工業製品の温度規格

質問

回路設計初心者の為、知識不足、言葉足らずがあるかと思いますが、ご了承下さい。

板金の中に入る基板を設計（改版）をしています。
基板は、普段使用する人は触れる様な場所ではなく、
メンテナンスの際に触れる可能性がある場所になります。

現行基板で3端子レギュレータ(TO-220)を基板に寝せて使用しています。（放熱目的のよう？）
それでも、100℃を超える発熱をしています。

ULだったかJISあたりで、温度の基準みたいなものがあると聞いた事がありました。
100℃を超えているので、もしかしたら何かの基準に引っかかるのではと思っています。
（お客様からの仕様で、JIS準拠との指示があります。）
このため、ヒートシンクで発熱を抑えた方がいいのでは？と考えています。
ただ、どの程度まで下げる必要があるのか分かりません。（温度の基準）

ご存知の方がいましたら、ご教示頂きたく、ご回答宜しくお願いします。

回答No.3

isoworld · ベストアンサー

３端子レギュレータの消費電力が２Ｗ程度なら、回路の物理的な大きさなどにもよりますが、常識的に考えて触って火傷するような温度にはならないでしょう。放熱設計の計算値からも７０℃というのは納得できる温度で、その程度であれば問題なく、注意表示はいらないと思いますよ。
　しかも一般の人が手を触れる可能性がなくて、メンテナンスの際にプロが触るのなら、なおさらです。

お礼

実際に試作・確認を行ったところ、ほぼ計算値通りの結果がでました。

今回の様に発熱する回路を設計したことが無かったので、
ご回答の内容を見て、自信を持つことができました。

度々のご回答ありがとうございました。

回答No.2

isoworld

質問の意図がよく分りません。板金で出来た製品の温度上限に規定があるのか、という意味でしょうか。それとも放熱板を付けても３端子レギュレータの温度が１００℃を超えても大丈夫か、という意味でしょうか。

　板金で出来た製品としての温度に上限の規定があるかどうかは、その製品の種類（使用目的）にもよります。それによってJIS規格があるかも知れません。顧客が指定したJIS規格も見ないといけません。温度が異常に高くなる製品は、注意表示もすべきでしょう。

　３端子レギュレータの温度が１００℃を超えても大丈夫かというと、設計の中身をよく見ないと断言はできませんが、おそらくダメでしょう。たぶん３端子レギュレータの寿命が極端に短くなって、使っているとすぐに熱的に破損し、出力が異常になる（たぶん出力がゼロになる）と思われます。
　放熱版をもっと巨大なものにするか、放熱版を基板に取りつけずに板金に直接付け、板金に熱を奪われるようにしないといけません（それでも不十分な場合はファンを取り付け通風をよくする必要があります）。

　その場合に熱的な接触をよくするために、３端子レギュレータ、放熱版、板金の間にシリコンなどを塗布して熱的に完全密着させ、熱の伝わりをよくする必要性も場合によってはあります。
　また、その板金としての製品が使われる可能性のある最高温度を想定して、その条件下で３端子レギュレータの温度が上がりすぎないように設計しないといけません。常識的には周囲の温度を４５℃か５０℃にして３端子レギュレータの温度が幾らになるか、検証しないといけません。

　この温度測定は、通電してから３０分後にも測定してください。なぜなら板金に囲まれていると、発熱した熱が板金内部にこもって、それだけでも温度が上がりますから、その状態でも測定しないといけません。

　設計情報がないので確たることは言えませんが、３端子レギュレータの温度が７５℃を超えないようにすべきでしょう。発熱しやすい電子部品は、その最高温度が７５℃には収まるように設計するのが信頼の目安です。

　３端子レギュレータの温度が１００℃よりも高くなるときの問題はまだあります。
　基板に取り付けていると、（基板の種類にもよりますが）基板が熱で炭化して劣化していく可能性があります。基板が炭化すると黒ずむだけではなく、絶縁性がダメになって漏えい電流が流れ始め、回路が誤動作し、やがてショートして電子部品が損傷します。炭化の末は基板がボロボロになって崩れます。

　なお、　いまの３端子レギュラータは新しいものに交換しておくのが無難です。すでに寿命が短くなっている可能性があるからです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

質問の意図は、JIS?等の規格で温度が高くなる部品がある場合は、
注意表示が必要になったりする。と言った話を聞いた事がありました。
この基準や規定等の詳細を知りたかったところです。

板金と言葉を出した理由は、
通常の使用方法で、人が触れるような所に発熱する部品が無い事を、
言いたかったところでした。

設計値は、3端子レギュレータの使用条件は、
Vin=24V,Vout=12V,Iout=150mA(max)です。
消費電力が約1.9Wなので、シリコンを塗布し、13.6K/Wのヒートシンクを使用しても、
計算値で約71℃になりそうです。

70℃を超えると、注意喚起等が必要になるのか?が、気になっています。

回答No.1

seble

カテ違いですね。技術者向けの専門分野でしょ。
素人なので適当な事を書きますが、100度というよりも防火というような観点での基準はあると思います。
100度なら燃えはしないので。nvidiaのチップだってそのぐらいいきますし。
ただ、レギュレーター自体の動作温度や保証温度があると思います。
コンデンサほどではないでしょうけど、高熱なら寿命に影響するのでは？
周囲のチップへの影響も心配ですし。やっぱりヒートシンクは欲しいと思います。
（実際、くっついているのはよく見掛けます）
個人的には精神衛生上、真夏でも80度以下が望ましいです（なんじゃそりゃ）
てか、それが商売なんだからスペックシートぐらい見て欲しいです。
いくつか拾うと0～125度が多いようです。
100度超だと上限に近いので、やっぱり少し下げるべきでしょ。
温度で特性も少し変わるみたいじゃないですか？

お礼

>カテ違いですね。
ご指摘ありがとうございます。
迷ったのですが、適切なカテが分からなかったため、こちらにしてしまいました。

検討中の内容では、部品の仕様上は問題ありませんが、
何かの規格に引っかからないかが気になっていました。
（規格等の内容を把握しきれていなかったため。）

PCを例にした内容は分かりやすくて助かりました。
私もPCをいじるのは好きな方でしたのでw

ご回答ありがとうございました。