JP2023033175A - Protection structure of heating member and liquid processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光素子などの発熱部材に対する保護構造に関し、特に、液体中に浸漬して使用される液体処理装置における発光素子の防水に好適に使用されるものである。 The present invention relates to a protective structure for a heat-generating member such as a light-emitting element, and is particularly suitable for waterproofing a light-emitting element in a liquid processing apparatus that is used while immersed in a liquid.
紫外光には殺菌能力があることが知られており、汚水等に紫外光を照射して殺菌する液体処理装置が使用されている。液体処理装置には液体中に浸漬して使用されるものも存在し、そのような装置では発光素子などの電気部品に対し防水保護が施される。 Ultraviolet light is known to have a sterilizing ability, and a liquid treatment apparatus that sterilizes sewage or the like by irradiating it with ultraviolet light is used. Some liquid processing apparatuses are used by being immersed in a liquid, and in such apparatuses, electric parts such as light emitting elements are waterproofed.
電気部品は発熱することもあるため、放熱も考慮する必要がある。特に、発光素子を使用した液体処理装置において、処理能力を上げるために発光素子に供給する電力を増加させた場合は発光素子の発熱量も増大するため、液体処理装置を円滑に動作させるには発光素子の放熱を促す必要がある。 Electrical components can generate heat, so heat dissipation must also be taken into consideration. In particular, in a liquid treatment apparatus using a light emitting element, if the power supplied to the light emitting element is increased in order to increase the treatment capacity, the amount of heat generated by the light emitting element also increases. It is necessary to promote heat dissipation of the light emitting element.
液体中に浸漬して使用される液体処理装置であれば、周辺に存在する液体によって冷却されるため、発熱する部品の放熱はある程度促されるが、防水保護を施す関係で放熱効果は限られたものとなる。例えば、特許文献1に記載の防水構造では発光素子の周辺を樹脂で封止するため、樹脂が熱伝導に対する抵抗となってしまう。 Liquid processing equipment that is immersed in a liquid is cooled by the surrounding liquid, so the heat dissipation of the heat-generating parts is promoted to some extent, but the heat dissipation effect is limited due to waterproof protection. become a thing. For example, in the waterproof structure described in Patent Document 1, the periphery of the light emitting element is sealed with resin, so the resin acts as a resistance against heat conduction.
また、特許文献2に記載のように発光素子の周辺に空気層が存在する防水構造の場合は、空気層が断熱層として機能するため、液体による放熱効果は期待できない。
Moreover, in the case of a waterproof structure in which an air layer exists around the light emitting element as described in
発光素子の周辺に空気層がある場合は、特許文献3に記載のように、冷却ファンを使用することで発光素子の放熱を促すことができるが、装置の大型化、複雑化といった課題が存在する。 When there is an air layer around the light-emitting element, heat dissipation from the light-emitting element can be promoted by using a cooling fan as described in Patent Document 3, but there are problems such as an increase in size and complexity of the device. do.
本発明の課題は、液体中に浸漬して使用される液体処理装置等で好ましく利用できる、発光素子等の発熱部品の防水と放熱が両立可能な保護構造を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a protective structure capable of both waterproofing and heat radiation of a heat-generating component such as a light-emitting element, which can be preferably used in a liquid processing apparatus or the like that is used while immersed in a liquid.
本発明者らは、保護構造を鋭意検討した結果、封止部材に収容された発熱部品を放熱部材に設置させるとともに、封止部材と放熱部材の両方に対して水密固定が可能な接続部材を介して封止部材と放熱部材とを接続させることで、上記の課題を解決するに至った。 As a result of intensive studies on the protective structure, the inventors of the present invention have developed a connecting member that allows the heat-generating components housed in the sealing member to be installed on the heat-dissipating member, and that can be water-tightly fixed to both the sealing member and the heat-dissipating member. By connecting the sealing member and the heat dissipating member through the gap, the above problem was solved.
本発明は発熱部品に対する保護構造であって、第1領域と第2領域とを有する放熱部材を有し、発熱部品は第1領域に設置され、封止部材はその内部に第1領域の少なくとも一部を収容し、接続部材はその内部に放熱部材の第1領域から第2領域への移行部を収容するとともに、封止部材は接続部材の一端側に、放熱部材の第2領域は接続部材の他端側に対してそれぞれ水密に固定されていることを特徴とする。 The present invention is a protective structure for a heat-generating component, which has a heat-dissipating member having a first region and a second region, the heat-generating component is installed in the first region, and a sealing member is provided inside at least the first region. The connecting member accommodates therein the transition portion from the first region to the second region of the heat radiating member, the sealing member is connected to one end side of the connecting member, and the second region of the heat radiating member is connected It is characterized by being watertightly fixed to the other end side of each member.
上記の構成を採る本発明によれば、以下のような作用・効果が奏される。
(a)発熱部品が設置された放熱部材の一部分を液体に接触させつつ、発熱部品の防水が確保できるため、発熱部品の防水と放熱が両立できる。
(b)保護構造を過度に大型化、複雑化することなく、発熱部品の放熱を促すことができる。
(c)発熱部品の放熱効果に優れるため、発熱部品として発光素子を使用した液体処理装置において発光素子への供給電力を増加させることができ、液体処理装置の能力向上に寄与する。
According to the present invention having the above configuration, the following functions and effects are achieved.
