JP2000332176A

JP2000332176A - 熱交換フィルム

Info

Publication number: JP2000332176A
Application number: JP11144401A
Authority: JP
Inventors: Mutsuko Yamaguchi; 睦子山口; Hiroyoshi Ito; 弘喜伊藤
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】機器の更なる小形化や軽量化に対応して、限ら
れた空間で効率よく熱交換する軽量な熱交換フィルムを
提供する。【解決手段】複数本の中空糸１をそれらの長手方向を揃
えて並設し、隣接する中空糸１同士を接着剤で接着して
一体化することにより形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換フィルムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の高性能化，小形化およ
び軽量化に伴い、電子機器を構成する半導体部品や電子
部品の高性能化，小形化および軽量化、ならびにプリン
ト基板への高密度実装化等が進んでいる。

【０００３】これに伴い、電子部品や電子機器等の発熱
が問題となっている。例えば、パソコン用ＣＰＵは、高
性能化により通電中には基板周辺の温度が６０℃を超え
る状態となっており、このことは、ＣＰＵの誤作動や電
子機器の低寿命化を引き起こす原因となっている。ま
た、ノート型パソコン等のような携帯型の機器において
は、発熱部分による低温火傷等を引き起こす原因となっ
ている。

【０００４】そこで、その熱対策としては、冷却ファン
による放熱，ヒートシンクや放熱シート等による熱伝導
の利用等が種々検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の熱対策は、未だ不充分である。例えば、冷却ファンに
よる放熱は、熱を運び去り拡散することにより、熱の集
中を避けるものであるが、ある程度の容積を必要とし、
狭い隙間や曲がった空間には不適切である。また、外気
中の塵等が電子部品等に影響を及ぼし、このことが機器
の故障の原因となる場合がある。

【０００６】一方、熱伝導を利用したものとしては、銅
箔やアルミニウム箔を用いるものが一般的であるが、充
分な熱伝導にはある程度の厚みを要するため、それらを
用いると、機器が重くなるという欠点がある。また、上
記銅箔等は、柔軟性がないため、部品や機器等への密着
性が悪く、熱伝導が充分に行われないという欠点もあ
る。そこで、上記欠点を改善するものとしてグラファイ
ト熱伝導シートが開発されている。しかしながら、熱伝
導で部品や機器等の熱を除去する場合には、その熱を伝
える相手材が存在し、その相手材の温度が上昇すると、
熱伝導が徐々に悪化し、最終的には飽和してしまう。こ
のように熱伝導を利用した熱対策は、効率が悪く、しか
も限界がある。

【０００７】さらに、このような高温側から低温側への
熱交換とは逆に、低温側から高温側への熱交換について
も、凍傷防止等の目的で効率のよい熱交換材が望まれて
いる。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、機器の更なる小形化や軽量化に対応して、限ら
れた空間で効率よく熱交換する軽量な熱交換フィルムの
提供をその目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の熱交換フィルムは、熱体の表面に接触した
状態で配設され、熱体表面の熱をそれ自体に流れる流体
と熱交換する熱交換フィルムであって、流体を一定方向
に流す複数の流体通路が設けられているという構成をと
る。

【００１０】すなわち、本発明の熱交換フィルムは、熱
体の表面に接触した状態で配設され、熱体表面の熱をそ
れ自体に流れる流体と熱交換する熱交換フィルムであっ
て、流体を一定方向に流す複数の流体通路が設けられて
いる。このため、流体を上記流体通路に流すと、流体は
熱交換フィルムの表面に平行に流れ、その際に熱交換フ
ィルムを介して流体と熱体との間で次々に熱交換され、
この熱交換が飽和することがない。しかも、複数の流体
通路が設けられていることにより、流体通路の隔壁が形
成されているため、流体と熱交換フィルムとが接する面
積が大きくなっている。さらに、流体が複数の流体通路
を一定方向に流れるため、流体の流れ抵抗が小さい。こ
れらのことより、流体と熱交換フィルムの表面との間で
は、効率よく熱交換することができる。また、上記熱交
換フィルムは、フィルム状（薄型）であるため、軽量で
あり、さらに、狭い隙間等にも用いることができ、それ
を用いる熱対策に大きな容積を必要としない。したがっ
て、上記熱交換フィルムは、電子機器等の軽量化および
小形化に適したものとなっている。

