JP6813197B2 - 放熱構造体 - Google Patents

Description

本発明は、放熱構造体に関する。

電子機器等の筐体の内部にある発熱部を放熱させる放熱構造体が知られている。特許文献１には、放熱構造体において、筐体の内部に配置された発熱部と、筐体の外に配置され空気が流れる空気通路と、発熱部と空気通路とを接続するヒートパイプなどの棒状の熱輸送部材と、を備える構成が開示されている。また、特許文献１において、熱輸送部材の空気通路に位置する部分において、熱輸送部材が延びる方向に沿って複数のフィンが並んで配置されている構成が開示されている。

特開２００８−１６５６９９号公報

特許文献１のように筐体の内部と外部とを熱輸送部材で接続する放熱構造体の構成を屋外に設置する装置に適用する場合、防水処理が不可欠となる。特許文献１には、開示された放熱構造体を屋外の装置に適用することに関する記載はない。特許文献１に開示された放熱構造体を屋外の装置に適用する場合、防水処理として、棒状の熱輸送部材を筐体の内部から外部に向けて突出させるための貫通穴と、熱輸送部材と、の隙間を防水のためのシーリング剤で埋めるようにすることが考えられる。しかしながら、放熱構造体を屋外に設置する装置に後付けで設置する場合、筐体の外部から当該隙間にシーリング剤を注入することになるが、当該隙間は非常に狭いので、シーリング剤が当該隙間にうまく行き渡らず、十分な防水性能が得られないという問題がある。つまり、特許文献１に開示された放熱構造体を、防水が必要な装置に後付けで設置するのは非常に困難である。

本開示の目的は、上述した課題を鑑み、防水が必要な装置に後付けで容易に装着することができる放熱構造体を提供することにある。

本発明の第１の態様にかかる放熱構造体は、筐体の内部に配置された発熱部からの熱を受ける第１放熱部と、棒状で、一端部には前記第１放熱部が配置され、前記第１放熱部からの熱を他端部へ輸送する熱輸送部材と、前記他端部に並んで配置された複数のフィンからなる第２放熱部と、前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に配置され、前記熱輸送部材を通す貫通穴が形成され、前記第１放熱部の側には平面を有し、前記平面にはガスケットを配置するための箇所が設けられている固定部材と、を備え、前記熱輸送部材と前記貫通穴との隙間には防水のためのシーリング剤が充填されている。

本発明により、防水が必要な装置に後付けで容易に装着することができる。

実施の形態１にかかる放熱構造体の構造について説明する模式図である。 実施の形態２にかかる放熱構造体の構造について説明する斜視図である。 実施の形態２にかかる放熱構造体の構造について説明する斜視図である。 実施の形態２にかかる放熱構造体の固定部材の平面における熱輸送部材の近傍において施す防水処理について説明するための模式図である。 実施の形態２にかかる放熱構造体の固定部材の平面における熱輸送部材の近傍において施す防水処理について説明するための模式図である。 装置の筐体に実施の形態２にかかる放熱構造体を取り付けする様子について示す斜視図である。 装置の筐体に実施の形態２にかかる放熱構造体の固定部材における第２放熱部の側の平面に拡張部材を取り付けた状態を示す模式図である。 比較例にかかる放熱構造体の防水構造について説明する模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、図に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

［実施の形態１］
以下、実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１にかかる放熱構造体１の構造について説明する模式図である。図１に示すように、放熱構造体１は、第１放熱部３と、熱輸送部材４と、第２放熱部５と、固定部材６と、を備えている。

第１放熱部３は、筐体８の内部に配置された発熱部２からの熱を受ける。熱輸送部材４は、棒状で、一端部には第１放熱部３が配置され、第１放熱部３からの熱を他端部へ輸送する。第２放熱部５は、熱輸送部材４の他端部に並んで配置された複数のフィン５ａからなる。固定部材６は、第１放熱部３と第２放熱部５との間に配置されている。固定部材６は、熱輸送部材４を通す貫通穴６ａが形成され、第１放熱部３の側には平面６ｃを有し、平面６ｃにはガスケットを配置するための箇所６ｂが形成されている。熱輸送部材４と貫通穴６ａとの隙間には防水のためのシーリング剤が充填されている。