(a) Since the heat-generating component can be waterproofed while a part of the heat-radiating member on which the heat-generating component is installed is brought into contact with the liquid, both waterproofing and heat radiation of the heat-generating component can be achieved.
(b) Dissipation of heat from heat-generating components can be facilitated without excessively increasing the size and complicating the protective structure.
(c) Since the heat-generating component has an excellent heat dissipation effect, it is possible to increase the power supplied to the light-emitting element in the liquid processing apparatus using the light-emitting element as the heat-generating element, thereby contributing to the improvement of the performance of the liquid processing apparatus.
以下、本発明について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の保護構造の基本的構成であり、発熱部品10が、放熱部材20の一端側に存在する第1領域21に設置されており、封止部材30の内部に第1領域21の一部が収容されている。
The present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows the basic configuration of the protection structure of the present invention, in which a heat-
放熱部材20の他端側には、移行部25を経て第2領域22が存在し、移行部25を収容するように接続部材40が設けられる。
The
本発明で特徴的なことは、封止部材30が接続部材40の一端側に対して水密に固定されているとともに、放熱部材20の第2領域22が接続部材40の他端側に対して水密に固定されていることである。
What is characteristic of the present invention is that the sealing
第2領域22の一部は保護構造の周囲に存在する流体(空気もしくは液体)に接触するように構成され、この結果、放熱部材20は流体によって冷却される。放熱部材20の第1領域21には発熱部品10が設置されているため、発熱部品10から発生した熱は放熱部材20を介して流体中に放熱されることになり、発熱部品10の放熱が促進される。
A portion of the
第2領域22が液体に接触する場合に課題となるのは、放熱部材20の表面を伝って第2領域22側から第1領域21に設置された発熱部品10へと液体が浸入するのを防ぐことである。本発明では接続部材40によってこの課題を解決する。
When the
本発明では、接続部材40の内部に放熱部材20の移行部25を収容するとともに、放熱部材20の第2領域22を接続部材40の他端側に対して水密に固定することで、第2領域22側から第1領域21側へと至る液体の浸入経路が塞がれるため、放熱部材20の表面を伝った発熱部品10への液体の浸入を防ぐことができる。
In the present invention, the
本発明においては、第1領域21の一部を収容する封止部材30と、封止部材30に接触する他の部材との接触部分も、発熱部品10へと液体が浸入する経路になり得る。封止部材30を接続部材40の一端側に対して水密に固定することで、この経路も塞がれることになるため、周囲に存在する液体に対する発熱部品10の防水が確保される。
In the present invention, the contact portion between the sealing
放熱部材20は発熱部品10の放熱を促すために使用するため、銅、アルミニウムなど、熱伝導性に優れた材料で形成するのが好ましく、必要に応じてこれらの材料に放熱を促すための表面処理を施しても良い。
Since the
放熱部材20の具体的な態様は特に限定されず、発熱部品10の放熱を著しく妨げず、所望の放熱性能が得られる範囲において、任意の態様を適宜選択して使用することができる。
A specific aspect of the
発熱部品10の放熱を促す観点では、第1領域21において発熱部品10が設置される部分は、発熱部品10との接触面積が確保できる状態にするのが好ましい。例えば、発熱部品10がチップ状LEDの場合は、設置する部分を平面状とした態様が挙げられる。また、チップ状LEDを高放熱性の配線基板に実装して、この配線基板を第1領域21に設置するなど、発熱部品10自体に放熱を促すための変形を適用しても良い。
From the viewpoint of facilitating the heat dissipation of the heat-
同じ観点において、第2領域22において流体と接触する部分は、表面積を大きくできる形状にするのが好ましい。最も単純な第2領域22の態様は図2(a)に示した円柱状であるが、空孔を設けて表面積を増大させた図2(b)の態様、各種の放熱部材において広く使用されているピンフィン形状を模した図2(c)の態様、同じく各種の放熱部材で使用されているプレートフィン形状を模した図2(d)の態様などを採用することができ、この他にも表面に凹凸を設けて表面積を増大させた態様なども採用することができる。
From the same point of view, it is preferable that the portion of the
その他、流体と直接接触するヒートシンクを別に用意し、第2領域22はヒートシンクとの接続を考慮した形状とすることもできる。例えば、図2(e)に示したように、第2領域22の先端を平板状に形成し、ヒートシンクとの固定に用いる取付孔を設けた態様などが挙げられる。この場合、放熱部材20の他端側と別に用意したヒートシンクとが一体となって第2領域22が形成されているとみなすことができる。
Alternatively, a heat sink that is in direct contact with the fluid may be separately prepared, and the
放熱部材20は一体成型された態様でも、複数の部材を組み合わせた態様でも良い。
発熱部品10の放熱を促す観点では一体成型された態様が好ましく利用でき、保護構造の組み立ての容易さの観点では複数の部材を組み合わせた態様が好ましく利用できる。
The
From the viewpoint of facilitating the heat radiation of the heat-generating
