JP4460057B2 - 発熱体の放熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジンルームなどの、部品が多数存在する場所に配置された筐体内に、電子装置などの発熱体を、前記筐体の内面に容易に熱的接合して収容できる放熱構造に関する。

自動車のエンジンルームなどの劣悪な環境下では、高精度の電子装置（プリント基板上に形成された電子回路など）は防水および防塵のためにプラスチック製または金属製の筐体に収容して配置される。この場合、前記電子回路を構成する半導体素子などが熱暴走するのを防止するため電子装置は冷却（放熱）する必要がある。

筐体内に収容した電子機器の放熱装置として、電子機器を放熱体に熱的に接合させ、前記電子機器の背面側に支持部材を配し、前記支持部材の両端部をそれぞれ放熱体に螺着させ、さらに前記放熱体で筐体側壁部の一部を形成した放熱装置（特許文献１）、或いは金属筐体表面に２個の突出部を形成し、前記２個の突出部間に電子機器を配し、前記２個の電子機器の上方にブラケットを配し、前記ブラケットを前記２個の突出部の頂部に螺着して、前記電子機器を下方に押圧する放熱装置が提案された（特許文献２）。

しかし、これらの放熱装置は、いずれも、螺着方向と、発熱体を押圧する方向とが同じ方向なので、例えば、発熱体を筐体側壁内面に押圧する場合、横方向から螺着することになり自動車のエンジンルームなどの部品が多数配置されている場所では、筐体内に発熱体を前記筐体内面に熱的に接合して収容するのが極めて困難であった。

特開平７−３２１４８６号公報 特開２００１−２５７４８５号公報

本発明の目的は、自動車のエンジンルームなどの、部品が多数存在する場所に配置された筐体内に、電子装置などの発熱体を、前記筐体の内面に容易に熱的接合して収容できる放熱構造を提供することにある。

請求項１記載発明は、筐体内に、発熱体が前記筐体内面に押圧され熱的に接合して収容されており、前記発熱体を前記筐体内面に押圧する操作は、前記筐体内面の法線と直交する方向から行われ、前記発熱体の左右両側にそれぞれガイドピンが発熱体の上下方向に所定間隔を開けて少なくとも２個設けられ、前記筐体内にブラケットが配設され、前記ブラケットの左右両側に前記ガイドピンを筐体内に案内するための溝が設けられ、前記溝の所要箇所に分岐溝が設けられ、前記分岐溝は発熱体が熱的に接合する筐体側壁部の内面に向け下方に傾斜しており、前記ガイドピンはいずれも前記分岐溝に位置しており、前記発熱体の左右両側上方にそれぞれネジを通す穴Ａを備えた突起部が設けられ、前記ブラケットの左右両側上方にそれぞれネジを通す穴Ｂを備えた突起部が設けられ、前記２個の穴Ａ、Ｂは合致され、前記合致された２個の穴Ａ、Ｂにネジが通され、前記ネジはナットで螺合されて前記両突起部が相互に締結されていることを特徴とする発熱体の放熱構造である。

請求項２記載発明は、前記発熱体が押圧され熱的に接合している筐体内面が前記筐体側壁部の内面であり、前記発熱体を押圧する操作が前記筐体上部方向から行われることを特徴とする請求項１記載の発熱体の放熱構造である。

請求項３記載発明は、前記発熱体が押圧され熱的に接合している前記筐体側壁部内面の背側の外面に放熱体が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の発熱体の放熱構造である。

請求項４記載発明は、前記穴Ｂは筐体幅方向の径が大きい長穴であり、前記ナットが板バネ上に固着されており、前記板バネには、ネジを通す穴Ｃが設けられ、前記ナットは前記ブラケット突起部のネジを通す穴Ｂ内に位置しており、前記板バネは前記ブラケット突起部のネジを通す穴Ｂの下側に位置していることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発熱体の放熱構造である。

