熱設計 伝熱 書籍
 

No.1351

 
 
 

★これ一冊で熱設計時間を1/10にする!
★最適熱設計のための伝熱計算と熱回路網モデルを構築する!

電子機器の放熱問題を解決する
熱対策計算シミュレーション技術

〜徹底した熱計算演習により実機温度を予測する力が身につく!〜

■発刊 2006年10月30日   ■体裁:B5判 上製本 201頁   ■定価 66,000円(税込)

※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 執筆者 : 沖電気工業(株) 報企画部 担当部長  国峯 尚樹 氏
    【当テーマにおけるご活躍】
    東北大学ISTU非常勤講師
    熱設計・熱対策シンポジウム企画委員   他

    【主な著書】
    熱設計完全入門
    トラブルを避けるための電子機器の熱対策設計
    プリント配線技術読本             他
■ 著者からの推薦文

  部品の小型・高集積化と高密度実装技術の進展により、電子機器の熱設計が益々重要になっています。もはや従来のような事後の熱対策では、出荷すら危うい状況に陥ってしまいます。熱問題を確実にクリアするには、上流で温度を見極め、熱対策を織り込んでおくことが不可欠です。最近は高度なシミュレーションに頼りがちですが、伝熱基礎式の応用で機器の温度予測は可能です。設計が固まる前に基礎式を駆使して温度を把握し、基礎式に現れるパラメータに着目して熱対策を進めることが設計の勘所を磨く上で重要です。

 本書は伝熱基礎式を利用して機器の温度を予測する手法を詳説するとともに、これらを応用して広範囲なシミュレーションを行う手法(熱回路網法)について解説し、熱設計の「実践力」を身につけます。

■ 目次

 

☆★☆演習問題付き☆★☆ 

当書籍は単に「伝熱の基礎」「熱設計のポイント」を学ぶだけではなく,充実した演習問題を解くことによって現場ですぐに役立つ熱計算力を身に付けることができます!
第T章 伝熱の基礎計算

1 概説 〜熱設計の基礎知識〜
  1.1 熱対策から熱設計へ
  1.2 熱が電子機器に与える影響
   (1) 部品の機能的障害
   (2) 部品寿命の低下
   (3)機械的障害
   (4)化学変化の促進による障害
   (5)人に対する障害
2 伝熱計算の基礎(1) 〜熱の用語と基礎知識〜
  2.1 温度、温度差、温度上昇(℃、K)
  2.2 熱と熱量(ジュール:J)
  2.3 熱流量(W)と熱流束(W/m2)
  2.4 定常状態と非定常状態
  2.5 熱容量(J/K)と比熱
  2.6 熱伝導率と熱伝達率
  2.7 熱伝導率と温度伝導率(熱拡散率)
  2.8 熱抵抗と熱コンダクタンス
3 伝熱計算の基礎(2) 〜熱伝導〜
  3.1 熱伝導のメカニズム
  3.2 熱伝導の基本的計算
  3.3 接触熱伝導の計算
  3.4 広がりのある熱伝導の計算
  3.5 熱抵抗の直列・並列合成
  3.6 等価熱伝導率
4 伝熱計算の基礎(3) 〜熱伝導の計算演習〜
  4.1 多層板の温度上昇
  4.2 円管の温度上昇
  4.3 半導体チップの熱抵抗
  4.4 プリント基板の等価熱伝導率
  4.5 金属の接触熱抵抗
5 伝熱計算の基礎(4) 〜対流〜
  5.1 対流による熱移動
  5.2 対流熱伝達率の表現に使われる無次元数
  5.3 自然対流熱伝達率の計算
  5.4 強制対流熱伝達率の計算
  5.5 熱通過率

6 伝熱計算の基礎(5) 〜対流熱伝達の計算演習〜
  6.1 平板からの自然対流伝熱量
  6.2 平板からの強制対流伝熱量
  6.3 壁面の熱通過による放熱量
7 伝熱計算の基礎(6) 〜熱放射(輻射)〜
  7.1 2面間の放射伝熱量
  7.2 放射係数
  7.3 形態係数
  7.4 電子機器に適用する場合の簡略化
8 伝熱計算の基礎(7) 〜放射熱伝達の計算演習〜
  8.1 平板からの放射伝熱量
  8.2 形態係数の計算
9 伝熱計算の基礎(8) 〜フィン効率の計算〜
  9.1 フィン効率
  9.2 フィン効率を考慮した放熱量の計算
10 伝熱計算の基礎(9) 〜過渡熱応答の計算〜
  10.1 加熱・冷却時の温度変化
  10.2 温度上昇時間の計算
11 流れの基礎(1) 〜換気による放熱量の計算演習〜
  11.1 換気による熱輸送量
  11.2 機器内部空気温度上昇の予測
12 流れの基礎(2) 〜圧力損失と通風抵抗〜
13 流れの基礎(3) 〜通風抵抗の計算演習〜