複数の部材を組み合わせて放熱部材20を構成する場合は、発熱部品10の態様に応じて形成された第1領域21となる領域を有する第1部材と、所定のフィン形状に形成された第2領域22となる領域を有する部材とを組み合わせることで、保護構造の組み立ての容易さを確保しつつ、発熱部品10の放熱も効率的に行える。
When configuring the
また、複数の部材を組み合わせて放熱部材20を構成する場合は、第2領域22となる領域を有する第2部材に、第1領域21となる領域を有する第1部材を複数組み合わせた態様を選択することもできる。
When the
通常、発熱部品10は電力の供給を受けて動作するため、本発明の保護構造は発熱部品10に電力を供給する電力供給手段が設けられる。代表的な電力供給手段として電源線が挙げられるが、電力供給手段として電源線50を使用する際は、封止部材30と電源線50の間から、封止部材30の内部に液体が浸入するのを防ぐために、電源線50を封止部材30に対して水密に固定するのが好ましい。固定の際は、必要に応じて電源線50と封止部材30の間に充填材を設けても良い。
Since the heat-generating
電源線50を封止部材30に対して水密に固定する際は、固定を強固にするための方法を適宜選択して使用することができる。一例として、電源線50の被覆材料と封止部材30を構成する材料を同種のものとする方法が挙げられる。後述するように封止部材30としてふっ素樹脂製の管状部材を使用する際は、電源線50としてふっ素樹脂被覆を使用した電線が好ましく利用できる。充填剤も使用する際は、充填材も電源線50の被覆材料及び封止部材30の材料と同種のものとするのが好ましい。
When the
本発明に使用する接続部材40は特に限定されず、本発明の目的が達成できる範囲において、任意の態様を適宜選択して使用することができる。
The
第2領域22と封止部材30に対する確実な水密固定、および本発明の保護構造を簡便に得る観点においては、配管用途などに使用される管継手が接続部材40として好ましく利用できる。
From the standpoint of reliably watertightly fixing the
本発明で好ましく利用できる管継手41の具体例を図3に示す。 A specific example of a pipe joint 41 that can be preferably used in the present invention is shown in FIG.
管継手41の一端側はパイプなどの管状部材を収容し、固定ネジ42を締めることで管状部材を水密に固定できるように構成されている。管状の封止部材30と管継手41を使用することで、管継手41に対して封止部材30を確実かつ簡便に水密固定することができる。
One end side of the pipe joint 41 accommodates a tubular member such as a pipe, and is configured so that the tubular member can be watertightly fixed by tightening a fixing
管継手41の他端側は雄ネジ43が形成されており、雄ネジ43にシールテープを巻き付けて雌ネジと螺合させることによって、雌ネジが形成された部材に対して水密に固定することができる。放熱部材20の第2領域22に雌ネジを設け、シールテープを介して管継手41の雄ネジ43と螺合させることで、管継手41に対して放熱部材20の第2領域22を確実かつ簡便に水密固定することができる。
A
本発明の保護構造は、発熱部品10が有する機能によって周囲に存在する液体に対して所望する作用を及ぼす、もしくは周囲に存在する液体の状態等を発熱部品10によって検出する際に、発熱部品10に対する防水構造として使用することを想定したものである。
The protective structure of the present invention exerts a desired effect on the liquid existing around the
本発明に使用する発熱部品10の具体例としては、封止部材30の外部に存在する液体に対して光を照射する発光素子、液体に対して照射された光を検出する受光素子が挙げられる。
Specific examples of the heat-generating
発光素子の具体例としては、液体を照明する可視光LED、液体を殺菌する深紫外線LED・紫外線LED、液体の濃度・濁度・汚染状態等を計測するための半導体レーザなどが挙げられる。発光素子が照射する光の波長帯域は、用途に応じて紫外域、可視光域、赤外域から任意の波長帯域を選択することができる。 Specific examples of light-emitting elements include visible light LEDs for illuminating liquids, deep ultraviolet LEDs/ultraviolet LEDs for sterilizing liquids, and semiconductor lasers for measuring the concentration, turbidity, contamination state, and the like of liquids. The wavelength band of the light emitted by the light emitting element can be selected from the ultraviolet region, the visible light region, and the infrared region depending on the application.
発熱部品10として発光素子の一種である深紫外線LED・紫外線LEDを使用した場合、本発明の保護構造は、発熱部品10が動作することで液体に対して殺菌等の処理を行う液体処理装置として利用できる。
When a deep ultraviolet LED or ultraviolet LED, which is a type of light-emitting element, is used as the heat-generating
受光素子の具体例としては、液体の濃度・汚染度合い等を計測するためのレーザ光などを検出する、フォトダイオードなどが挙げられる。 A specific example of the light-receiving element is a photodiode that detects laser light or the like for measuring the concentration, degree of contamination, or the like of the liquid.
発熱部品10として発光素子、受光素子などを使用することを考慮すると、封止部材30は透光性の材料で形成することとなる。
Considering that a light-emitting element, a light-receiving element, or the like is used as the heat-generating
透光性の材料としては石英ガラス等の光学ガラス、透光性のセラミック材料、アクリル系樹脂やふっ素系樹脂といった樹脂材料が挙げられる。 Examples of light-transmitting materials include optical glass such as quartz glass, light-transmitting ceramic materials, and resin materials such as acrylic resins and fluorine resins.