請求項１記載発明は、筐体内に、発熱体が前記筐体内面に押圧され熱的に接合して収容されているので、発熱体の熱は筐体壁部に直接伝達され、前記伝達された熱は、前記筐体壁部外面から良好に放熱される。前記発熱体を前記筐体内面に押圧する操作は、前記筐体内面の法線と直交する方向から行われる。このため、例えば、発熱体を筐体側壁部内面に押圧する場合、前記操作は上方から行うことができる。従って、自動車のエンジンルームなどの部品が多数配置されている場所でも、発熱体を筐体側壁部内面に熱的に接合して収容するのが容易に行える。請求項１記載発明の放熱構造は、（１）発熱体の左右両側にそれぞれ少なくとも２個設けたガイドピンを、筐体内に配設したブラケットの左右両側の案内溝にそれぞれ嵌め込み、（２）前記ガイドピンを前記案内溝の所要箇所から分岐する少なくとも２個の分岐溝に位置させ、（３）前記発熱体の左右両側上方突起部の穴Ａと、前記ブラケットの左右両側上方突起部の穴Ｂとを合致させ、前記合致させた穴Ａ、Ｂにネジを通し、前記ネジをナットに螺合して前記両突起部を締結した構造なので、例えば、上方開口部からのネジ締め操作により、発熱体を筐体側壁部の内面に容易に熱的接合できる。

請求項２記載発明は、前記発熱体が押圧され熱的に接合している筐体内面が筐体側壁部の内面であり、前記発熱体を押圧する操作が前記筐体上部方向から行われる発熱体の放熱構造なので、自動車のエンジンルームなどの部品が多数配置されている場所に配置された筐体内に、電子装置などの発熱体を、前記筐体側壁部内面に容易に熱的接合して収容できる。

請求項３記載発明は、発熱体を熱的に接合させた筐体側壁部内面の背側の外面に放熱体を設けた放熱構造なので、筐体からの放熱がより良好に行われる。

請求項４記載発明の放熱構造は、前記ブラケットの左右両側上方にそれぞれ設けた穴Ｂが筐体幅方向の径が大きい長穴なので、ネジとナットの螺合に伴う発熱体の筐体幅方向への移動がスムーズに行われ、しかも発熱体は筐体側壁部内面に強固に熱的に接合される。また、ナットに、板バネ上に固着したナットを用い、前記ナットをネジと強く螺合して、板バネにバネ力を発生させることにより螺合のゆるみが防止される。

本発明において、発熱体を筐体側壁部内面に熱的に接合させる方法としては、例えば、発熱体と、発熱体が熱的接合する内面と対向する内面との間に、コイルバネ、板バネ、楔状物などを配置する方法が挙げられる。
なお、前記熱的接合とは、発熱体を筐体側壁部内面に直接接合（密着）させる他、発熱体と筐体側壁部内面との間にシリコングリスや熱伝導性ゴムシートなどの熱伝導性材料（部材）を介在させる場合なども含まれる。前記ゴムシートは、予め発熱体に貼り付けておくと作業性が優れる。

本発明において、発熱体が熱的に接合する筐体側壁部内面の背側の外面に設ける放熱体としては、放熱フィン、ヒートパイプなどがスペースを取らず推奨される。

本発明の放熱構造は、発熱体が押圧され熱的に接合している筐体内面の背側の外面をエンジンルームの放熱し易い面に熱的に接合しても良好に放熱することができる。

本発明の放熱構造の実施形態を、図１を参照して具体的に説明する。なお、本発明を説明するための全図において、同一符号の繰り返しの説明は省略する。
この放熱構造は、図１（イ）に示すように、発熱体１の左右両側にそれぞれガイドピン２が発熱体１の上下方向に所定間隔を開けて２個設けられ、筐体３内にブラケット４が配設され、ブラケット４の左右両側にガイドピン２を筐体３内に案内するための溝５が設けられ、溝５の所要箇所に分岐溝５ａが２個設けられ、分岐溝５ａは発熱体１が熱的に接合する筐体側壁部３ａの内面３ｂに向け下方に傾斜している。ここで、分岐溝５ａの間隔はガイドピン２の間隔と同一である。