このように構成することで、防水が必要な装置に後付けで容易に装着することができる。

［実施の形態２］

以下、実施の形態２について説明する。
実施の形態２にかかる放熱構造体は、屋外に設置する、防水が必要な装置としての電子機器（例えば、通信装置や電源など）に好適である。

図２及び図３は、実施の形態２にかかる放熱構造体１０１の構造について説明する斜視図である。図２はＸ軸のマイナスからプラスに向かう方向から視た斜視図、図３はＸ軸のプラスからマイナスに向かう方向から視た斜視図である。図２及び図３に示すように、放熱構造体１０１は、第１放熱部１０３と、熱輸送部材１０４と、第２放熱部１０５と、固定部材１０６と、を備えている。

第１放熱部１０３は、筐体１０８の内部に配置された発熱部１０２からの熱を受ける。発熱部１０２は、例えば電子基板である。第１放熱部１０３は、板状で、銅やアルミニウムなどの熱伝導率が高い部材で形成され、発熱部１０２からの熱を受けるために発熱部１０２に接触させる。

熱輸送部材１０４は、棒状で、一端部には第１放熱部１０３が配置され、第１放熱部１０３からの熱を他端部へ輸送する。熱輸送部材１０４は、例えばヒートパイプである。ヒートパイプは、パイプ状の容器の中に少量封入された作動液体の相変化（蒸発・凝縮）により熱を輸送する一般的なものである。一般的なヒートパイプには、熱伝導率が非常に高い（５０００〜３００００Ｗ／ｍ・Ｋ）、作動させるために外部動力を必要としない、熱の応答性が高い、可動部を持たない、といった特徴がある。なお、熱輸送部材１０４は、ヒートパイプに限らず、内部に冷媒を循環させる銅管などであってもよい。熱輸送部材１０４の個数は冷却したいデバイスの発熱量や周囲の環境より最適化される。

熱輸送部材１０４の筐体１０８の内部にある部分の一部が、第１放熱部１０３の表面に形成された嵌込溝１０３ａに嵌め込まれている。第１放熱部１０３と熱輸送部材１０４との固定は、例えばはんだで行う。具体的には、第１放熱部１０３と熱輸送部材１０４を、熱輸送部材１０４と嵌込溝１０３ａとの間にクリームはんだを配置した状態でリフロー炉に入れる。そして、リフロー炉で加熱し、クリームはんだを溶かして熱輸送部材１０４と第１放熱部１０３とを接合する。

第２放熱部１０５は、熱輸送部材１０４の他端部に並んで配置された複数のフィン１０５ａからなる。フィン１０５ａの材質は、一般的にアルミニウムを選定するが、銅を選定してもよい。フィン１０５ａと熱輸送部材１０４の固定は、はんだ、かしめ、ロウ付けなどで行う。

固定部材１０６は、第１放熱部１０３と第２放熱部１０５との間に配置されている。固定部材１０６は、熱輸送部材１０４を通す貫通穴１０６ａが形成され、第１放熱部１０３の側には平面１０６ｃを有している。すなわち、固定部材１０６は、板状の部材で、貫通穴１０６ａは第１放熱部１０３の側の平面１０６ｃから第２放熱部１０５の側の平面１０６ｄに貫通している。平面１０６ｃには、Ｏリングを配置するための溝１０６ｂが形成されている。また、固定部材１０６には、固定部材１０６を筐体にネジ止めするためのネジ挿入穴１０６ｅが複数形成されている。固定部材１０６の材質は、ネジの締め付け力、Ｏリングの反力に耐えうる部材、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属や、カーボンなどを含有させて強度を高めた樹脂である。