接続部材40として管継手41を使用することを考慮すると、封止部材30はパイプ、チューブなど、管状に形成されたものを使用するのが好ましい。
Considering that the pipe joint 41 is used as the connecting
加えて、封止部材30を管継手41に対して水密に固定する際に封止部材30に対して応力を加える必要がある点、及び本発明の保護構造を使用した液体処理装置の取扱いのし易さを考慮すると、封止部材30は破損しにくい材料で形成するのが好ましく、樹脂材料が好適に利用できる。破損しにくい材料で形成された封止部材30であれば、破損に伴う液体中への材料飛散も抑制できる。
In addition, it is necessary to apply stress to the sealing
発光素子が照射する光に対する透光性と耐久性、液体に対する防汚性を考慮すると、封止部材30を形成する材料としてはふっ素樹脂が好ましく利用でき、ふっ素樹脂製のチューブを所定の長さに切断したものが封止部材30として利用できる。ふっ素樹脂としてはPFA、FEP、ETFE、PTFEなどを適宜選択して利用できる。
Considering the translucency and durability to the light emitted by the light emitting element and the antifouling property to the liquid, fluororesin is preferably used as the material for forming the sealing
加えて、本発明の保護構造は、封止部材30の周囲に存在する液体の状態を検知する検知部材を備えても良い。検知部材の具体例としては、保護構造が液体に浸漬しているかを判断する水位センサ、液体に含まれる特定の成分の濃度を測定する濃度センサ、液体の温度を測定する温度センサ、液体の流量を測定する流量センサなどが挙げられる。
Additionally, the protective structure of the present invention may comprise a sensing member for sensing the state of the liquid present around the sealing
検知部材を備える際は、必要に応じて本発明の保護構造を構成する部材を、目的とする検知に好適な態様に変更しても良い。例えば、光学式の水位センサを封止部材30内に設ける場合は、封止部材30の外周面を水位検知に向いた形状に変更しても良い。
When the detection member is provided, the member constituting the protection structure of the present invention may be changed to a mode suitable for the intended detection, if necessary. For example, when an optical water level sensor is provided in the sealing
検知部材を備える際は、その検知結果に基づいて発熱部品10の動作を制御するように構成しても良い。例えば、検知部材が水位センサの場合は、保護構造が液体に浸漬している場合は発熱部品10を動作させ、保護構造が液体の外に出た場合は発熱部品10の動作を停止させるといった制御が挙げられ、検知部材が濃度センサの場合は、検知対象の成分の濃度が予め定めた閾値を越えた際に発熱部品10を動作させるといった制御が挙げられる。
When a detection member is provided, the operation of the heat-generating
先述したように、本発明の保護構造は、発熱部品10の動作によって液体に対して所定の処理を行う液体処理装置に適用できる。
As described above, the protective structure of the present invention can be applied to a liquid processing apparatus that performs predetermined processing on liquid by the operation of the heat-generating
また、本発明の保護構造は単独で使用される他、複数の保護構造を組合わせて使用することもできる。例えば、第2領域22を円柱状に形成した保護構造を複数準備し、図6に示した第2領域22を収容可能な複数の保持孔61が形成された保持部材60に固定した態様の液体処理装置が挙げられる。
Moreover, the protective structure of the present invention can be used alone, or can be used in combination with a plurality of protective structures. For example, a plurality of protective structures in which the
複数の保護構造を保持部材60に固定した態様の液体処理装置の一例として、図7に示した態様が挙げられる、図7に示した液体処理装置は、図6(a)に示した態様の保持部材60に形成された保持孔61のそれぞれに、発熱部品10が保持部材60の半径方向外側を向くよう。第2領域22を円柱状に形成した保護構造を固定した態様である。
As an example of a liquid treatment apparatus in which a plurality of protective structures are fixed to a holding
保持部材60は放熱部材20と同様、熱伝導性に優れた材料で形成するのが好ましく、放熱部材20と保持部材60とが一体となって発熱部品10の放熱を促進することができる。
Like the
図7に示した液体処理装置は保持部材60ごと水密保護された発熱部品10(発光素子)を液体中に浸漬することで、保持部材60を液体によって冷却しながら発熱部品10による液体処理を行うことができ、発熱部品10から発生した熱は放熱部材20~保持部材60を介して液体中に放熱され、発熱部品10の放熱が促進される。
In the liquid processing apparatus shown in FIG. 7, the heat-generating component 10 (light-emitting element) watertightly protected together with the holding
複数の保護構造を保持部材60に固定した態様の液体処理装置の他の例として、図8に示した態様が挙げられる、図8に示した液体処理装置は、図6(b)に示した態様の保持部材60に形成された保持孔61のそれぞれに、発熱部品10が保持部材60の半径方向内側を向くよう。第2領域22を円柱状に形成した保護構造を固定した態様である。
Another example of the liquid treatment apparatus in which a plurality of protective structures are fixed to the holding
図6(b)に示した保持部材60は中心に流路孔62が貫通しており、図8に示したように流路孔62には管状の流路70が挿通される。
The holding
図8に示した液体処理装置では流路70を流れる液体に対し、流路70を囲むように配置された発熱部品10(発光素子)から光を照射して液体処理を行うとともに、流路70を流れる液体によって保持部材60が冷却され、その結果、発熱部品10の放熱が促進される。
In the liquid processing apparatus shown in FIG. 8, the liquid flowing through the
図8に示した液体処理装置では流路70を流れる液体によって保持部材60が冷却されるが、必要に応じ保持部材60を冷媒に浸漬するなどして更に冷却を促しても良い。また、流路70を流れる液体による保持部材60の冷却は、流路70を構成する管状部材を介した冷却、もしくは保持部材60に直接液体を接触させた冷却を適宜選択することができる。
In the liquid processing apparatus shown in FIG. 8, the holding
以下、本発明の保護構造を適用した液体処理装置の一例について述べる。 An example of a liquid treatment apparatus to which the protective structure of the present invention is applied will be described below.
