WO2007010655A1 - 車載機器の放熱構造 - Google Patents

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heat
pipe
housing
vehicle device
dissipation structure
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Yasuo Saitou
Takashi Kobayashi
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
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    • H05K7/20336—Heat pipes, e.g. wicks or capillary pumps
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    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20881—Liquid coolant with phase change

Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation structure for an in-vehicle device that efficiently dissipates heat from an electronic device housing mounted on a vehicle to the outside.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-51170
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-87961
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-57492
  • PCs and other devices are assumed to be used at room temperature (about 0 to 50 ° C), even when using heat pipes as heat conducting members, they can be used simply as a bridge between the heat source and the cooling part.
  • the internal working fluid may freeze and cracks may occur in the pipe wall of the heat pipe, so it is necessary to devise measures to maintain the sealed structure of the heat pipe in order to improve heat transport performance There was a problem that.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has a high cooling performance in the housing, can be compactly mounted, and has low reliability of electronic devices due to the entry of dust.
  • the purpose is to obtain an inexpensive on-vehicle equipment heat dissipation structure that can prevent lowering and reduce the noise level.
  • the heat dissipation structure for an in-vehicle device is similar to the heat dissipation structure for a vehicle device that releases heat from a heat source disposed in the housing to the outside of the housing via a heat pipe, so that the heat source becomes a heat pipe.
  • it is arranged in the lower part in the direction of gravity, and the heat pipe is embedded in the housing.
  • the heat dissipation structure for an in-vehicle device is similar to the heat dissipation structure for a vehicle device that releases heat from a heat source arranged in the housing to the outside of the housing via the heat pipe, and the heat source is against the heat pipe.
  • the heat pipe and the heat radiating fin connected to the heat pipe are installed outside the housing, and the heat radiating fin is provided at the exhaust port of the cooling fan.
  • the heat dissipation structure for an in-vehicle device is the same as the heat dissipation structure for a vehicle device that releases heat from a heat source arranged in the housing to the outside of the housing through a heat pipe, and the heat pipe is attached to the housing. It is designed to dissipate heat by thermally contacting a liquid cooling tube on the vehicle side provided outside.
  • the heat source is arranged in the lower part of the direction of gravity with respect to the heat pipe, and the heat pipe is embedded in the casing, so that the thermal contact effect is increased and the volume expansion at the time of freezing of the working fluid is caused. There is an effect that the crack of the pipe wall of the heat pipe can be prevented.
  • the present invention provides a heat source disposed below the heat pipe in the direction of gravity with respect to the heat pipe.
  • Eve and radiating fins connected to this heat pipe are installed outside the housing, and radiating fins are installed at the exhaust port of the cooling fan, so the internal temperature rise is suppressed and exhaust heat is released directly to the outside with high-speed airflow. This makes it possible to reduce the influence of high-temperature air accumulation inside the housing.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 shows a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 3 (a) is a perspective view of the whole
  • FIG. 3 (b) is an image of the back side of a heat sink with small fins.
  • FIG. 4 shows a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 4 (a) is a perspective view of the whole
  • FIG. 4 (b) is an image of the back side of a heat sink with large fins.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a side view thereof.
  • a groove is formed in advance in a rear panel (hereinafter referred to as a housing rear panel) 1 made of a metal die cast, for example, an aluminum die cast, and a heat pipe 2 is embedded as a heat transport promoting means.
  • the large heat source 3 such as a power amplifier 3, that is, the evaporation part of the heat noise 2 is arranged so as to be below the gravitational direction with respect to the heat dissipation part, that is, the condensation part of the heat pipe 2.
  • a cooling fan 4 is provided at a predetermined portion of the housing rear panel 1.
  • the heat pipe 2 since the heat pipe 2 is installed at the top and bottom in a substantially bottom heat structure, as shown in Fig. 2, the working fluid (water etc.) 5 of the heat pipe 2 is Accumulate near heat source 3.
  • the housing rear panel 1 covers the heat pipe 2 so that no cracks are generated in the heat pipe 2 due to the volume expansion of the hydraulic fluid 5.
  • the hydraulic fluid 5 since the hydraulic fluid 5 accumulates under the heat pipe 2 due to gravity, only the lower side needs to be covered.
  • a groove is formed in advance in the aluminum die cast of the housing rear panel 1, and the heat pipe 2 is embedded therein, so that the heat pipe 2 and its heat radiation destination
  • the heat contact effect with the aluminum die-casting of the rear panel 1 is increased, and cracking of the pipe wall of the heat pipe 2 due to volume expansion (cycle fatigue) when the hydraulic fluid 5 is frozen can be prevented.