第U章 電子機器の放熱経路と熱計算

1 電子機器の放熱経路
  1.1 放熱経路を構成する熱抵抗
  1.2 通風孔からの放熱(換気ルートの熱抵抗)
  1.3 熱対策の分類
2 電子機器筐体の熱計算式の導出
  2.1 筐体の簡易熱計算手法
  2.2 筐体の温度計算式の導出
  2.3 筐体内部温度上昇計算式  
3 強制空冷機器の熱計算式
  3.1 強制空冷機器に必要な換気風量の計算
  3.2 ファンをつけた場合の実効風量の予測
  3.3 機器内部風速の計算  
4 日射受熱筐体の温度計算
  4.1 日射量の計算
  4.2 日射を受ける機器の温度上昇計算  
5 電子機器筐体の熱計算演習
  5.1 密閉筐体内部温度の計算演習
  5.2 自然空冷通風筐体の計算演習
  5.3 強制空冷筐体の計算演習
  5.4 強制空冷機器の通風孔面積の計算
  5.5 騒音を考慮したファン選定  
6 日射受熱による温度上昇計算演習



第V章 電子部品の熱計算

1 電子部品・ユニットの熱計算
  1.1 部品の温度上昇計算
  1.2 部品温度上昇計算式の使用方法と精度
  1.3 半導体部品のジャンクション温度の推定
  1.4 パルス発熱部品
  1.5 コンデンサの消費電力と内部温度上昇
  1.6 モータの温度計算式
  1.7 ブロック形状物の温度計算式
  1.8 トランスの温度計算式  
2 電子部品単体の熱計算演習
  2.1 電子部品の定常温度計算
  2.2 電子部品の過渡熱応答計算
  2.3 パルス電力印加時のジャンクション最高温度計算
  2.4 ブロック形状物の温度計算演習  
3 プリント基板および実装部品の熱計算
  3.1 単体プリント基板の温度上昇概算
  3.2 プリント基板の等価熱伝導率
  3.3 プリント基板の放熱能力推定
  3.4 配線パターンからの放熱量  
4 プリント基板および実装部品の熱計算演習
  4.1 単体プリント基板の温度計算演習
  4.2 プリント基板の等価熱伝導率計算演習
  4.3 配線パターンを考慮した部品の温度計算演習
  4.4 ヒートスプレッドと最適サーマルビア本数計算演習  
5 プリント基板シエルフの熱計算
  5.1 自然空冷シエルフの温度計算
  5.2 自然空冷シエルフに実装された部品の温度計算
  5.3 強制空冷シエルフの温度計算
  5.4 強制空冷シエルフに実装された部品の温度計算  
6 プリント基板シエルフの熱計算演習
  6.1 自然空冷シエルフの温度概算演習
  6.2 自然空冷シエルフに実装された部品の温度計算演習
  6.3 強制空冷シエルフの温度計算演習
  6.4 強制空冷シエルフに実装された部品の温度計算演習  
7 筐体内部に実装された部品の温度計算
  7.1 自然空冷筐体に実装された部品温度推定の考え方
  7.2 自然空冷筐体に実装された部品の温度演習
  7.3 強制空冷筐体に実装された部品の温度演習  
8 ヒートシンクの温度計算
  8.1 ヒートシンクに必要な熱抵抗の計算
  8.2 必要なヒートシンクの包絡体積の見積
  8.3 自然空冷ヒートシンクのフィン枚数計算
  8.4 自然空冷ヒートシンクの性能計算
  8.5 自然空冷ヒートシンクの設計演習  
9 筐体を放熱器として使用する
  9.1 部品を筐体に接続した場合の温度予測演習
  9.2 筐体の材質による放熱効果の差
  9.3 部品と筐体との間の接触熱抵抗

第W章 熱回路網法によるシミュレーション

1 熱回路網法の基礎
  1.1 熱計算基本式と熱抵抗
  1.2 熱回路網法の特徴
  1.3 節点方程式 〜熱回路網法の基礎式〜
  1.4 熱回路網法の解析手順
  1.5 熱コンダクタンスの計算
  1.6 数値計算
2 EXCELによる熱回路網法プログラム   
  2.1 定常熱回路網法VBAソースコード
  2.2 定常熱回路網法ソフトの使用例  
3 熱回路網法モデルの作成方法
  3.1 伝導・対流・放射によって放熱を行う発熱ブロック(1)
      〜熱伝達率を固定値としたモデル〜  
  3.2 伝導・対流・放射によって放熱を行う発熱ブロック(2)
      〜熱伝達率を固定値として分割を細かくしたモデル〜   
  3.3 伝導・対流・放射によって放熱を行う発熱ブロック(3)
      〜熱伝達率を計算式で求めるモデル〜
  3.4 伝導・対流・放射によって放熱を行う発熱ブロック(4)
      〜熱伝達率の非線形性を考慮したモデル〜
4 熱回路網法演習
  4.1 筐体内の部品のジャンクション温度
  4.2 筐体内の部品の熱対策シミュレーション
5 EXCEL熱設計計算ソフト
  5.1 熱回路網ソフト(Nodalnet)
  5.2 熱設計プロセスナビゲータ(Thermocalc)

 

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