shawl tourmaline when the liquid fixative is dried), the minimum is 3 μm to the maximum. A shawl tourmaline in the range of 325 mesh is preferred. In particular, shawl tourmaline having a particle size of approximately 6 μm, which has the highest heat dissipation effect and provides a practically satisfactory surface roughness, is extremely suitable.
２．塗布量選定実験
次にショールトルマリンの塗布量別の放熱効果について説明する。2. Application amount selection experiment Next, the heat radiation effect for each application amount of shawl tourmaline will be described.
供試体である放熱部材は、ショールトルマリンの粒径が６μｍのショールトルマリン粉末とし、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料からなる固定剤に、重量比１：１の割合（９ｇ：９ｇ、１５ｇ：１５ｇ、３０ｇ：３０ｇ、６０ｇ：６０ｇ）で混和して、４つの試料用塗布剤を生成し、大きさ（縦幅×横幅×厚み）３００×２００×０．８ｍｍの銅板の一表面（片面のみ）に、全ての塗りきって、面密度の異なる４つの試料用の放熱部材を用意する。すなわち、１平方ｃｍ当たりの密度は０．０１５ｇ、０．０２５ｇ、０．０５ｇ、０．１ｇとなる。
The heat radiating member, which is a specimen, is a shawl tourmaline powder having a particle size of 6 μm, which is a ratio of 1: 1 (9 g: 9 g, 15 g: 15 g) to a fixing agent made of an acrylic volatile synthetic resin paint. , 30 g: 30 g, 60 g: 60 g) to produce four sample coating agents, one surface (only one side) of a copper plate having a size (length × width × thickness) 300 × 200 × 0.8 mm In addition, four heat dissipating members for samples having different surface densities are prepared. That is, the density per square cm is 0.015 g, 0.025 g, 0.05 g, and 0.1 g.
そして、粒径別選定実験と同じように、サーモスタット付きの電熱器の上に、大きさ（縦幅×横幅×厚み）２００×３００×０．８ｍｍの銅板を載置し、その銅板の上に、試料用の放熱部材を下部同士揃えるように、かつ、トルマリン層が上側となるように載置する。 Then, as in the selection experiment for each particle size, a copper plate having a size (length × width × thickness) 200 × 300 × 0.8 mm is placed on an electric heater with a thermostat, and the copper plate is placed on the copper plate. The sample heat dissipating members are placed so that the lower portions are aligned with each other, and the tourmaline layer is on the upper side.
そして、銅板の右端中央部より内側に１０ｍｍずれた位置と、放熱部材の上部中央部より内側に１０ｍｍずれた位置（トルマリン層側）とに、温度計測装置に接続された温度センサーを貼付する（図８，図９参照）。 And the temperature sensor connected to the temperature measuring device is affixed to the position displaced 10 mm inward from the central part of the right end of the copper plate and the position displaced 10 mm inward from the upper central part of the heat radiating member (tourmaline layer side) ( (See FIGS. 8 and 9).
そして、電熱器の温度設定に５０℃に設定し、予熱時間として約１時間を経過した後、銅板と、供試用放熱部材の温度を１５秒おきに計測した（なお、電熱器を４つ用意し、４つの銅板と供試用放熱部材とを同時に計測している）。 Then, the temperature of the electric heater was set to 50 ° C., and after about 1 hour as a preheating time, the temperature of the copper plate and the heat radiation member for test was measured every 15 seconds (in addition, four electric heaters were prepared. And four copper plates and a heat-dissipating member for test are measured simultaneously).
上記の条件のもと、得られた実験結果を下表に示す。なお、各表の右側最下欄部は、供試用放熱部材の平均温度、銅板の平均温度、銅板の平均温度から供試用放熱部材の平均温度を引いて算出した平均温度差を示す。 The experimental results obtained under the above conditions are shown in the following table. In addition, the lower right column part of each table | surface shows the average temperature difference which subtracted the average temperature of the heat radiating member for a test from the average temperature of the heat radiating member for a test, the average temperature of a copper plate, and the average temperature of a copper plate.