  • the embedding area in the groove is a force that is effective only in the reservoir portion of the hydraulic fluid 5 that hits the lower part in the direction of gravity. If the entire area is completely embedded, the pressure reliability and thermal contact performance are further increased and the effect is increased. In addition, when the whole is completely embedded, it is possible to cope even when the hydraulic fluid 5 moves to another part due to the posture change.
  • FIG. 3 shows a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a heat sink with a small fin and a heat pipe are integrated
  • FIG. FIG. 3 (b) is an overall perspective view
  • FIG. 3 (b) is a perspective view showing an image of the back side of the finned heat sink.
  • the small fins are installed inside the housing rear panel 1.
  • parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 3 shows a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a heat sink with a small fin and a heat pipe are integrated
  • FIG. 3 (b) is an overall perspective view
  • FIG. 3 (b) is a perspective view showing an image of the back side of the finned heat sink.
  • the small fins are installed inside the housing rear panel 1.
  • the housing rear panel 1, the small finned heat sink 6 and the heat pipe 2 are integrated into a module.
  • the same effect can be achieved even if the fin is integrally formed with the casing rear panel 1 or a separate part is installed later.
  • the housing rear panel 1, the heat sink 6 with small fins, and the heat pipe 2 are integrated as a module, that is, the cooling member and the housing strength member are combined and integrated.
  • Optimized metal materials (thinning) by 'integrated modularization' enables low cost.
  • FIG. 4 shows a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • a heat sink with a large fin and a heat pipe are integrated
  • FIG. 4 (b) is a perspective view showing the back side image of the heat sink with fins.
  • the large fins are installed inside the housing rear panel 1.
  • FIG. 4 portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the housing rear panel 1, the heat sink 7 with large fins, and the heat pipe 2 are integrated as a module, that is, the cooling member and the housing strength member are combined to be integrated.
  • Optimized metal materials (thinning) by 'integrated modularization' enables low cost.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • a heat pipe 2 that conducts heat from a large heat source 3 such as a power amplifier is installed outside the housing rear panel 1, and heat is dissipated immediately after the exhaust port of the cooling fan 4 (Fig. 1). Provide fins 8 and exhaust heat directly.
  • the heat pipe 2 is installed outside the housing rear panel 1, and the heat dissipating fin 8 is provided immediately after the exhaust port of the cooling fan 4, thereby increasing the internal temperature. This makes it possible to reduce heat and exhaust heat directly to the outside with a high-speed air flow, reducing the effects of high-temperature air accumulation inside the housing.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • a heat pipe 2 that conducts heat from a large heat source 3 such as a power amplifier is installed outside the housing rear panel 1, and a heat dissipation fin 8 is installed immediately after the exhaust port of the cooling fan (Fig. 1). Provide heat exhaust directly and provide heat radiating fins 9 on the outside of the chassis rear panel 1.
  • the heat pipe 2 is installed outside the housing rear panel 1, and the heat radiating fin 8 is provided immediately after the exhaust port of the cooling fan 4, and the housing rear panel.
  • the heat radiating fins 9 are provided on the outside of 1, the influence of high temperature air accumulation inside the housing can be reduced, and heat radiation by convection and infrared radiation (radiation) outside the housing can be promoted.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • an air inlet (side slit) 10 is provided in the side chassis of the housing, and the outside air is heated in the direction of the arrow a along the inner wall of the housing rear panel 1 when it is heated by heat generated inside the housing. Flow toward the cooling fan 4 (see Fig. 1). In this case, since the heat exchange efficiency is proportional to the temperature difference between the fluid and the solid, the exhaust heat effect is promoted.
  • an air inlet (side slit) 10 is provided in the side chassis of the casing, and cold air is directly taken in from the air inlet 10 so that the cold air is directly radiated from the heat sink.
  • the heat transfer amount is fixed to pass on the inner wall of the chassis rear panel 1 It increases in proportion to the temperature difference between body and fluid, improving heat exchange performance.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • an in-vehicle liquid cooling pipe (liquid cooling pipe in the vehicle) 12 such as an engine / rameter coolant is provided for the electronic device casing 11, and heat is transferred to the front of the casing 11.
  • Contact material (silicon rubber, etc.) 13 is provided.
  • a heat conduction member 14 such as a heat pipe or an L-shaped metal member (heat sink) and a mechanical device 15 and a substrate 16 are provided in the housing 11, and a substrate 16 is provided on the heat conduction member 14 of the substrate 16.
  • a heating element 17 is provided in the case.
  • the heat generated inside the casing 11 is transported and exposed to the outside of the casing 11 by a member having high thermal conductivity, that is, the heat conducting member 14, and the liquid cooling pipe or liquid cooling pipe 12 outside the casing 11 (vehicle side).