図４及び図５は、固定部材１０６の平面１０６ｃにおける熱輸送部材１０４の近傍において施す防水処理について説明するための模式図である。図４に示すように、熱輸送部材１０４と貫通穴１０６ａとの隙間には、防水のためのシーリング剤が充填される。第１放熱部１０３に形成された嵌込溝１０３ａにおける固定部材１０６の近傍には熱輸送部材１０４の両側にへり１０７が立設されている。

図４に示すように熱輸送部材１０４と貫通穴１０６ａとの隙間にシーリング剤が注入されると、当該隙間からへり１０７の側へシーリング剤が漏れ出す。そして、図５に示すように、熱輸送部材１０４の両側に立設されたへり１０７の間の部分１０７ａにもシーリング剤が充填される。さらに、熱輸送部材１０４と嵌込溝１０３ａとの隙間にもシーリング剤が充填される。このようにすることで、放熱構造体１０１を屋外に設置する装置に適用する場合に、熱輸送部材１０４を伝って水が筐体１０８の内部へと侵入することを良好に抑制することができる。

図６は、装置の筐体１０８に放熱構造体１０１を取り付けする様子について示す斜視図である。図６に示すように、放熱構造体１０１は筐体１０８の面１０８ａに形成された開口１１２に挿入される。固定部材１０６の第１放熱部３の側の平面１０６ｃに形成された溝１０６ｂにはガスケットとしてのＯリング１０９が配置される。筐体１０８の面１０８ａにおける、固定部材１０６に形成されたネジ挿入穴１０６ｅに対応する位置にはネジ穴が形成され、固定部材１０６と筐体１０８の平面１０６ｃはネジにより締結される。固定部材１０６の溝１０６ｂに配置されたＯリング１０９は、固定部材１０６が筐体１０８の平面１０６ｃにネジ止めされた状態で、平面１０６ｃに形成されたＯリング面１１３に当接する。なお、Ｏリング面１１３は、Ｏリング１０９と接触させたときに筐体１０８の内部への水の浸入を防止できる程度の面粗さであればよい。上述したように、固定部材１０６は、剛体と見なすことができる強度の高い部材で形成されている。このため、固定部材１０６と筐体１０８の平面１０６ｃとをＯリング１０９を間に挟んでネジ締結することで、筐体１０８の内部の防水性や対候性が保たれる。

図７は、固定部材１０６における第２放熱部１０５の側の平面１０６ｄに拡張部材を取り付けた状態を示す模式図である。図７に示すように、平面１０６ｄには、拡張部材としてのボス１１５が取り付けられている。ボス１１５の先端にはネジ山が形成され、平面１０６ｄに形成されたネジ穴１０６ｆにねじ込まれる。平面１０６ｄにボス１１５を取り付けることによって、冷却ファンなどの他の部材を取り付けすることができる。また、平面１０６ｄには、拡張部材として、第２放熱部１０５に配置された複数のフィン１０５ａを、飛び石や虫などから保護する保護部材を取り付けすることもできる。保護部材は、例えば網状の板である。このように、放熱構造体１０１が、ネジの締め付け力やＯリングの反力にも耐えうる部材で形成された固定部材１０６を有することにより、放熱構造体１０１に様々な拡張部材を実装することが可能になる。

［比較例にかかる放熱構造体の問題点について］
次に、比較例にかかる放熱構造体の防水構造の問題点について説明する。図８は、比較例にかかる放熱構造体５０１の防水構造について説明する模式図である。図８に示すように、放熱構造体５０１は、発熱部５０２と、第１放熱部５０３と、熱輸送部材５０４と、第２放熱部５０５と、固定部材５０６と、を備えている。

放熱構造体５０１を屋外に設置する装置に後付けで設置する場合、筐体５０８に貫通穴５０８ａを形成し、第１放熱部５０３の設けられた熱輸送部材５０４の一端部分を筐体５０８の外部から内部に挿入する。また、防水処理として、棒状の熱輸送部材５０４を筐体５０８の内部から外部に向けて突出させるための貫通穴５０８ａと、熱輸送部材５０４と、の隙間５０９を防水のためのシーリング剤で埋める必要がある。シーリング剤は、筐体５０８の外部から隙間５０９に注入することになるが、隙間５０９は狭いので、シーリング剤が隙間５０９にうまく行き渡らず、十分な防水性能が得られないという問題がある。