以上のことから、放熱効果が最も高いのが、ショールトルマリンの１平方ｃｍ当たりの面密度が、０．０５ｇ（温度差４．３９℃）であり、次いで、０．０２５ｇ（温度差３．３℃）、０．１ｇ（温度差３．２０）、０．０１５ｇ（温度差３．１８）となっている。したがって、ショールトルマリンの１平方ｃｍ当たりの面密度、０．０５〜０．０２５ｇが経済的で、かつ、放熱性が高いことが確認された。
From the above, the heat radiation effect is the highest in that the surface density per square centimeter of shawl tourmaline is 0.05 g (temperature difference 4.39 ° C.), and then 0.025 g (temperature difference 3.3). ° C), 0.1 g (temperature difference 3.20), and 0.015 g (temperature difference 3.18). Therefore, it was confirmed that the surface density per square centimeter of shoal tourmaline, 0.05 to 0.025 g, is economical and has high heat dissipation.
３．固定剤選定実験
次に固定剤別の放熱効果について説明する。3. Fixing Agent Selection Experiment Next, the heat radiation effect for each fixing agent will be described.
供試体である放熱部材は、ショールトルマリンの粒径が６μｍのショールトルマリン粉末とし、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料と、水性エマルジョン系塗料、二液混合エポキシ塗料の３種類の固定剤に、それぞれ重量比１：１の割合（３０ｇ：３０ｇ）で混和して、３つの試料用塗布剤を生成し、大きさ（縦幅×横幅×厚み）３００×２００×０．８ｍｍの銅板の一表面に、１平方ｃｍあたり、ショールトルマリンの面密度が０．０５グラムとなるように塗布（一表面を塗りきる）して、３つの試料用の放熱部材を用意する。
The heat-dissipating member, which is a specimen, is a shawl tourmaline powder having a particle size of 6 μm, which is a volatile synthetic resin paint based on acrylic, an aqueous emulsion paint, and a two-component mixed epoxy paint. Mixing at a weight ratio of 1: 1 (30 g: 30 g) to produce three sample coating agents on one surface of a copper plate having a size (length × width × thickness) 300 × 200 × 0.8 mm Coating is performed so that the surface density of shawl tourmaline is 0.05 grams per square centimeter (one surface is completely coated), and three heat dissipating members for samples are prepared.
そして、粒径別選定実験と同じように、サーモスタット付きの電熱器の上に、大きさ（縦幅×横幅×厚み）２００×３００×０．８ｍｍの銅板を載置し、その銅板の上に、試料用の放熱部材を下部同士を揃えるように、かつ、トルマリン層が上側となるように載置する（図８，９参照）。 Then, as in the selection experiment for each particle size, a copper plate having a size (length × width × thickness) 200 × 300 × 0.8 mm is placed on an electric heater with a thermostat, and the copper plate is placed on the copper plate. The sample heat dissipating member is placed so that the lower portions are aligned with each other and the tourmaline layer is on the upper side (see FIGS. 8 and 9).
そして、銅板の右端中央部より内側に１０ｍｍずれた位置と、放熱部材の上部中央部より内側に１０ｍｍずれた位置（トルマリン層側）とに、温度計測装置に接続された温度センサーを貼付する。 And the temperature sensor connected to the temperature measuring device is affixed to the position displaced 10 mm inward from the center part of the right end of the copper plate and the position displaced 10 mm inward from the upper center part of the heat radiating member (tourmaline layer side).
そして、電熱器の温度設定に５０℃に設定し、予熱時間として約１時間を経過した後、銅板と、供試用放熱部材の温度を１５秒おきに計測した（なお、電熱器を３つ用意し、３つの銅板と供試用放熱部材とを同時に計測している）。 Then, the temperature setting of the electric heater was set to 50 ° C., and after about 1 hour as a preheating time, the temperature of the copper plate and the heat radiating member for test was measured every 15 seconds (in addition, three electric heaters were prepared. And three copper plates and a heat-dissipating member for test are measured simultaneously).
上記の条件のもと、得られた実験結果を下表に示す。なお、各表の右側最下欄部は、供試用放熱部材の平均温度、銅板の平均温度、銅板の平均温度から供試用放熱部材の平均温度を引いて算出した平均温度差を示す。 The experimental results obtained under the above conditions are shown in the following table. In addition, the lower right column part of each table | surface shows the average temperature difference which subtracted the average temperature of the heat radiating member for a test from the average temperature of the heat radiating member for a test, the average temperature of a copper plate, and the average temperature of a copper plate.
以上のことから、固定剤として使用する塗料については、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料が好適であることが確認された。 From the above, it was confirmed that an acrylic volatile synthetic resin paint is suitable for the paint used as the fixing agent.