  • a member having high thermal conductivity that is, the heat conducting member 14, and the liquid cooling pipe or liquid cooling pipe 12 outside the casing 11 (vehicle side).
  • a so-called indirect liquid cooling structure that dissipates heat by making thermal contact with equipment that has a cooling effect such as
  • the heat source inside the casing 11 is transported by the heat conducting member 14 and is concentrated on the surface of the casing 11 for the electronic device to be liquid-cooled on the vehicle side.
  • Concentrated exhaust heat through the pipe 12, that is, exhaust heat directly without confining large heat generation inside, can reduce the ventilation rate in the case 11 and reduce the reliability of the equipment due to the entrance of dust. The problem can be reduced and at the same time the noise level can be reduced.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • parts corresponding to those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the structure is such that if the in-vehicle device is mounted at a predetermined position such as the in-vehicle console portion, the liquid cooling pipe and the heat radiation surface of the device can be in good contact (thermal contact) at that time. .
  • the installation structure that maintains the contact pressure that allows the equipment heat release surface and the liquid cooling pipe in the vehicle to be in good contact (thermal contact pressure) can be maintained.
  • thermal contact pressure a predetermined installation position (such as an in-vehicle console) of the electronic device, and finally tightened and fixed with a screw spring mechanism to secure the interior of the vehicle. Form that liquid cooling pipe and equipment to be cooled closely State is desirable.
  • an in-vehicle liquid cooling pipe (liquid cooling pipe in the vehicle) 12 such as engine radiator liquid is provided for the electronic device casing 11, and a heat transfer contact material ( (Silicon rubber, etc.) 13 is provided.
  • a heat conduction member 14 such as a heat pipe or an L-shaped metal member (heat sink) and a mechanical device 15 and a substrate 16 are provided in the housing 11, and a substrate 16 is provided on the heat conduction member 14 of the substrate 16.
  • a heating element 17 is provided in the case.
  • the arrow b indicates the slot insertion direction
  • the arrow c indicates the console slot insertion direction.
  • the heat pipe, that is, the heat conduction member 14 and the liquid cooling are shown.
  • a contact pressure maintaining structure is provided as a contact pressure maintaining means for thermally adhering the pipe, that is, the liquid cooling pipe 12 in the vehicle, and if necessary, a screw panel mechanism is used for fastening and adhesion.
  • the indirect liquid cooling is performed strongly by increasing the adhesion between the heat conducting member 14 and the liquid cooling pipe 12 in the vehicle.
  • a fan is not required and can be sealed, making the system quiet and achieving high reliability.
  • the position of the heat source (heat conducting member 14) can be precisely aligned with the cooling point (vehicle side liquid cooling pipe).
  • this structure will be indispensable for cooling in-vehicle electronic devices that are required to have higher functionality and smaller size.
  • the liquid cooling pipe 2 on the vehicle side may be other cooling equipment such as an air cooling duct or an external fan depending on the heat load.
  • FIG. 10 is a side view showing a heat dissipation structure for an in-vehicle device according to Embodiment 9 of the present invention.
  • the liquid cooling pipe in the vehicle in Embodiment 8 and the device to be cooled force S are in close contact with each other.
  • the positional relationship (clearance) between the electronic device and the liquid-cooled tube is set to a size range in which contact pressure is generated, and the device is finally fixed with screw pressure (or panel pressure).
  • a rectangular electronic device 18 is a force having a front surface 18a and a rear surface 18b.
  • a circular liquid-cooled tube that is, a liquid-cooled pipe (circular tube) in the vehicle, on the rear surface 18b side of the electronic device 18 is shown.
  • 19 is provided, and a heat transfer cold block 20 is provided as a heat transfer metal member such as aluminum or copper between the rear surface 18b and the liquid cooling pipe 19 to absorb the difference in shape and to transfer heat.
  • a portion where the heat transfer cold block 20 is in contact with the rear surface 18b is provided with a heat transfer contact pressure maintaining portion (necessary portion) 21, which is a heat conducting rubber, for example, a silicon rubber, if necessary.
  • a heat transfer sheet such as the above may be interposed. In this way, if a heat transfer sheet such as silicon rubber is interposed between the cold block 20 and the rear surface 18b of the electronic device 18 and fastened, the reaction force due to the elastic deformation (collapse) increases the contact pressure. Is.
