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【パソコン設計】
熱のルートは千差万別 メーカーごとに独自の工夫
・三洋電機:ヒートパイプやファンを使う
・東芝:基板のグラウンド層経由で筐体へ
(マグネシウム合金の採用)
・富士通:ヒートシンクをCPUに接着
(「ハイブリット筐体」と「チップダイレクト冷却」技術)
・NEC:ダクトで空気をCPUへ導く
(ヒートシンクでダクト状の風路を形成)
  

新しいCPUが登場したり、筐体を小さくするたびにパソコンメーカーは一段上の熱設計、放熱対策を求められます。特に発熱密度の高さと人間への距離の近さから云えば、ノートパソコンが最も難しいです。また、筐体の大きさや、搭載する記憶装置などの種類など、商品コンセプトで異なってきます。機器全体を総合的に見て、伝導、輻射、対流を旨く組み合わせて熱の伝導経路を決めるべきです。
パソコンメーカー各社は、いかに熱を感じさせずに熱を逃すかに工夫を凝らしています。
※パート1の総論では、三洋電機は発熱量が増えるに従ってヒートパイプやファンを使うようになるケースを紹介しましたが、これが標準型でありません。
大きさ搭載する機器といった製品のコンセプトよって選択する方法が異なり、また、どこまでさかのぼって熱設計ができるかによって構造の変更や独自技術の組み込みの可能性が変わってきます。

【東芝】
東芝が、97年1月に発売したノートパソコンは、筐体に厚さ0.7mmのマグネシウム合金を使用しています。マグネシウム合金の採用は、薄型化や電磁波対策の目的もあったが、放熱性を高める役目も担っています。前モデルのパソコンでは、主にCPUからの熱をキーボード裏のアルミ板に接触させていました。そこで目をつけたのがきょう体です。
従来の樹脂製筐体には、積極的に熱を伝えていませんでした。樹脂よりも熱伝導率が数十倍と高いマグネシウム合金であれば、筐体に熱を伝導させても表面をほぼ等温にできます。
筐体はメーンボードを利用して熱伝導させます。メインボード(6層のプリント基板)のCPU搭載分だけ、第1層。(ガラス)を削り取り、その下のグランド層を露出させました。
CPUの下面も直接この露出部に接着し、まず熱をグランド層に伝えます。グランド層は、プリント基板を筐体に取り付けるネジ穴部分でも露出しており、ここを通って熱は伝わっていきます。このため、CPUと筐体間の熱抵抗が小さくなり、放熱性が高まりました。
従来通り、キーボード裏のアルミ板も放熱板として使っています。筐体と熱移動のバランスをとるため、ヒートシンクの形状や大きさを変更しました。
「Libretto20の樹脂筐体の(最高)表面温度よりも、Libretto50のマグネ合金製筐体の表面温度は5℃低くしている。」といいます。表面の温度分布を均一にしたことにより、最高温度を下げながらも外気との間の放熱性を高められたようです。

【富士通】
富士通もヒートパイプやファンを使わずに熱設計しています。その中心となるのが、「ハイブリット筐体」と「チップダイレクト冷却」と名付けられた技術です。
ハイブリット筐体は、アルミ合金製板を樹脂をインモールド成形で一体化した下側カバー。アルミ合金の熱伝導率の高さと、樹脂の成形性の良さを両立させました。
一方のチップダイレクト冷却は、ベアチップに直接ヒートシンクを接着することで、熱抵抗を低減させる技術です。押し出し材を使ったのはダイカスト品よりも熱抵抗が小さいからです。
CPUからの熱は、まずヒートシンクに伝導します。そこから、キーボードの下に設置しているアルミ合金製の放熱板へと伝わります。放熱板とヒートシンクは接触していないから、輻射と対流で伝わることになります。一方、筐体のあるアルミ合金板へは、プリント基板を介して熱伝達します。

【NEC】
NECは、パソコンで問題になったのは、CPUを搭載しているプリント基板をカードサイズまで小さくしたため、基板の熱抵抗が大きくなり、基板を経由した熱伝導による放熱をあまり期待できないことでした。
このような構造にしたのは第一に、新しいプロセッサーが登場した場合に対応しやすくするためです。また、主な発熱源であるCPUから、それ以外の熱に弱い部品を引き離す目的もあったが、半面、CPUの放熱性は悪くなってしまったわけです。
最初は、ヒートパイプを使って放熱性を高める予定だったが、主に組み立て性の問題から見送りました。そこでファンによる強制空冷を採用することになりました。基本的な空気流は、PCカードと電源、CPUを搭載した基板があるパソコンの後ろ半分を通るようにしてあります。
ヒートシンクはプロセッサーからの熱を空気に伝える役目だけではなく、基板との間でダクト状の風路を形成する役目も果たしています。ファインによる空気流の大部分を基板に触れさせるためです。周囲の温度が35℃で排出する空気は55−60℃になるといいます。


【ガス絶縁開閉装置】
3次元CADとCAEソフトとの連携で設計業務を効率化

・従来は専任の解析担当者に解析を依頼。結果が出るまでに2 週間程度待つこともありました。
・現在では、3次元CADのデータを使用して、設計者自身が解析作業を行なっています。設計者が簡易解析をする環境が整えば、製造・加工段階に入ってから設計ミスが少なくなります。開発期間のリードタイム短縮や設計業務の効率化といったメリットを実現する上でも、3次元CADとCAEソフトとの連携は有効です。

有効事例としては、7.2kV スイッチギヤ、 72/84kV ガス絶縁開閉装置が有ります。
※鉄鋼や自動車関連工場などの大工場の変電設備に利用される製品で、工場への電力供給を支える重要な役割を果たしています。

設計にあたっては形状・部品配置の検討や概算重量の算出、またCAEソフトとの連携による内部の部品の干渉や、稼動部分のリンク機構のチェックなど、CADとCAEの持つコンビネーション機能の優位性が様々な面で発揮されています。

【衛星通信機器設計】

imageCOSMOS/Works 

・屋外設置部材の強度解析
・プラスチック特性の薄肉化部分の解析
・型材品の構造解析・熱伝導
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imageMoldflow Part Adviser

・プラスチックモールド品成形における事前不具合予測
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imageDynamic Designer/Motion 2000

・弾性体の防振特性
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imageInteractive-PreAssembly

・通信機器のASSPにおける部品干渉


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