また発熱体１の左右両側上方にそれぞれネジ６を通す穴Ａを備えた突起部１ａが設けられ、ブラケット４の左右両側上方にそれぞれネジ６を通す穴Ｂを備えた突起部４ａが設けられている。２個の穴Ａ、Ｂを合致させ、そこにネジ６を通し、ネジ６をナット７に螺合して、前記突起部１ａ、４ａを相互に締結する。

本発明において、ネジ６をナット７に螺合することによる発熱体１の筐体幅方向への移動は穴Ｂとネジ６間の遊びである程度吸収されるが、分岐溝５ａの筐体幅方向への距離が大きい場合は、図１（ロ）に示すように、穴Ｂを筐体幅方向に長穴にしておく、こうすることで、ネジ６をナット７に螺合する際のネジ６の筐体幅方向への移動がスムーズに行われる。この穴Ｂの長径は発熱体１のガイドピン２が分岐溝５ａを移動する筐体幅方向と同じ距離に設定される。

ナット７は、ネジ穴Ｃ、Ｃ’が設けられたＵ字状板バネ８の下側の穴Ｃ’上に固着されている。板バネ８はＵ字状に成形してあるので、突起部４ａに係止させておくことができ、ネジ６をナット７に容易に螺合できる。ここでナット７はその外径が穴Ｂの幅（短径）より小さく、ブラケット突起部４ａの穴Ｂ内に位置する。このように、ナット７の外径を穴Ｂの幅（短径）より小さくしておくと、ナット７は穴Ｂ内を筐体幅方向に容易に移動できる。

ナット７は、ネジ穴Ｃが設けられたフラットな板バネのネジ穴Ｃ上に固着させても良い。またナット７の外径を穴Ｂの幅（短径）より大きくして、板バネを用いない方法も適用できる。図１（イ）で、９は、発熱体１が押圧され熱的に接合している筐体側壁部内面３ｂの背側の外面３ｃに設けられた放熱フィンである。

次に、本発明の放熱構造の組立方法を、図２（イ）、（ロ）を参照して具体的に説明する。
図２（イ）に示すように、筐体３内に配設したブラケット４の左右両側に設けた２個の溝５、５に、発熱体１の左右両側面に設けた２個のガイドピン２、２をそれぞれ嵌め込み、２個のガイドピン２、２をそれぞれ溝５、５に沿って降下させ、２個のガイドピン２、２を２個の分岐溝５ａ、５ａの上部に位置させる。ここで、対向する発熱体１の放熱面１ｂと筐体側壁部内面３ｂとは平行である。

次にブラッケット４の突起部４ａにＵ字状板バネ８を嵌め込み、４個の穴Ａ、Ｃ、Ｂ、Ｃ’を合致させ、前記合致させた４個の穴にネジ６を通し、ネジ６をナット７に螺合させる。螺合を進めると、分岐溝５ａが下方に傾斜しているため、発熱体１は筐体３の内面３ｂ方向に進行し、図２（ロ）に示すように、筐体の内面３ｂに熱的に接合する。ここでブラケット突起部４ａのネジ穴Ｂが筐体３の幅方向に径が大きい長穴なのでネジ６は筐体３の幅方向に容易に移動する。突起部１ａ、４ａが相互に締結したあと、さらに螺合を進めて板バネ８にバネ力を生じさせておくと螺合のゆるみが防止される。

その後、発熱体１のコネクタ１ｃに電線束１０のコネクタ１０ａを接続し、次いで筐体３に蓋１１を取り付ける。筐体３と蓋１１間はゴムパッキン１２により、電線束１０と蓋１１間はゴムグロメット１３により、いずれも水密に封止される。

このようにして組み立てた放熱構造から発熱体１を取り出すには、蓋１１を外し、コネクタ１０ａを抜き、ネジ６をナット７から外し、発熱体１を引き上げればよい。従って、筐体１１を取り出す必要がなく、発熱体１の保守、点検、交換などが容易に行える。