  • the contact cold block made of a metal block or the like is composed of a heat radiation surface (rectangular) of an electronic device and a liquid cooling pipe (circular pipe). ) Can be absorbed to promote intermediate heat transfer and more effectively mediate exhaust heat to the liquid-cooled pipe. In addition, good thermal contact is maintained through the outer wall of the enclosure, and powerful liquid cooling is performed indirectly. Silence ⁇ There is an advantage that high reliability can be realized. In the future, in order to cool in-vehicle electronic devices, which will be difficult to be air-cooled due to the increasing demand for higher functionality and downsizing, a high-performance cooling system that is optimal for the entire vehicle will be indispensable.
  • the liquid cooling pipe on the vehicle side may be other cooling equipment such as an air cooling duct or an external fan depending on the heat load.
  • the heat dissipation structure for an in-vehicle device has a high cooling performance in the housing and can be compactly mounted, and also prevents a decrease in the reliability of the electronic device due to the entry of dust. Moreover, it is suitable for lowering the noise level.

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Abstract

　筐体内に配置された熱源３からの熱をヒートパイプ２を介して筐体外に放出する車両機器の放熱構造において、熱源３がヒートパイプ３に対して重力方向の下部に配置され、ヒートパイプ３を筐体リアパネル１内に埋め込む。

Description

明 細 書
車載機器の放熱構造
技術分野
[0001] この発明は、車両に搭載されている電子機器筐体からの熱を外部に効率よく放熱 する車載機器の放熱構造に関するものである。
背景技術
[0002] 近時、電子機器のデジタル化や高性能化に伴い、発熱量は増加傾向にあり、特に 、車載機器では、表示機能'計算機能の高速ィ匕に伴う発熱量の増加が著しぐまた、 筐体の中心付近では十分な外気通風ができず、部品冷却が困難となっている。これ は、パーソナルコンピュータ (以下、 PCと云う）など民生機器でも同様の傾向である。 通常、車載機器では、筐体内の発熱量の増加'高密度実装化にも拘わらず、筐体 サイズは規格値 (コンソール取り付けの場合、 1DINZ2DINなどの規格)で決められ ており、多機能化に伴う搭載デバイス、部品数の増加にともなって、放熱のための空 気の通り道を確保するようにしている（例えば、特許文献 1および 2参照)。
また、特に、スピーカ出力を有する電子機器の場合、パワーアンプなど大型熱源が 存在し、ヒートシンクによる放熱を行う場合があるが、ヒートシンクの厚みや有効なフィ ン形状を確保するようにして ヽる（例えば、特許文献 3参照)。
[0003] 特許文献 1 :特開平 10— 51170号公報
特許文献 2：特開平 11— 87961号公報
特許文献 3：特開 2001 - 57492号公報
[0004] し力しながら、上記特許文献 1や上記特許文献 2に記載されているような従来技術 の場合には、 PCなどの民生機器を対象とした技術が主であり、筐体サイズの規格も 余裕があるため、熱源力 冷却ファンまでの有効な空気の通り道を確保することが前 提となっているが、車載機器の場合、十分空気が流れる空間を、ナビの規格化され た筐体内に設けるのは、困難なケースが多 、と 、う問題点があった。
[0005] また、上記特許文献 3に記載されているような従来技術の場合には、筐体内の空き スペースがないため、筐体内部に放熱のためのフィンを設けると逆に内部発熱がこも る可能性も考えられるという問題点があった。
さらに、 PCなどは使用温度範囲として常温 (0〜50°C程度）を想定しているため、 熱伝導部材としてヒートパイプを使用する場合でも単に熱源と冷却部との橋渡し的に 使用できるが、車載機器の場合、内部の作動液が凍結し、ヒートパイプの管壁に亀裂 が入ることも考えられるため、熱輸送性能の向上にカ卩えてヒートパイプの密閉構造を 維持するための工夫も必要であるという問題点があった。