比較例の構成に対し、実施の形態１及び２にかかる放熱構造体の構成では、筐体に取り付けする前に、熱輸送部材と、固定部材に形成した貫通穴と、の隙間に防水のためのシーリング剤を充填する。このため、当該隙間には第１放熱部の側と第２放熱部１０５の側の両側からシーリング剤を注入することができるので、シーリング剤が隙間に行き渡る。また、固定部材における第１放熱部の側の平面にはＯリングを配置するための溝が形成され、筐体の１面と固定部材とをネジ締結する。屋外に設置する装置に後付けで設置する場合、筐体の１面には第１放熱部が設けられた熱輸送部材の一端部分を挿入するための開口が形成される。固定部材１０６の溝に配置されたＯリングは、固定部材が筐体の１面にネジ止めされた状態で、当該１面に形成されたＯリング面に当接する。このようにすることで、実施の形態１及び２にかかる放熱構造体を防水が必要な装置に後付けで容易に装着することができる。固定部材は、ネジの締め付け力やＯリングの反力に耐えうる部材で形成されているので、固定部材と筐体の当該１面とをＯリングを間に挟んでネジ締結することで、筐体の内部の防水性や対候性が保たれる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

上記実施の形態では、第１放熱部が、発熱部に接触しており、熱伝導により発熱部からの熱を受ける構成について説明したがこれに限るものではない。例えば、第１放熱部が、並んで配置された複数のフィンを有し、熱伝達により発熱部からの熱を受ける構成であってもよい。つまり、第１放熱部を、第２放熱部と同様の構成としてもよい。第１放熱部がフィンを有する構成である場合、第１放熱部１０３が発熱部に接触させる板状の部材である場合と比べて、配置の自由度が高く、より容易に既成の装置に後付けすることができる。

１、１０１ 放熱構造体
２、１０２ 発熱部
３、１０３ 第１放熱部
４、１０４ 熱輸送部材
５、１０５ 第２放熱部
５ａ、１０５ａ フィン
６、１０６ 固定部材
６ａ、１０６ａ 貫通穴
６ｂ ガスケットを配置するための箇所
６ｃ 平面
８、１０８ 筐体
１０３ａ 嵌込溝
１０６ａ 貫通穴
１０６ｂ 溝
１０６ｃ、１０６ｄ 平面
１０６ｅ ネジ挿入穴
１０９ Ｏリング
１１２ 開口
１１３ Ｏリング面
１１４ ネジ穴
１１５ ボス

Claims (6)

1. 筐体の内部に配置された発熱部からの熱を受ける第１放熱部と、
   棒状で、一端部には前記第１放熱部が配置され、前記第１放熱部からの熱を他端部へ輸送する熱輸送部材と、
   前記他端部に並んで配置された複数のフィンからなる第２放熱部と、
   前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に配置され、前記熱輸送部材を通す貫通穴が形成され、前記第１放熱部の側には平面を有し、前記平面にはガスケットを配置するための箇所が設けられている固定部材と、を備え、
   前記熱輸送部材と前記貫通穴との隙間には防水のためのシーリング剤が充填されている、放熱構造体。
2. 前記熱輸送部材はヒートパイプである、請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記固定部材には、前記筐体にネジ止めするためのネジ止め用貫通穴が形成されている、請求項１または２に記載の放熱構造体。
4. 前記固定部材には、送風ファンを取り付けするためのボスが取り付けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の放熱構造体。
5. 前記固定部材には、前記第２放熱部を保護するための保護部材が取り付けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱構造体。
6. 前記筐体は、屋外に設置する電子機器の筐体である、請求項１から５のいずれか一項に記載の放熱構造体。