【００１１】また、本発明の熱交換フィルムは、流体通
路の断面形状およびその面積ならびに流体の種類を適宜
なものにすることにより、流体の流量や熱交換量を調節
することができる。このため、熱体の表面温度に対応し
て、熱交換フィルムを適宜設計することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【００１３】図１は、本発明の熱交換フィルムの第１の
実施の形態を示している。この実施の形態では、熱交換
フィルムは、複数本の中空糸１をそれらの長手方向を揃
えて並設し、隣接する中空糸１同士を接着剤で接着して
一体化することにより形成されている。また、上記中空
糸１は、プラスチック（ポリウレタン，ポリテトラフル
オロエチレン等）製であり、その中空部１ａは、中空糸
１の一端から他端までひとつの空間になっている。

【００１４】そして、上記熱交換フィルムを用いる場合
には、図２に示すように、中空部１ａが電子機器を構成
する電子部品等の熱体Ｈの表面に平行に沿うようにし
て、熱交換フィルムを粘着剤等を介して電子部品等の表
面に貼着して用いる。さらに、中空部１ａの一端には、
電子機器外の空気を取り入れることができる小形ファン
Ｆが接続されており、中空部１ａの他端は、電子機器外
に空気を排出できるようになっている。

【００１５】上記構成において、電子機器の使用中に小
形ファンＦを作動させると、小形ファンＦにより取り入
れられた電子機器外の空気（低温側）は、中空糸１の中
空部１ａ内を流れる。しかも、その流れは、電子部品等
の表面（高温側）では、その表面に平行であり、その表
面上を流れる際に、電子部品等の表面の熱を次々に奪
う。こののち、熱を奪って高温となった空気が電子機器
外に排出される。このようにすることにより、電子部品
等が高温となることが防止され、その結果、電子部品等
の誤作動や低寿命化および携帯型の機器における低温火
傷等が防止される。

【００１６】このように、上記実施の形態の熱交換フィ
ルムによれば、小形ファンＦにより取り入れられた空気
が中空糸１の中空部１ａ内を一定方向に（一直線状に）
流れるため、その流れ抵抗が小さい。さらに、上記空気
が熱交換フィルムの表面に平行に流れるため、その空気
が中空部１ａの周壁に接する面積（接触伝熱面積）が大
きい。これらのことより、小形ファンＦにより取り入れ
られた空気と電子部品等との間では、効率よく熱交換す
ることができる。

【００１７】さらに、上記熱交換フィルムへは、次々に
小形ファンＦにより取り入れた空気が供給され、熱を奪
って高温となった空気が次々に電子機器外に排出される
ため、従来の熱伝導による場合と異なり、熱を伝える空
気の温度が上昇して熱伝導が徐々に悪化し、最終的に飽
和してしまうことがない。このことからも、熱交換の効
率がよいことが確認される。

【００１８】また、上記熱交換フィルムは、フィルム状
（薄型）であるため、軽量であり、さらに、狭い隙間等
にも用いることができ、それを用いる熱対策に大きな容
積を必要としない。したがって、上記熱交換フィルム
は、電子機器等の軽量化および小形化に適したものとな
っている。

【００１９】また、上記熱交換フィルムは、複数本の中
空糸１をそれらの長手方向を揃えて並設することにより
形成されているため、その長手方向に沿う曲げに対して
は追随することができ、柔軟性に富むため、加工性に優
れている。このため、電子部品等の表面が曲がっていた
り、様々な形状をしていたりしても、その表面に熱交換
フィルムを貼着することができ、上記熱交換フィルムを
用いれば、曲がった空間等でも、熱対策を施すことがで
きる。

【００２０】また、小形ファンＦにより取り入れられた
電子機器外の空気は、中空糸１の中空部１ａ内を流れる
ため、外気中の塵等が電子部品等に影響を及ぼすことが
ない。

【００２１】図３は、本発明の熱交換フィルムの第２の
実施の形態を示している。この実施の形態では、熱交換
フィルムは、図１に示す第１の実施の形態の熱交換フィ
ルムの両面にアルミニウムテープ２を巻くようにして貼
着したものであり、アルミニウムテープ２の表面が平面
状になっている。そして、図４に示すように、電子部品
等の熱体Ｈの表面には、アルミニウムテープ２の表面を
粘着剤等を介して貼着して用いる。それ以外の部分は、
上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同
じ符号を付している。