[0006] この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、筐体内の冷却性 能が高くてコンパクト実装が可能で、また、塵芥の進入による電子機器の信頼性の低 下を防止し、しかも騒音レベルも低下できる安価な車載機器の放熱構造を得ることを 目的とする。
発明の開示
[0007] この発明に係る車載機器の放熱構造は、筐体内に配置された熱源からの熱をヒー トパイプを介して筐体外に放出する車両機器の放熱構造にぉ ヽて、熱源がヒートパイ プに対して重力方向の下部に配置され、ヒートパイプが筐体内に埋め込まれているも のである。
また、この発明に係る車載機器の放熱構造は、筐体内に配置された熱源からの熱 をヒートパイプを介して筐体外に放出する車両機器の放熱構造にぉ 、て、熱源がヒ ートパイプに対して重力方向の下部に配置され、ヒートパイプとこのヒートパイプに連 結された放熱フィンを筐体の外側に設置し、放熱フィンを冷却ファンの排気口に設け たものである。
また、この発明に係る車載機器の放熱構造は、筐体内に配置された熱源からの熱 をヒートパイプを介して筐体外に放出する車両機器の放熱構造にぉ 、て、ヒートパイ プを筐体の外部に設けられた車両側の液冷管に熱的に接触して放熱するようにした ものである。
[0008] この発明は、熱源をヒートパイプに対して重力方向の下部に配置し、ヒートパイプを 筐体内に埋め込むようにしたので、熱接触効果が増すとともに、作動液の凍結時の 体積膨張によるヒートパイプの管壁の亀裂を防止できるという効果がある。
また、この発明は、熱源をヒートパイプに対して重力方向の下部に配置し、ヒートパ イブとこのヒートパイプに連結された放熱フィンを筐体の外側に設置し、放熱フィンを 冷却ファンの排気口に設けたので、内部温度上昇を抑制し、高速気流で直接外部 へ排熱放出が可能となり、筐体内部への高温空気のこもりの影響を低減できるという 効果がある。
また、ヒートパイプを筐体の外部に設けられた車両側の液冷管に熱的に接触して放 熱するようにしたので、筐体内の通風量を低下し、塵芥の進入による機器の信頼性 低下の問題を減少し、併せて、騒音レベルも低下することができるという効果がある。 図面の簡単な説明
[0009] [図 1]この発明の実施の形態 1による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。
[図 2]この発明の実施の形態 1による車載機器の放熱構造を示す側面図である。
[図 3]この発明の実施の形態 2による車載機器の放熱構造を示し、図 3 (a)は、その全 体の斜視図、図 3 (b)は、小型フィン付ヒートシンクの裏側イメージを示す斜視図であ る。
[図 4]この発明の実施の形態 3による車載機器の放熱構造を示し、図 4 (a)は、その全 体の斜視図、図 4 (b)は、大型フィン付ヒートシンクの裏側イメージを示す斜視図であ る。
[図 5]この発明の実施の形態 4による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。
[図 6]この発明の実施の形態 5による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。
[図 7]この発明の実施の形態 6による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。
[図 8]この発明の実施の形態 7による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。
[図 9]この発明の実施の形態 8による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。
[図 10]この発明の実施の形態 9による車載機器の放熱構造を示す側面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形 態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態 1.
図 1は、この発明の実施の形態 1による車載機器の放熱構造を示す斜視図、図 2は その側面図である。 図 1および図 2において、金属ダイキャスト例えばアルミダイキャストからなる筐体の リアパネル (以下、筐体リアパネルという） 1にあらかじめ溝を形成し、熱輸送促進手段 としてヒートパイプ 2を埋め込む。この場合に、パワーアンプ等の大型熱源 3即ちヒート ノイブ 2の蒸発部が、その放熱部即ちヒートパイプ 2の凝縮部に対して、重力方向の 下部にあるように配置する。また、筐体リアパネル 1の所定の部分には、冷却ファン 4 が設けられている。
[0011] 本実施の形態の場合、実質的にボトムヒート構造で、上下にヒートパイプ 2を設置し ているため、図 2に示すように、ヒートパイプ 2の作動液 (水など） 5は、熱源 3近くに溜 まる。この状態で作動液 5が凍結した場合、作動液 5の体積膨張でヒートパイプ 2に亀 裂が発生しないように、筐体リアパネル 1でヒートパイプ 2を覆う構造としている。なお、 この場合、重力で作動液 5は、ヒートパイプ 2の下側に溜まるので、下側のみ覆えばよ い。
[0012] このようにして、本実施の形態では、筐体リアパネル 1のアルミダイキャストにあらか じめ溝を形成し、そこにヒートパイプ 2を埋め込むことで、ヒートパイプ 2と、その放熱先 である筐体リアパネル 1のアルミダイキャストとの熱接触効果が増すとともに、作動液 5 の凍結時の体積膨張 (サイクル疲労）によるヒートパイプ 2の管壁の亀裂を防止できる なお、ヒートパイプ 2の溝への埋め込み領域は、重力方向の下部に当たる作動液 5 の溜まり部分のみでも効果的である力 更に全体を完全に埋め込めば、より耐圧信 頼性や熱接触性能が増して効果が増す。また、全体を完全に埋め込んだ場合、姿勢 変化により作動液 5が別部位に移動場合でも対応が可能となる。
[0013] 実施の形態 2.