[実施例1]
実施例1の液体処理装置100-1を図4に示す。液体処理装置100-1は以下のように構成した。
[Example 1]
A liquid processing apparatus 100-1 of Example 1 is shown in FIG. The liquid processing apparatus 100-1 was configured as follows.
発熱部品10として、幅5mm、長さ17mmのアルミニウムを主体とした高放熱性配線基板12に、紫外線殺菌装置の光源として使用される最大出力65mW、推奨使用温度65℃以下の紫外線LED11を実装したものを使用する。
As a
電源線50として、ジャケット51がふっ素樹脂で形成された2芯ケーブルを使用し、それぞれのケーブルを配線基板12の正極、負極に接続した。
A two-core cable with a
放熱部材20は銅製の円柱状部材を加工することで一体成型された、一端側に第1領域21、他端側に第2領域22を有するものを使用する。放熱部材20は以下に述べる円板部203、胴部202、円柱状突出部201を有する。
The
放熱部材20の他端側には、プレートフィン形状の放熱フィンとして機能する直径14mm、厚さ2mmの円板部203が計5枚設けられる。円板部203の間隔は3mmで、円板部203の間に存在する細径部の太さは5mmである。
A total of five
円板部203の一端側には、直径14mm、長さ15mmの胴部202が円板部203に連続して設けられる。胴部202の一端側には、後述する銅製管継手41の雄ネジ43に螺合される雌ネジ穴が長さ7.5mmに渡って形成される。円板部203と胴部202が第2領域22に相当する。
A
雌ネジ穴の底部中心には、一端側に向かって突出する直径5mm、長さ65mmの円柱状突出部201が設けられ、円柱状突出部201の一端側が長さ20mmに渡って半円状に除去されることで、幅5mm、長さ20mmの平面部が円柱状突出部201の一端側に形成される。この平面部が第1領域21に相当する。
A
円柱状突出部201に形成された平面部の中央に、電源線50が接続された発熱部品10を固定する。
The heat-generating
封止部材30として、長さ90mm、内径6mm、外径8mmのふっ素樹脂製のチューブを準備し、他端側を接続部材40として用意した銅製管継手41(適用管外径8mm)の一端側に水密に固定する。併せて、管継手41の他端側に形成された雄ネジ43にシールテープを巻く。
A fluorocarbon resin tube having a length of 90 mm, an inner diameter of 6 mm, and an outer diameter of 8 mm was prepared as the sealing
管継手41が固定されたふっ素樹脂製チューブ30の他端側から、発熱部品10が固定された放熱部材20の円柱状突出部201を挿入し、管継手41の一端側から放熱部材20の一端側を突出させる。
The
同時に、シールテープが巻かれた管継手41の雄ネジ43に、放熱部材20の胴部202に形成された雌ネジを螺合させ、放熱部材20と管継手41とを水密に固定する。この時、円柱状突出部201の一部が管継手41の内部に収容される移行部25となる。
At the same time, the
最後に、ふっ素樹脂製チューブ30の一端側を長さ30mmに渡って、電源線50のふっ素樹脂製ジャケット51と熱融着させることで両者を水密に固定し、本発明の実施例である液体処理装置100-1が完成した。
Finally, one end of the
[実施例2]
実施例2の液体処理装置100-2を図5に示す。液体処理装置100-2は、実施例1の液体処理装置100-1から、放熱部材20の第2領域22の形状を変更したものであり、具体的には図2(b)に示した空孔を設けることで表面積を増大させた態様の第2領域22を使用する。
[Example 2]
A liquid processing apparatus 100-2 of Example 2 is shown in FIG. The liquid treatment apparatus 100-2 is obtained by changing the shape of the
実施例2の放熱部材20も、銅製の円柱状部材を加工することで一体成型された、一端側に第1領域21、他端側に第2領域22を有するものを使用する。放熱部材20は以下に述べる空孔部204、胴部202、円柱状突出部201を有する。
The
放熱部材20の他端側には、直径14mm、長さ40mmの胴部202が設けられる。胴部202の他端側には、直径3mm、深さ25mmの空孔部204が計6個形成されている。
A
胴部202の一端側には実施例1と同様、銅製管継手41の雄ネジ43に螺合される雌ネジ穴が長さ7.5mmに渡って形成される。空孔部204が設けられた胴部202が第2領域22に相当する。
One end of the
実施例2の放熱部材20が有する第2領域22は、実施例1と比較して表面積が小さく、放熱性能は低下すると予想されるが、実施例1と比較して形状がシンプルであり、容易に製作できるという利点を有する。
The
雌ネジ穴の底部中心には、実施例1と同様に円柱状突出部201と、円柱状突出部201の一端側が半円状に除去された第1領域21が形成される。
At the center of the bottom of the female screw hole, a
円柱状突出部201に形成された平面部の中央に、電源線50が接続された発熱部品10を固定する。
The heat-generating
その他の構成は、実施例1と同様である。 Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[実施例3]
実施例3の液体処理装置100-3は、保持部材60に本発明の保護構造を複数組み合わせた態様としたものである。
[Example 3]