このように、粒径別選定実験、塗布量選定実験、固定剤選定実験の結果から、粒径が概ね６μｍのショールトルマリン粉末と、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料からなる固定剤とを、その重量比１：１の割合で混和して塗布剤を生成（塗布剤生成工程）し、その塗布剤を、ショールトルマリン粉末が１平方ｃｍあたり０．０５グラムの面密度となるように基材に塗着して形成したトルマリン層が極めて好適であることが確認された。
In this way, from the results of the selection experiment by particle size, the coating amount selection experiment, and the fixing agent selection experiment, the shoal tourmaline powder having a particle size of approximately 6 μm and the fixing agent made of acrylic volatile synthetic resin paint A coating agent is produced by mixing at a weight ratio of 1: 1 (coating agent production step), and the coating agent is applied to the substrate so that the surface density of the shoal tourmaline powder is 0.05 grams per square centimeter. It was confirmed that the tourmaline layer formed by coating was extremely suitable.
（実施の形態２）
次に、放熱部材１を具体的なさまざまな装置等に適用したものを説明する。この場合、必ずしも実施形態１で例示した薄板状の放熱部材１で形成するわけではなく、所望の形状（放熱フィン等）・材質（アルミニウム等）で形設された基材１１に、実施形態１で例示したトルマリン層１２を形成させたり、基材自体にショールトルマリン粉末を混入させて構成する。(Embodiment 2)
Next, what applied the
まず、冷蔵庫の熱交換機系に用いて構成した例を、図３を参照しながら説明する。 First, the example comprised using for the heat exchanger system of a refrigerator is demonstrated, referring FIG.
冷蔵庫の熱交換機系Ｅは、図３に示すように、コンプレッサｅ１、冷媒タンクｅ２、被冷却室ｅ３、熱発散機能部ｅ４、それらを結ぶ管部材ｅ５と、を備えて構成される周知構造のもので、それらの各構成体を、それぞれ所要形状に形設された基材１１にトルマリン層１２を形成させた放熱部材１で構成する。 As shown in FIG. 3, the heat exchanger system E of the refrigerator has a known structure that includes a
このように放熱部材１を用いて構成された冷蔵庫は、放熱効果の向上によって熱交換率が向上して、極めて好適な冷蔵庫となる。 Thus, the refrigerator comprised using the
次に、放熱部材１をコンピュータＦの所要箇所に用いて構成した例を、図４を参照しながら説明する。 Next, an example in which the
通常のコンピュータＦの内部は、ケース（筐体）ｆ１及びシャーシｆ２そして各機器ｆ３の間においてはメッキ等が施されているか、金属素材そのものが露出している。しかしながら、この状態であると、内部で発生した熱がそれぞれの部材間で反射を繰り返し、外部へ熱を逃がしにくい構造、いわゆる魔法瓶状態に近いものになっている。 The inside of the normal computer F is plated between the case (housing) f1, the chassis f2, and each device f3, or the metal material itself is exposed. However, in this state, the heat generated inside is repeatedly reflected between the respective members, and the structure is difficult to escape the heat to the outside, that is, a so-called thermos state.
そこで、ケース（筐体）ｆ１、シャーシｆ２、ＨＤＤやＤＶＤ等の各機器ｆ３、ＣＰＵｆ４等の各構成体を、トルマリン層１２を有した放熱部材１で構成することにより、内部熱反射を防ぐとともに、内部の熱を消耗させることにより、コンピュータＦの内部温度を低下することができる。 Therefore, by constituting each structural body such as the case (housing) f1, the chassis f2, each device f3 such as HDD and DVD, and the CPU f4 with the
ここで、２台の外付けハードディスク、（ＩＯ ＤＡＴＡ機器製［ＨＡＤ−ｉＥ１６０］）を被試験体として放熱効果の実験をした。１台のケースはＨＤＤノーマル（未処理）とし、もう１台のケースにトルマリン層を施した。このトルマリン層を形成するにあたり、粒径が概ね６μｍのショールトルマリン粉末と、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料からなる固定剤とを、その重量比１：１の割合で混和（塗布剤生成工程）して塗布剤を生成し、ショールトルマリンの１平方ｃｍ当たりの面密度が、０．０５〜０．０２５ｇ以内に収まるようにケースの全面に渡り塗って所定時間ごとに温度測定を行った。以下の実験結果を表１２に示す。
Here, the heat radiation effect was tested using two external hard disks (IO DATA equipment [HAD-iE160]) as test objects. One case was HDD normal (untreated), and the other case was provided with a tourmaline layer. In forming this tourmaline layer, a shoal tourmaline powder having a particle size of approximately 6 μm and a fixing agent made of an acrylic volatile synthetic resin paint are mixed at a weight ratio of 1: 1 (coating agent generation step). Then, a coating agent was produced and applied over the entire surface of the case so that the surface density per square centimeter of the shoal tourmaline was within 0.05 to 0.025 g, and the temperature was measured every predetermined time. The following experimental results are shown in Table 12.