図 3は、この発明の実施の形態 2による車載機器の放熱構造を示し、本実施の形態 では、小型フィン付ヒートシンクとヒートパイプを一体ィ匕した場合であって、図 3 (a)は、 その全体の斜視図、図 3 (b)は、そのフィン付ヒートシンクの裏側イメージを示す斜視 図であり、図を見てわかるように、小型フィンは筐体リアパネル 1の内側に設置する。 なお、図 3において、図 1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略 する。 図 3において、筐体内の空間スペースに余裕のある場合、筐体リアパネル 1と小型 フィン付ヒートシンク 6とヒートパイプ 2を一体モジュール化する。なお、フィンは筐体リ ァパネル 1と一体成形しても、別部品をあとから設置しても同様の効果を実現できる。
[0014] このようにして、本実施の形態では、筐体リアパネル 1と小型フィン付ヒートシンク 6と ヒートパイプ 2を一体モジュールィ匕する、つまり、冷却部材と筐体強度部材を兼ね合 わせて一体化'統合モジュール化することで、金属材料最適化 (薄肉化） '低コストィ匕 が可能となる。
[0015] 実施の形態 3.
図 4は、この発明の実施の形態 3による車載機器の放熱構造を示し、本実施の形態 では、大型フィン付ヒートシンクとヒートパイプを一体ィ匕した場合であって、図 4 (a)は、 その全体の斜視図、図 4 (b)は、そのフィン付ヒートシンクの裏側イメージを示す斜視 図であり、図を見てわかるように、大型フィンは筐体リアパネル 1の内側に設置する。 なお、図 4において、図 1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略 する。
図 4において、筐体内の空間スペースに余裕のある場合、筐体リアパネル 1と大型 フィン付ヒートシンク 7とヒートパイプ 2を一体モジュール化する。なお、この場合も、フ インは筐体リアパネル 1と一体成形しても、別部品をあとから設置しても同様の効果を 実現できる。
[0016] このようにして、本実施の形態では、筐体リアパネル 1と大型フィン付ヒートシンク 7と ヒートパイプ 2を一体モジュールィ匕する、つまり、冷却部材と筐体強度部材を兼ね合 わせて一体化'統合モジュール化することで、金属材料最適化 (薄肉化） '低コストィ匕 が可能となる。
[0017] 実施の形態 4.
図 5は、この発明の実施の形態 4による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。 なお、図 5において、図 1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略 する。
図 5において、パワーアンプ等の大型熱源 3からの熱伝導を行なうヒートパイプ 2を 筐体リアパネル 1の外側に設置し、更に、冷却ファン 4 (図 1)の排気口の直後に放熱 フィン 8を設けて、直接排熱する。
[0018] このようにして、本実施の形態では、ヒートパイプ 2を筐体リアパネル 1の外側に設置 し、更に、冷却ファン 4の排気口の直後に放熱フィン 8を設けることで、内部温度上昇 を抑制でき、高速気流で直接外部へ排熱放出が可能になり、筐体内部への高温空 気のこもりの影響を低減できる。
[0019] 実施の形態 5.
図 6は、この発明の実施の形態 5による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。 なお、図 6において、図 1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略 する。
図 6において、パワーアンプ等の大型熱源 3からの熱伝導を行なうヒートパイプ 2を 筐体リアパネル 1の外側に設置し、更に、冷却ファン（図 1)の排気口の直後に放熱フ イン 8を設けて直接排熱するとともに、筐体リアパネル 1の外側に放熱フィン 9を設ける
[0020] このようにして、本実施の形態では、ヒートパイプ 2を筐体リアパネル 1の外側に設置 し、更に、冷却ファン 4の排気口の直後に放熱フィン 8を設け、また、筐体リアパネル 1 の外側に放熱フィン 9を設けることで、筐体内部への高温空気のこもりの影響を低減 できるとともに、筐体外の対流、赤外放射 (輻射)による放熱を促進することができる。
[0021] 実施の形態 6.
図 7は、この発明の実施の形態 6による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。 なお、図 7において、図 1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略 する。
図 7において、筐体の側面シャーシに吸気口（サイドスリット） 10を設け、筐体内部 の発熱で高温化して 、な 、冷た 、外気を筐体リアパネル 1の内壁に沿って矢印 aの 方向に冷却ファン 4(図 1参照)の方に向かって流れさせる。この場合、熱交換効率は 流体と固体の温度差に比例するため、排熱効果が促進する。
[0022] このようにして、本実施の形態では、筐体の側面シャーシに吸気口（サイドスリット） 1 0を設け、この吸気口 10から冷たい外気を取り込むことで、冷たい空気がダイレクトに 放熱板として機能する筐体リアパネル 1の内壁上を通過するために、熱伝達量が、固 体と流体の温度差に比例して増加し、熱交換性能が向上する。
[0023] 実施の形態 7.