【００２２】この実施の形態の熱交換フィルムによって
も、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏す
る。さらに、熱交換フィルムのアルミニウムテープ２の
表面と電子部品等の表面とが粘着剤等を介して貼着され
るため、両者の接する面積が上記第１の実施の形態より
も大きくなり、両者の密着性が向上する。また、アルミ
ニウムテープ２により、熱交換フィルム外部への空気の
漏れ防止がより確実なものとなる。

【００２３】図５は、本発明の熱交換フィルムの第３の
実施の形態を示している。この実施の形態では、熱交換
フィルムは、プラスチック（ポリウレタン，ポリテトラ
フルオロエチレン等）製の板体を断面波形の波形状板３
に形成したものである。このものは、波形の稜線に沿う
曲げに対しては追随することができ、柔軟性に富むもの
となっている。

【００２４】そして、上記熱交換フィルムを用いる場合
には、上記第１の実施の形態と同様にして、波形の稜線
が電子機器を構成する電子部品等の熱体Ｈ（図２参照）
の表面に沿うようにして、熱交換フィルムを粘着剤等を
介して電子部品等の表面に貼着して用いる。この実施の
形態では、波形の山部４と電子部品等の表面とでつくら
れる空間（山部４内の空間）４ａが空気の通路になって
いる。そこで、上記空間４ａの一端には、電子機器外の
空気を取り入れることができる小形ファンＦ（図２参
照）に連通するチューブが接続されており、上記空間の
他端には、電子機器外に空気を排出できるチューブが接
続されている。それ以外の部分は、上記第１の実施の形
態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付してい
る。

【００２５】この実施の形態の熱交換フィルムによって
も、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏す
る。

【００２６】図６は、本発明の熱交換フィルムの第４の
実施の形態を示している。この実施の形態では、熱交換
フィルムは、上記第２の実施の形態と同様にして、図５
に示す第３の実施の形態の熱交換フィルムの両面にアル
ミニウムテープ（フィルム体）２を巻くようにして貼着
したものであり、アルミニウムテープ２の表面が平面状
になっている。また、この実施の形態では、波形の山部
４とアルミニウムテープ２とでつくられる空間（山部内
の空間）４ａだけでなく、波形の谷部５とアルミニウム
テープ２とでつくられる空間５ａも空気の通路になって
いる。すなわち、これらの空間４ａ，５ａの一端には、
電子機器外の空気を取り入れることができる小形ファン
Ｆ（図２参照）に連通するチューブが接続されており、
上記空間の他端には、電子機器外に空気を排出できるチ
ューブが接続されている。それ以外の部分は、上記第３
の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を
付している。

【００２７】この実施の形態の熱交換フィルムによって
も、上記第２の実施の形態と同様の作用・効果を奏す
る。

【００２８】図７は、本発明の熱交換フィルムの第５の
実施の形態を示している。この実施の形態では、熱交換
フィルムは、多孔質材料、例えば超高分子量ポリエチレ
ンの焼結多孔体６から形成されたシート状のものであ
り、多くの孔が様々な方向に形成されている。

【００２９】そして、上記熱交換フィルムを用いる場合
には、上記第１の実施の形態と同様にして、熱交換フィ
ルムを粘着剤等を介して電子部品等の熱体Ｈ（図２参
照）の表面に貼着して用いる。この実施の形態では、上
記孔が空気の通路となっている。そこで、熱交換フィル
ムの一側面には、電子機器外の空気を取り入れることが
できる小形ファンＦ（図２参照）に連通するチューブが
接続されており、その他側面には、電子機器外に空気を
排出できるチューブが接続されている。それ以外の部分
は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分に
は同じ符号を付している。

【００３０】この実施の形態の熱交換フィルムによって
も、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏す
る。さらに、この実施の形態では、熱交換フィルム内に
流れ込んだ空気が熱交換フィルムの表面の孔から徐々に
放出され、熱交換フィルムの表面に垂直な方向へも熱が
拡散する。

【００３１】図８は、本発明の熱交換フィルムの第６の
実施の形態を示している。この実施の形態では、熱交換
フィルムは、図７に示す第５の実施の形態の熱交換フィ
ルムの両面にポリエステルフィルム７を巻くようにして
貼着したものである。それ以外の部分は、上記第５の実
施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付し
ている。

【００３２】この実施の形態の熱交換フィルムによって
も、上記第２の実施の形態と同様の作用・効果を奏す
る。また、この実施の形態では、ポリエステルフィルム
７により、熱が熱交換フィルムの表面に垂直な方向へ拡
散することを低減している。