A liquid treatment apparatus 100-3 of Example 3 is an embodiment in which a plurality of protective structures of the present invention are combined with a holding
保持部材60は図6(b)に示した態様のものを使用し、図8に示した液体処理装置100において、接続部材40を図3に示した管継手41に置き換えたものが実施例3の液体処理装置100-3に相当する。
6(b) is used as the holding
保持部材60は直径68mm、長さ40mmであり、保持部材60の他端側には、図6(b)に示すように、保持孔61として直径18mmの貫通孔が計6個形成されている。
The holding
保持部材60の中心には直径8mmの流路孔62が設けられ、流路70としてふっ素樹脂製チューブが挿通される。
A
実施例3に使用する保護構造は、実施例1の液体処理装置100-1から、放熱部材20の第2領域22の形状を変更したものである。
The protective structure used in Example 3 is different from the liquid treatment apparatus 100-1 of Example 1 in that the shape of the
加えて、紫外線LED11は、最大出力100mW、推奨温度85℃以下のものに変更した。
In addition, the
実施例3の放熱部材20も、銅製の円柱状部材を加工することで一体成型された、一端側に第1領域21、他端側に第2領域22を有するものを使用する。放熱部材20は以下に述べる胴部202、円柱状突出部201を有する。
The
放熱部材20の他端側には、直径14mm、長さ40mmの胴部202が設けられ、この胴部202が第2領域22に相当する。胴部202の一端側には実施例1と同様、銅製管継手41の雄ネジ43に螺合される雌ネジ穴が形成される。
A
放熱部材20の他の部分については実施例1と同様である。
Other parts of the
各円柱状突出部201に形成された平面部の中央に、電源線50が接続された紫外線LED11を固定する。
An
封止部材30、管継手41は実施例1と同じものを使用して水密固定し、胴部202の一端側に形成された雌ネジに管継手41を螺合させ、放熱部材20と管継手41とを水密に固定する。
The sealing
次いで、電源線50と封止部材30の水密固定を行い、本発明の保護構造を完成させた。
Next, the
保持部材60の各保持孔61に、計6個作成した上記の保護構造の胴部202をそれぞれ挿入し、紫外線LED11が保持部材60の半径方向内側を向いた状態で胴部202の側面を止めネジ(図示せず)によって押圧することで固定を行い、実施例3の液体処理装置100-3が完成した。
A total of six
[比較例]
比較例の液体処理装置100’として、実施例1の液体処理装置100-1から第2領域22に相当する部分と管継手41を割愛し、封止部材30(ふっ素樹脂製チューブ)の他端側を熱融着によって水密に封止した液体処理装置100’(図9参照)を作成した。
[Comparative example]
As a liquid treatment apparatus 100' of a comparative example, the portion corresponding to the
[冷却性能試験1]
以上のように作成した実施例1、2、比較例の液体処理装置に対し、以下の冷却性能試験を行い、性能を評価した。
[Cooling performance test 1]
The following cooling performance test was performed on the liquid treatment apparatuses of Examples 1 and 2 and Comparative Example prepared as described above to evaluate the performance.
紫外線LED11が最大出力で発光する状態を、出力率1.0の状態と定義し、出力率が0.6~1.0の範囲で変化するよう、紫外線LED11に供給する電流・電圧を調整する。
A state in which the
液体処理装置100を25℃の空気中、もしくは25℃の水中に設置し、出力率を0.6~1.0の範囲で変化させて紫外線LED11を動作させ、紫外線LED11が実装された配線基板12の温度を熱電対で測定する。温度の測定結果を表1に示す。
The
比較例の液体処理装置100’は空気中での試験において、出力率が0.6に到達するより前に測定温度が65℃以上となり、その時点で試験を中止した。比較例の液体処理装置100’も水中で使用することを想定したものだが、空気中において出力率が0.6に到達するより前に推奨使用温度を越えてしまう状態では実用性に乏しいと判断し、水中での試験は割愛した。 In the air test of the liquid treatment apparatus 100' of the comparative example, the measured temperature reached 65°C or higher before the output rate reached 0.6, and the test was stopped at that point. Although the liquid treatment apparatus 100' of the comparative example is also assumed to be used in water, it is judged to be impractical in a state where the recommended operating temperature is exceeded before the output rate reaches 0.6 in air. However, the test in water was omitted.