この実験によれば、ＨＤＤノーマルの６０分後のケース平均温度は４１．５４０℃、トルマリン層を設けたＨＤＤは、４０．０６０℃の計測結果が得られ、ケース温度が低下することが確認できた。 According to this experiment, the case average temperature after 60 minutes of HDD normal is 41.540 ° C., and the HDD with a tourmaline layer gives a measurement result of 40.060 ° C., confirming that the case temperature decreases. It was.
図４に示したコンピュータＦは、ディスクトップパソコンであるが、図５に示したように、ノートパソコンＧでも適用可能である。通常のノートパソコンケース（筐体）ｇ１は、金属、またはポリカーボネート等の非金属による材質で構成されている。そのためケースｇ１を、ショールトルマリン粉末を混入させて構成することによって、内部熱を発散・消耗させ、ノートパソコンＧの内部温度の上昇を防ぐことができる。 The computer F shown in FIG. 4 is a desktop personal computer, but it can also be applied to a notebook personal computer G as shown in FIG. A normal notebook computer case (housing) g1 is made of a metal or a non-metal material such as polycarbonate. Therefore, by forming the case g1 by mixing the shawl tourmaline powder, the internal heat can be dissipated and consumed, and an increase in the internal temperature of the notebook personal computer G can be prevented.
通常の各種部品等のシャーシ及び本体筐体部においては、メッキ等が施されているか、あるいは金属素材そのものが露出している。このような状態では、内部で発生した熱は外部へ逃げにくい。 The chassis and the main body housing part of various normal parts are plated or the like, or the metal material itself is exposed. In such a state, heat generated inside is difficult to escape to the outside.
この問題を解決するため、シャーシ等を放熱部材１で構成することで、内部熱放射を促進させるとともに、内部熱を消耗させることで、機器内部の温度上昇を防ぐことができる。 In order to solve this problem, by configuring the chassis or the like with the
たとえば、図６に示すように、電動モータＨのハウジング（筐体）ｈ１を放熱部材１で構成してもよいものである。 For example, as shown in FIG. 6, the housing (housing) h <b> 1 of the electric motor H may be constituted by the
また、放熱部材１で既存のノートパソコンＮを載置させる支持台３を構成しても良いもので、この場合、図７に示したように、放熱部材１を、ノートパソコンＮが載置するのに十分な幅と所要角度傾斜させるのに好適な高さでもって側面視略Ｌ字状に折り曲げ形成して支持台３を構成する。 Further, the
このように構成された支持台３にノートパソコンＮを載置することで、ノートパソコンＮのケース（筐体）ｎ１に伝熱された熱が、さらに支持台３に伝わり、この支持台３から効率よく放熱される。したがって、既存のノートパソコンＮに何ら手を加えることなく、放熱効果をさらに向上させることができる。 By placing the notebook computer N on the
ここで、ノートパソコン単体と、トルマリン層のない支持台（銅板のみ）と、トルマリン層を形成させた支持台３（銅板＋トルマリン層）との放熱効果を実験した。なお、トルマリン層は、粒径が概ね６μｍのショールトルマリン粉末と、アクリル系の揮発性合成樹脂塗料からなる固定剤とを、その重量比１：１の割合で混和（塗布剤生成工程）して塗布剤を生成し、ショールトルマリンの１平方ｃｍ当たりの面密度が、略０．０２５ｇとなるように全面に渡り塗着して形成されている。また、温度センサーは、ノートパソコンの底面略中央に貼着させて温度計測している。その実験結果を表１３に示す。
Here, the heat radiation effect of the notebook PC alone, a support base without a tourmaline layer (only a copper plate), and a support base 3 (copper plate + tourmaline layer) formed with a tourmaline layer was tested. The tourmaline layer is prepared by mixing a shoal tourmaline powder having a particle size of approximately 6 μm and a fixing agent made of an acrylic volatile synthetic resin paint at a weight ratio of 1: 1 (coating agent generation step). A coating agent is produced, and is formed by coating over the entire surface so that the surface density per square centimeter of shawl tourmaline is approximately 0.025 g. The temperature sensor measures the temperature by attaching it to the approximate center of the bottom of the notebook computer. The experimental results are shown in Table 13.