本発明において、ブラケット４は、金属板のプレス成形或いはダイキャスト、プラスチックのインジェクション成型などにより作製できる。

本発明において、ブラケットを筐体内に配設するには、例えば、ブラケットを筐体内壁面にスポット溶接、超音波溶接などにより接合して行う。その他、筐体と一体に成型することもできる。

本発明において、ナットを板バネに固着するには、例えば、ナットを板バネにスポット溶接、超音波溶接などにより接合して行う。

本発明において、発熱体がプリント基板などの電子装置の場合、発熱源（半導体素子など）の搭載面を、筐体側壁部内面に熱的に接合させると、冷却がより効率よくなされる。

本発明の放熱構造は、例えば、発熱体が回路基板のような板状体の場合、筐体も板状となり、この板状筐体は開口部を上にして縦に配置するので、筐体はエンジンルーム内の部品間の狭い空間に容易に配置することができる。

本発明の放熱構造の実施形態を示す（イ）斜視分解説明図、（ロ）ナット部分の斜視説明図である。 本発明の放熱構造の実施形態を示す（イ）組立途中の側面説明図、（ロ）組立後の側面説明図である。

符号の説明

１ 発熱体（電子装置）
１ａ 発熱体の突起部
１ｂ 発熱体の放熱面
１ｃ 発熱体のコネクタ
２ 発熱体の両側に設けられたガイドピン
３ 筐体
３ａ 筐体側壁部
３ｂ 筐体側壁部内面
３ｃ 筐体内面３ｂの背側の外面
４ ブラケット
４ａ ブラケットの突起部
５ ブラケットの両側に設けられた溝
５ａ 分岐溝
６ ネジ
７ ナット
８ Ｕ字状板バネ
９ 放熱体（放熱フィン）
１０ 電線束
１０ａ電線束のコネクタ
１１ 筐体の蓋
１２ ゴムパッキン
１３ ゴムグロメット

Claims (4)

1. 筐体内に、発熱体が前記筐体内面に押圧され熱的に接合して収容されており、前記発熱体を前記筐体内面に押圧する操作は、前記筐体内面の法線と直交する方向から行われ、前記発熱体の左右両側にそれぞれガイドピンが発熱体の上下方向に所定間隔を開けて少なくとも２個設けられ、前記筐体内にブラケットが配設され、前記ブラケットの左右両側に前記ガイドピンを筐体内に案内するための溝が設けられ、前記溝の所要箇所に分岐溝が設けられ、前記分岐溝は発熱体が熱的に接合する筐体側壁部の内面に向け下方に傾斜しており、前記ガイドピンはいずれも前記分岐溝に位置しており、前記発熱体の左右両側上方にそれぞれネジを通す穴Ａを備えた突起部が設けられ、前記ブラケットの左右両側上方にそれぞれネジを通す穴Ｂを備えた突起部が設けられ、前記２個の穴Ａ、Ｂは合致され、前記合致された２個の穴Ａ、Ｂにネジが通され、前記ネジはナットで螺合されて前記両突起部が相互に締結されていることを特徴とする発熱体の放熱構造。
2. 前記発熱体が押圧され熱的に接合している筐体内面が前記筐体側壁部の内面であり、前記発熱体を押圧する操作が前記筐体上部方向から行われることを特徴とする請求項１記載の発熱体の放熱構造。
3. 前記発熱体が押圧され熱的に接合している前記筐体側壁部内面の背側の外面に放熱体が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の発熱体の放熱構造。
4. 前記穴Ｂは筐体幅方向の径が大きい長穴であり、前記ナットが板バネ上に固着されており、前記板バネには、ネジを通す穴Ｃが設けられ、前記ナットは前記ブラケット突起部のネジを通す穴Ｂ内に位置しており、前記板バネは前記ブラケット突起部のネジを通す穴Ｂの下側に位置していることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発熱体の放熱構造。
   

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