一方、実施例1の液体処理装置100-1は空気中での試験において、出力率が0.8の時に測定温度が65℃以上に到達した。この結果より、本発明の保護構造を採用した液体処理装置100-1は、空気中においても紫外線LED11の放熱効果が得られることが確認できた。
On the other hand, the liquid treatment apparatus 100-1 of Example 1 reached a measured temperature of 65° C. or higher when the output rate was 0.8 in the test in air. From this result, it was confirmed that the liquid treatment apparatus 100-1 adopting the protection structure of the present invention can obtain the heat dissipation effect of the
加えて、実施例1の液体処理装置100-1は水中での試験において、出力率が1.0の際でも測定温度は44℃と、推奨使用温度の閾値である65℃より十分低い温度となり、水中で使用する際は十分な放熱効果が得られることが確認できた。本発明の適用によって出力率1.0が達成できるため、液体処理装置100-1の能力向上にも寄与する。 In addition, in the underwater test, the liquid treatment apparatus 100-1 of Example 1 had a measured temperature of 44° C. even when the output rate was 1.0, which is sufficiently lower than the threshold value of the recommended use temperature of 65° C. , it was confirmed that a sufficient heat dissipation effect was obtained when used in water. Since the application of the present invention can achieve an output ratio of 1.0, it also contributes to improving the performance of the liquid treatment apparatus 100-1.
また、封止部材30内への漏水は確認されず、十分な防水効果を有することも確認できた。
Moreover, no water leakage into the sealing
実施例2の液体処理装置100-2は空気中での試験において、出力率が0.8の時に測定温度が65℃以上に到達した。第2領域22の形状の違いから出力率0.6~0.7の時の測定温度は実施例1より上昇しているものの、空気中で紫外線LED11の放熱効果が得られることは確認できた。
In the test in air, the liquid treatment apparatus 100-2 of Example 2 reached a measured temperature of 65° C. or higher when the output rate was 0.8. Although the measured temperature at the output rate of 0.6 to 0.7 is higher than that in Example 1 due to the difference in the shape of the
実施例2の液体処理装置100-2は水中での試験において、第2領域22の形状の違いから測定温度は実施例1より上昇しているものの、出力率が1.0の際でも測定温度は51℃に留まり、推奨使用温度の閾値である65℃より十分低い温度となった。この結果より、水中で使用する際は実用上問題が無いレベルの放熱効果が得られる態様であると評価できる。
In the underwater test, the liquid treatment apparatus 100-2 of Example 2 had a higher measured temperature than Example 1 due to the difference in the shape of the
また、封止部材30内への漏水は確認されず、十分な防水効果を有することも確認できた。
Moreover, no water leakage into the sealing
実施例1と実施例2の相違点は第2領域22の具体的な形状であるが、第2領域22の形状が異なっても放熱効果を得ることができた。このことから、本発明における放熱効果は、第1領域21に発熱部品10が設置された放熱部材20の第2領域22が流体に直接接触するよう構成されていることに起因して得られていると評価することができる。
Although the difference between Example 1 and Example 2 is the specific shape of the
一方、第2領域22については放熱性を考慮した形状となっていれば、具体的な形状については選択の幅が存在し、放熱性を重視した実施例1の形状や、製作の容易さを重視した実施例2の形状などを適宜選択して利用可能であると言える。
On the other hand, as long as the
[冷却性能試験2]
実施例3の液体処理装置100-3に対しては、以下の冷却性能試験を行った。
[Cooling performance test 2]
The following cooling performance test was performed on the liquid processing apparatus 100-3 of Example 3.
液体処理装置100-3の他端側を下側とし、保持部材60を20℃の水に浸漬する。
With the other end side of the liquid processing apparatus 100-3 facing downward, the holding
液体処理装置100-3の下側から上側に向かうよう、流路70に20℃の水を流しつつ、6個の紫外線LED11を全て出力率1.0で動作させ、紫外線LED11が実装された各配線基板12の温度をそれぞれ熱電対で測定する。
While flowing water of 20° C. in the
実施例3においては、各配線基板12とも測定温度は30℃未満となり、紫外線LED11の放熱効果が得られることが確認できた。
In Example 3, the measured temperature of each
以上の通り、本発明の保護構造は発熱部品の防水と放熱の両立が可能で、液体中に浸漬して使用される液体処理装置に好適に利用することができる。 As described above, the protective structure of the present invention is capable of both waterproofing and heat dissipation of the heat-generating parts, and can be suitably used in a liquid processing apparatus that is used while being immersed in a liquid.
以上述べた実施例は本発明の態様の一例であり、本発明はこの態様に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更して利用できる。例えば、発熱部品10は紫外線LED11を使用したものに限定されず、本発明の保護構造を採用する装置の用途に応じたものを適宜選択することができるのは言うまでもなく、第2領域22の形状も所望する放熱性能に応じ、各種のヒートシンクで採用されている形状を適宜選択して利用できる。
The embodiment described above is an example of the aspect of the present invention, and the present invention is not limited to this aspect, and can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the heat-generating
本発明の保護構造は液体中に浸漬されて使用される、液体処理装置、液体殺菌装置、液体濃度管理装置、照明装置などに好適に適用できる。また、液体中に浸漬されなくても、防塵など、発熱部品の保護と放熱が要求される環境でも好適に利用できる。 The protective structure of the present invention can be suitably applied to a liquid treatment device, a liquid sterilization device, a liquid concentration control device, a lighting device, etc., which are used while immersed in a liquid. In addition, even if it is not immersed in a liquid, it can be suitably used in an environment where protection of heat-generating parts and heat dissipation are required, such as dust proofing.