【００３３】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３４】

【実施例１】図３に示す第２の実施の形態と同様の熱交
換フィルムを作製した。すなわち、中空糸１の内径０．
４ｍｍ，外径０．８ｍｍ，アルミニウムテープ２の厚み
０．１ｍｍとした総厚み１ｍｍの熱交換フィルムを作製
した。そして、表面温度が５５℃となって発熱している
熱板の表面に上記熱交換フィルムを粘着剤等を介して貼
着し、中空糸１内に２０℃の空気を流すことにより、熱
板の表面と平行な空気の流れを発生させた。

【００３５】

【実施例２】図６に示す第４の実施の形態と同様の熱交
換フィルムを作製した。すなわち、断面波形の波の一辺
の長さ１．５ｍｍ，波の高さ１．３ｍｍ，アルミニウム
テープ２の厚み０．１ｍｍとした総厚み１．５ｍｍの熱
交換フィルムを作製した。そして、上記実施例１と同様
に、表面温度が５５℃となって発熱している熱板の表面
に上記熱交換フィルムを粘着剤等を介して貼着し、空気
の通路内に２０℃の空気を流すことにより、熱板の表面
と平行な空気の流れを発生させた。

【００３６】

【実施例３】図８に示す第６の実施の形態と同様の熱交
換フィルムを作製した。すなわち、超高分子量ポリエチ
レンの焼結多孔体〔燦マップ（商標）：日東電工社製〕
６の厚み１ｍｍ，ポリエステルフィルム７の厚み０．０
５ｍｍとした総厚み１．１ｍｍの熱交換フィルムを作製
した。そして、表面温度が５℃となって冷却されている
冷却板の表面に上記熱交換フィルムを粘着剤等を介して
貼着し、孔内に２０℃の空気を流すことにより、冷却板
の表面と平行な空気の流れを発生させた。

【００３７】

【比較例１】市販の発泡ポリスチレンフィルム（厚み
１．２ｍｍ）を表面温度が５５℃となって発熱している
熱板の表面に粘着剤等を介して貼着し、放置した。５分
後に、熱交換が平衡に達し、そのときの上記発泡ポリス
チレンフィルムの表面温度は、４２℃であった。

【００３８】

【比較例２】上記発泡ポリスチレンフィルムを表面温度
が５℃となって冷却されている冷却板の表面に粘着剤等
を介して貼着し、放置した。５分後に、熱交換が平衡に
達し、そのときの上記発泡ポリスチレンフィルムの表面
温度は、１１℃であった。

【００３９】そして、上記実施例１〜３においては、空
気の流量を変化させ、熱交換が平衡に達した際の熱交換
フィルムの表面温度を測定した。上記結果を下記の表１
および表２に示した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】上記表１の結果から、実施例１では、空気
の流量が５．５リットル／分で、高温側（熱板表面）と
低温側（熱交換フィルム表面）との表面温度差が２０℃
となり、良好な熱交換が確認された。また、実施例２で
は、空気の流量が４．３リットル／分で、高温側（熱板
表面）と低温側（熱交換フィルム表面）との表面温度差
が２０℃となり、良好な熱交換が確認された。また、上
記表２の結果から、実施例３では、空気の流量が４．３
リットル／分で、高温側（熱交換フィルム表面）と低温
側（冷却板表面）との表面温度差が７．５℃となり、良
好な熱交換が確認された。

【００４３】これに対して、比較例１では、高温側と低
温側との表面温度差が実施例１および実施例２よりも小
さく、熱交換が劣っていることが確認される。また、比
較例２でも、高温側と低温側との表面温度差が実施例３
よりも小さく、熱交換が劣っていることが確認される。

【００４４】なお、上記各実施の形態では、中空糸１の
中空部１ａ等の空間に空気を流したが、これに限定され
るものではなく、それ以外の流体であってもよい。すな
わち、その流体は、空気以外の気体または水やオイル等
の液体等であってもよい。

【００４５】そして、上記流体を空気以外のものにし、
その流体を循環させる場合には、熱交換により温められ
た（冷やされた）流体を冷やす（温める）ための熱交換
器が用いられてもよい。さらに、上記流体が液体である
場合には、小形ファンＦに代えて小形ポンプが用いられ
る。ただし、軽量化のためには、上記流体は、気体の方
が好ましく、液体の場合は、密度の低い液体の方が好ま
しい。