図 8は、この発明の実施の形態 7による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。 図 8にお 、て、電子機器用の筐体 11に対してエンジン ·ラジェータ冷却液等の車 内液冷パイプ (車内の液冷管） 12が設けられ、この筐体 11の前面に伝熱接触材 (シリ コンラバー等） 13が設けられる。また、筐体 11内に例えばヒートパイプや L字型金属 部材 (ヒートシンク)等の熱伝導部材 14とメカデバイス 15が設けられると共に、基板 1 6が設けられ、この基板 16の熱伝導部材 14上に発熱素子 17が設けられる。
ここでは、筐体 11内部の発熱を熱伝導性の高い部材、即ち熱伝導部材 14で筐体 11外部へ輸送，表出し、筐体 11外部（車両側）の液冷管即ち液冷パイプ 12など冷 却効果のある設備へ熱的に接触させて放熱するいわゆる間接液冷構造とする。
[0024] このようにして、本実施の形態では、筐体 11内部の熱源を熱伝導部材 14で熱輸送 し、電子機器用筐体 11表面に熱集中'表出させ、車輛側の液冷パイプ 12を介して 集中排熱する、つまり大型発熱を内部にこもらせずに直接に排熱することで、筐体 1 1内の通風量を低下でき、塵芥の進入による機器の信頼性低下の問題を減少し、併 せて、騒音レベルも低下することができる。
[0025] 実施の形態 8.
図 9は、この発明の実施の形態 8による車載機器の放熱構造を示す斜視図である。 なお、図 9において、図 8と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略 する。
本実施の形態では、車内コンソール部等の所定の位置に車載機器を装着'設置す れば、その際に液冷パイプと機器放熱面の良好な密着 (熱接触）がとれるような構造 とする。
また、上記実施の形態 7における排熱システムを効果的に実現する上で、機器放 熱面と車内の液冷パイプの良好な密着 (熱接触圧）がとれるような接触圧を維持する 設置構造が効果的である。具体的には、電子機器の所定の設置位置 (車内コンソ一 ルなど）に電子機器のガイドレール、またはスロットを設けて、最終的にネジゃ丁ばね 機構で締め付けて固定することで、車内の液冷パイプと冷却対象機器が密着する形 態が望ましい。
[0026] 図 9において、電子機器用筐体 11に対してエンジン 'ラジェータ冷却液等の車内 液冷パイプ (車内の液冷管） 12が設けられ、筐体 11の前面に伝熱接触材 (シリコンラ バー等） 13が設けられる。また、筐体 11内に例えばヒートパイプや L字型金属部材（ ヒートシンク)等の熱伝導部材 14とメカデバイス 15が設けられると共に、基板 16が設 けられ、この基板 16の熱伝導部材 14上に発熱素子 17が設けられる。なお、図 9にお いて、矢印 bはスロット挿入の方向を示しており、また、矢印 cはコンソール 'スロット揷 入の方向を示しており、ここでは、ヒートパイプ即ち熱伝導部材 14と液冷管即ち車内 液冷パイプ 12を熱的に密着する接触圧維持手段としての接触圧維持構造をなし、 必要に応じてネジゃパネ機構を用 、て締結 ·密着を行なう。
[0027] このようにして、本実施の形態では、熱伝導部材 14と車内液冷パイプ 12の密着度 を増加させることにより、強力に間接液冷されるので、従来の筐体用の換気空冷ファ ンが不要となって密閉化が可能となり、システムの静音化 '高信頼性が実現される。ま た、ガイドレールやスロットを設けることで、冷却ポイント（車輛側液冷管）に対して、熱 源 (熱伝導部材 14)の位置を正確に合わせて密着させることができる。また、今後、 益々高機能化 ·小型化が要求される車載電子機器の冷却にはこうした構造が不可欠 となる。なお、車両側の液冷管 2は、熱負荷量に応じて、空冷ダクト、外部ファン等の 他の冷却設備でもよい。
[0028] 実施の形態 9.