10 発熱部品
11 紫外線LED
12 配線基板
20 放熱部材
21 第1領域
22 第2領域
25 移行部
201 円柱状突出部
202 胴部
203 円板部
30 封止部材
40 接続部材
41 管継手
42 固定ネジ
43 雄ネジ部
50 電源線
51 ジャケット
60 保持部材
61 保持孔
62 流路孔
70 流路
100 液体処理装置
10
12
Claims (13)
一端側に第1領域、他端側に第2領域を有する放熱部材を有し、
該発熱部品は該第1領域に設置され、
封止部材はその内部に該第1領域の少なくとも一部を収容し、
接続部材はその内部に該放熱部材の第1領域から第2領域への移行部を収容するとともに、
該封止部材は該接続部材の一端側に、該放熱部材の第2領域は該接続部材の他端側に対してそれぞれ水密に固定されていることを特徴とする保護構造。 A protective structure for heat-generating components,
Having a heat dissipation member having a first region on one end side and a second region on the other end side,
The heat-generating component is installed in the first region,
the sealing member accommodates at least a portion of the first region therein;
The connecting member accommodates therein a transition portion from the first region to the second region of the heat radiating member, and
The protective structure, wherein the sealing member is watertightly fixed to one end of the connecting member, and the second region of the heat radiating member is watertightly fixed to the other end of the connecting member.
一端側に第1領域、他端側に第2領域を有する放熱部材を有し、
該放熱部材は該第1領域となる領域を有する第1部材と、該第2領域となる領域を有する第2部材とを組み合わせて構成されており、
該発熱部品は該第1領域に設置され、
封止部材はその内部に該第1領域の少なくとも一部を収容し、
接続部材はその内部に該放熱部材の第1領域から第2領域への移行部を収容するとともに、
該封止部材は該接続部材の一端側に、該放熱部材の第2領域は該接続部材の他端側に対してそれぞれ水密に固定されていることを特徴とする保護構造。 A protective structure for heat-generating components,
Having a heat dissipation member having a first region on one end side and a second region on the other end side,
The heat dissipation member is configured by combining a first member having a region to be the first region and a second member having a region to be the second region,
The heat-generating component is installed in the first region,
the sealing member accommodates at least a portion of the first region therein;
The connecting member accommodates therein a transition portion from the first region to the second region of the heat radiating member, and
The protective structure, wherein the sealing member is watertightly fixed to one end of the connecting member, and the second region of the heat radiating member is watertightly fixed to the other end of the connecting member.
一端側に第1領域、他端側に第2領域を有する放熱部材を有し、
該発光素子は該第1領域に設置され、
封止部材は透光性の材料で形成され、その内部に該第1領域の少なくとも一部を収容し、
管継手はその内部に該放熱部材の第1領域から第2領域への移行部を収容するとともに、
該封止部材は該管継手の一端側に、該放熱部材の第2領域は該管継手の他端側に対してそれぞれ水密に固定されていることを特徴とする保護構造。 A protective structure for a light emitting element,
Having a heat dissipation member having a first region on one end side and a second region on the other end side,
The light emitting element is installed in the first region,
the sealing member is made of a translucent material and accommodates at least part of the first region therein;
The pipe joint accommodates therein a transition portion from the first region to the second region of the heat radiating member, and
The protective structure, wherein the sealing member is watertightly fixed to one end side of the pipe joint, and the second region of the heat radiating member is watertightly fixed to the other end side of the pipe joint.
一端側に第1領域、他端側に第2領域を有する放熱部材を有し、
該放熱部材は該第1領域となる領域を有する第1部材と、該第2領域となる領域を有する第2部材とを組み合わせて構成されており、
該発光素子は該第1領域に設置され、
封止部材は透光性の材料で形成され、その内部に該第1領域の少なくとも一部を収容し、
管継手はその内部に該放熱部材の第1領域から第2領域への移行部を収容するとともに、
該封止部材は該管継手の一端側に、該放熱部材の第2領域は該管継手の他端側に対してそれぞれ水密に固定されていることを特徴とする保護構造。 A protective structure for a light emitting element,
Having a heat dissipation member having a first region on one end side and a second region on the other end side,
The heat dissipation member is configured by combining a first member having a region to be the first region and a second member having a region to be the second region,
The light emitting element is installed in the first region,
the sealing member is made of a translucent material and accommodates at least part of the first region therein;
The pipe joint accommodates therein a transition portion from the first region to the second region of the heat radiating member, and
The protective structure, wherein the sealing member is watertightly fixed to one end side of the pipe joint, and the second region of the heat radiating member is watertightly fixed to the other end side of the pipe joint.
13. A liquid treatment apparatus having the protection structure according to claim 12 and performing a predetermined treatment on the liquid.
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-
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