この実験結果から、トルマリン層を形成させた支持台３にノートパソコンを載置しただけで、効果的な放熱が可能になっている。 From this experimental result, it is possible to effectively dissipate heat only by placing the notebook computer on the
このように、既存のものに対して、何ら手を加えることなく、放熱効果をさらに向上させる新たな構成体に放熱部材１を適用しても良いものである。 In this way, the
さらに、上述したパソコンの他に、放送機器、ビデオ、通信機器、ルーター、スイッチ、増幅器等、他の各種機器等へ適用できることは言うまでもない。また、液晶パネル発熱部、太陽電池受光部、各種トランス、電動モータ、冷却装置等放熱部、冷媒コンプレッサ、クーラー放熱部、車載ラジエータ、車両搭載部品等他の単体機器及び部品への適用も任意である。 Furthermore, it goes without saying that the present invention can be applied to other various devices such as broadcasting devices, videos, communication devices, routers, switches, amplifiers, etc. in addition to the personal computers described above. Also, application to other single devices and parts such as liquid crystal panel heat generating parts, solar cell light receiving parts, various transformers, electric motors, heat radiating parts such as cooling devices, refrigerant compressors, cooler heat radiating parts, in-vehicle radiators, vehicle mounted parts, etc. is optional. is there.
このように上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。 Thus, the embodiment described above shows an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. is there.
たとえば、トルマリン層は、上面や外界と接する面のみではなく、基材の両面に設けても良いもので、また、サンドイッチ構造となるように内部に設けても良い。基材の材質も特に限定されない。さらに形状は、薄板状、棒状、等、特に限定されるものではない。また、トルマリン層を彩色しても良い。 For example, the tourmaline layer may be provided not only on the upper surface and the surface in contact with the outside world but also on both surfaces of the base material, and may be provided inside so as to form a sandwich structure. The material of the substrate is not particularly limited. Further, the shape is not particularly limited, such as a thin plate shape or a rod shape. Further, the tourmaline layer may be colored.
本発明によれば、ショールトルマリン粉末と流動状の固定剤とを混和してなる塗布剤を、銅やアルミニウム等の熱伝導性の優れた金属からなる基材の表面に塗着して固化したトルマリン層を有して放熱部材を構成したことで、極めて安価に、かつ、容易に、製造できるにもかかわらず、従来の黒色塗装による放熱部材に比べ、大幅な放熱効果を得ることができる。 According to the present invention, a coating agent obtained by mixing a shawl tourmaline powder and a fluidized fixing agent is applied to the surface of a base material made of a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum and solidified. Although the heat dissipating member is configured with the tourmaline layer, a significant heat dissipating effect can be obtained as compared with the heat dissipating member using the conventional black coating, though it can be manufactured very inexpensively and easily.
かかる放熱部材を、放熱する必要のある機械（部品含む）、器具、電子部品、等、さまざまなものに対して適用することで、効率の向上、部品点数や構造の単純化などが期待できる。 By applying such a heat radiating member to a variety of machines (including parts), instruments, electronic parts, etc. that need to radiate heat, it is possible to expect improvement in efficiency, simplification of the number of parts and structure.
特に、冷却装置の熱交換機系に、かかる放熱部材を用いて構成することで、放熱効果の向上（熱交換の向上）によって冷却装置の温度が下がり、極めて好適な冷却装置が提供できる。 In particular, by using such a heat radiating member in the heat exchanger system of the cooling device, the temperature of the cooling device decreases due to the improvement of the heat dissipation effect (improvement of heat exchange), and an extremely suitable cooling device can be provided.
１ 放熱部材
１１ 基材
１２ トルマリン層
３ 支持台
Ｅ 冷蔵庫の熱交換機系
Ｆ コンピュータ
Ｇ ノートパソコン
Ｓ１ 温度センサーDESCRIPTION OF
Claims (10)
銅又はアルミニウムからなる基材の表面に、前記ショールトルマリン粉末が１平方ｃｍあたり０．０２５〜０．０５グラムの面密度となるように前記塗布剤を塗布する塗布工程と、
を有してなることを特徴とする放熱部材製造方法。A coating agent generating step of mixing a shawl tourmaline powder having a particle size of at least 3 μm and a maximum of 325 mesh with a fixing agent to generate a coating agent;
An application step of applying the coating agent on the surface of a base material made of copper or aluminum so that the shawl tourmaline powder has a surface density of 0.025 to 0.05 grams per square centimeter;
A heat radiating member manufacturing method, comprising:
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