図 10は、この発明の実施の形態 9による車載機器の放熱構造を示す側面図である 本実施の形態では、上記実施の形態 8における車内の液冷パイプと冷却対象機器 力 S密着する形態の実現方法として、電子機器と液冷管の位置関係 (クリアランス)を接 触圧が生じる寸法範囲とし、機器をネジ圧 (または、パネ圧)などで最終固定する構 造とするちのである。
また、円形の液冷管と矩形の電子機器の場合には、相互接触する面積が小さいた め、その中間に形状差異を吸収する熱伝達用の金属ブロック（コールドプレート）を介 在させればよい。 [0029] 図 10において、矩形の電子機器 18は、フロント面 18aとリア面 18bを有する力 こ の電子機器 18のリア面 18b側に円形の液冷管即ち車内の液冷パイプ（円管） 19が 設けられ、そして、リア面 18bと液冷パイプ 19の間に例えばアルミや銅等の熱伝達用 金属部材として熱伝達用コールドブロック 20を設けて、その形状差異を吸収し、熱伝 達を促進するようにする。このとき、熱伝達用コールドブロック 20がリア面 18bと接触 する部分には、伝熱接触圧維持部 (必要部） 21が設けられており、これは必要に応じ て熱伝導ラバー、例えばシリコンラバー等の伝熱シートを介在するようにしてもよい。 このように、シリコンラバー等の伝熱シートをコールドブロック 20と電子機器 18のリア 面 18bの間に介在させて締結すれば、その弾性変形 (つぶれ）による反力が接触圧 を増加するため効果的である。
[0030] このようにして、本実施の形態では、金属ブロック等で出来た接触用コールドブロッ ク、即ち熱伝達用コールドブロック 20は、電子機器の放熱面 (矩形）と液冷パイプ（円 管)の間の形状差異を吸収して伝熱を中間促進し、より効果的に液冷パイプへの排 熱を仲介することができる。また、筐体外壁を通じて良好な熱コンタクトが維持され、 強力に間接液冷されるので、機器筐体内に従来設置されて 、た換気空冷ファンが不 要となって密閉化が可能となり、システムの静音化 ·高信頼性が実現できる利点があ る。今後、ますますの高機能化'小型化要求力も空冷化が困難となる車載電子機器 の冷却には、車として全体最適な高性能冷却システムが不可欠となる。なお、車両側 の液冷管は、熱負荷量に応じて、空冷ダクト、外部ファン等の他の冷却設備でもよい 産業上の利用可能性
[0031] 以上のように、この発明に係る車載機器の放熱構造は、筐体内の冷却性能が高く てコンパクト実装が可能で、また、塵芥の進入による電子機器の信頼性の低下を防 止し、しかも騒音レベルも低下することに適している。

Claims

請求の範囲
[1] 筐体内に配置された熱源からの熱をヒートパイプを介して筐体外に放出する車両機 器の放熱構造において、
上記熱源が上記ヒートパイプに対して重力方向の下部に配置され、上記ヒートパイ プが上記筐体内に埋め込まれていることを特徴とする車載機器の放熱構造。
[2] 上記ヒートパイプは、上記筐体に予め形成された溝に埋め込まれ、その埋め込み領 域は、上記ヒートパイプの少なくとも重力方向の下部にあたる液留り部分を含むことを 特徴とする請求項 1記載の車載機器の放熱構造。
[3] 上記筐体内にフィン付きヒートシンクを設け、該ヒートシンクと上記筐体およびヒートパ イブを一体モジュール化したことを特徴とする請求項 1記載の車載機器の放熱構造。
[4] 上記筐体の側面シャーシに吸気口を設け、上記筐体内部の発熱で高温ィ匕してな 、 冷た 、外気を上記筐体内壁に沿って流すようにしたことを特徴とする請求項 1記載の 車載機器の放熱構造。
[5] 筐体内に配置された熱源からの熱をヒートパイプを介して筐体外に放出する車両機 器の放熱構造において、
上記熱源が上記ヒートパイプに対して重力方向の下部に配置され、上記ヒートパイ プと該ヒートパイプに連結された放熱フィンを上記筐体の外側に設置し、上記放熱フ インを上記冷却ファンの排気口に設けたことを特徴とする車載機器の放熱構造。
[6] 上記筐体の外側に、上記放熱フィンと隣接して別な放熱フィンを設置したことを特徴 とする請求項 5記載の車載機器の放熱構造。
[7] 上記筐体の側面シャーシに吸気口を設け、上記筐体内部の発熱で高温ィ匕して！/、な
Vヽ冷た 、外気を上記上記筐体内壁に沿って流すようにしたことを特徴とする請求項 5 記載の車載機器の放熱構造。
[8] 筐体内に配置された熱源からの熱をヒートパイプを介して筐体外に放出する車両機 器の放熱構造において、
上記ヒートパイプを上記筐体の外部に設けられた車両側の液冷管に熱的に接触さ せて放熱するようにしたことを特徴とする車載機器の放熱構造。
[9] 上記ヒートパイプと上記液冷管を熱的に密着する接触圧維持手段を設けたことを特 徴とする請求項 8記載の車載機器の放熱構造。
上記ヒートパイプの取り付けられた車載機器と上記液冷管の間にその形状の差異を 吸収する熱伝達用金属部材を設けたことを特徴とする請求項 8記載の車載機器の放 熱構造。
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