【００４６】また、上記各実施の形態において、流体の
通路の断面形状およびその面積ならびに流体の種類を適
宜なものにすることにより、流体の流量や熱交換量を調
節することができる。このため、熱板、冷却板等の表面
温度に対応して、熱交換フィルムを適宜設計することが
できる。

【００４７】また、上記各実施の形態では、熱交換フィ
ルムを一層としたが、積層してもよい。積層する場合に
は、同じ熱交換フィルムを積層してもよいし、異なる熱
交換フィルムを積層（例えば、図３の熱交換フィルム上
に図６の熱交換フィルムを積層）してもよい。さらに、
流体の流れる方向を各層で同一方向としてもよいし、各
層で異なる方向としてもよい。

【００４８】また、上記第１および第２の実施の形態で
は、熱交換フィルムは、複数本の中空糸１をそれらの長
手方向を揃えて並設したものであったが、平織等して織
ったものでもよい。

【００４９】また、上記第１および第２の実施の形態で
は、熱交換フィルム（中空糸１および波形状板３）をプ
ラスチック製としたが、それに限定されるものではな
い。特に、ポリウレタン製とすると、加工性がよく、ポ
リテトラフルオロエチレンとすると、耐熱性がよい。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の熱交換フィルム
は、熱体の表面に接触した状態で配設され、熱体表面の
熱をそれ自体に流れる流体と熱交換する熱交換フィルム
であって、流体を一定方向に流す複数の流体通路が設け
られている。このため、流体を上記流体通路に流すと、
流体は熱交換フィルムの表面に平行に流れ、その際に熱
交換フィルムを介して流体と熱体との間で次々に熱交換
され、この熱交換が飽和することがない。しかも、複数
の流体通路が設けられていることにより、流体通路の隔
壁が形成されているため、流体と熱交換フィルムとが接
する面積が大きくなっている。さらに、流体が複数の流
体通路を一定方向に流れるため、流体の流れ抵抗が小さ
い。これらのことより、流体と熱交換フィルムの表面と
の間では、効率よく熱交換することができる。また、上
記熱交換フィルムは、フィルム状（薄型）であるため、
軽量であり、さらに、狭い隙間等にも用いることがで
き、それを用いる熱対策に大きな容積を必要としない。
したがって、上記熱交換フィルムは、電子機器等の軽量
化および小形化に適したものとなっている。

【００５１】また、本発明の熱交換フィルムによれば、
流体通路の断面形状およびその面積ならびに流体の種類
を適宜なものにすることにより、流体の流量や熱交換量
を調節することができる。このため、熱体の表面温度に
対応して、熱交換フィルムを適宜設計することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換フィルムの第１の実施の形態を
示す斜視図である。

【図２】上記熱交換フィルムの使用状況を示す一部破断
した説明図である。

【図３】本発明の熱交換フィルムの第２の実施の形態を
示す斜視図である。

【図４】上記熱交換フィルムの使用状況を示す一部破断
した説明図である。

【図５】本発明の熱交換フィルムの第３の実施の形態を
示す斜視図である。

【図６】本発明の熱交換フィルムの第４の実施の形態を
示す斜視図である。

【図７】本発明の熱交換フィルムの第５の実施の形態を
示す斜視図である。

【図８】本発明の熱交換フィルムの第６の実施の形態を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１中空糸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱体の表面に接触した状態で配設され、
熱体表面の熱をそれ自体に流れる流体と熱交換する熱交
換フィルムであって、流体を一定方向に流す複数の流体
通路が設けられていることを特徴とする熱交換フィル
ム。
【請求項２】上記熱交換フィルムが、複数本の中空糸
をそれらの長手方向を揃えて並設することにより形成さ
れ、上記中空糸の中空部が流体通路になっている請求項
１記載の熱交換フィルム。
【請求項３】上記熱交換フィルムが、断面波形の波形
状板で形成され、波形の山部内の空間が流体通路になっ
ている請求項１記載の熱交換フィルム。
【請求項４】上記波形状板の少なくとも表面にフィル
ム体を配設して波形の谷部をフィルム体で被覆し、波形
の谷部とフィルム体とでつくられる空間および山部内の
空間が流体通路になっている請求項３記載の熱交換フィ
ルム。
【請求項５】上記熱交換フィルムが、多孔質材料から
形成され、その多孔が流体通路になっている請求項１記
載の熱交換フィルム。