WO2020100447A1 - 放熱構造体 - Google Patents

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heat dissipation
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一馬 杉山
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Necプラットフォームズ株式会社
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    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20336Heat pipes, e.g. wicks or capillary pumps
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02Details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • HELECTRICITY
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Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation structure.
  • Patent Document 1 A heat dissipation structure that dissipates the heat generated inside the housing of electronic devices is known.
  • a heat generating portion arranged inside the housing, an air passage arranged outside the housing through which air flows, a heat pipe connecting the heat generating portion and the air passage, and the like.
  • a configuration including a rod-shaped heat transport member is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a plurality of fins are arranged side by side along a direction in which the heat transport member extends in a portion of the heat transport member located in the air passage.
  • Patent Document 1 When the structure of the heat dissipation structure that connects the inside and the outside of the housing with the heat transport member as in Patent Document 1 is applied to an apparatus installed outdoors, the rod-shaped heat transport member is directed from the inside to the outside of the housing. It is essential to waterproof the protruding parts. Patent Document 1 does not describe the application of the disclosed heat dissipation structure to an outdoor device. Therefore, regarding a waterproof structure of a portion where a rod-shaped heat transport member protrudes from the inside of the housing to the outside, There is no description.
  • the object of the present disclosure is to apply the configuration in which the inside and the outside of the housing are connected to each other by the heat transporting member and the heat inside the housing is radiated to the outside to the apparatus, It is an object of the present invention to provide a heat dissipation structure capable of suppressing water from entering the inside of the housing along the heat transport member.
  • a heat dissipation structure has a rod-shaped heat generating part provided inside a housing, an internal heat dissipation part provided inside the housing and receiving heat from the heat generating part. , Protruding from the inside of the housing to the outside of the housing, and having a part of a portion inside the housing fitted into a first groove formed on a surface of the internal heat dissipation portion, A heat transporting member for transporting the heat of the outside of the housing, an external heat dissipation portion including a plurality of fins arranged side by side in a part of a portion of the heat transporting member outside the housing, and the inside A through hole is formed between the heat dissipation part and the external heat dissipation part, the through hole for passing the heat transport member is formed, the first surface on the side of the internal heat dissipation part contacts the internal heat dissipation part, and the external heat dissipation part is formed.
  • a fixing member whose second surface on the side of is in contact with the external heat dissipation portion, the second surface facing the portion not covered by the external heat dissipation portion from the through hole.
  • a second groove is formed to extend, and a gap between the heat transport member and the through hole and the second groove are filled with a sealing agent for waterproofing.
  • the present invention when the configuration in which the inside and the outside of the housing are connected by the heat transporting member and the heat inside the housing is released to the outside is applied to the device installed outdoors, water is transmitted through the heat transporting member. It is possible to suppress the intrusion into the inside of the housing.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a structure of a heat dissipation structure according to the first embodiment. It is a schematic diagram explaining the structure of the heat dissipation structure concerning Embodiment 2. It is the arrow line view which looked at the assembly of the heat dissipation structure concerning Embodiment 2 from the direction of arrow B shown in Drawing 2.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the heat dissipation structure according to the second exemplary embodiment in which the vicinity of the heat transport member on the first surface of the fixing member is enlarged. It is an enlarged view which expanded the vicinity of the through hole in the 2nd surface of a fixed member. It is a schematic diagram explaining the part filled with the sealing agent for waterproofing in the 2nd surface of a fixing member.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the structure of the heat dissipation structure 1 according to the first embodiment.
  • the heat dissipation structure 1 includes a heat generating part 2, an internal heat dissipation part 3, a heat transport member 4, an external heat dissipation part 5, and a fixing member 6.
  • the heat generating part 2 is provided inside the housing 8.
  • the internal heat dissipation portion 3 is provided inside the housing 8 and receives heat from the heat generating portion 2.
  • the heat-transporting member 4 is rod-shaped and protrudes from the inside of the housing 8 to the outside of the housing 8, and a part of a portion inside the housing 8 is formed in the first heat dissipation member 3 on the surface of the first groove 3 a. And transfers the heat from the internal heat dissipation portion 3 to the outside of the housing 8.
  • the external heat dissipation portion 5 is composed of a plurality of fins 5 a that are arranged side by side in a part of the portion of the heat transport member 4 outside the housing 8.
  • the fixing member 6 is arranged between the internal heat radiating portion 3 and the external heat radiating portion 5, a through hole 6a through which the heat transport member 4 is inserted is formed, and the first surface 6c on the internal heat radiating portion 3 side is the internal heat radiating portion. 3, and the second surface 6d on the side of the external heat dissipation portion 5 is in contact with the external heat dissipation portion 5.
  • a second groove 6b is formed on the second surface 6d so as to extend from the through hole 6a toward a location not covered by the external heat dissipation portion 5.
  • the portion of the second groove 6b that is not covered by the external heat dissipation portion 5 corresponds to the portion in the area surrounded by the broken line A.
  • the gap between the heat transport member 4 and the through hole 6a and the second groove 6b are filled with a sealing agent for waterproofing.
  • the second embodiment will be described below.
  • the heat dissipation structure according to the second embodiment is suitable for an electronic device installed outdoors, for example, a wireless communication device such as an antenna.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the structure of the heat dissipation structure 101 according to the second embodiment.
  • the heat dissipation structure 101 includes a heat generating part 102, an internal heat dissipation part 103, a heat transport member 104, an external heat dissipation part 105, and a fixing member 106.
  • the internal heat dissipation portion 103, the heat transport member 104, the external heat dissipation portion 105, and the fixing member 106 are attached to the housing 108 after being configured as an assembly (ASSY) 110. Therefore, in FIG. 2, the assembly 110 is depicted in a state of being separated from the housing 108.
  • ASSY assembly
  • the heat generating unit 102 is provided inside the housing 108.
  • the heat generating part 102 is, for example, an electronic substrate.
  • Internal heat dissipation portion 103 is arranged inside housing 108 in contact with heat generating portion 102, and receives heat from heat generating portion 102.
  • the heat transport member 104 has a rod shape and projects from the inside of the housing 108 to the outside of the housing 108 and transports the heat from the internal heat dissipation portion 103 to the outside of the housing 108.
  • the heat transport member 104 is, for example, a heat pipe.
  • a heat pipe is a general one that transports heat by a phase change (evaporation / condensation) of a working liquid enclosed in a pipe-shaped container in a small amount.
  • General heat pipes have very high thermal conductivity (5000-30000 W / mK), do not require external power to operate, have high thermal response, have no moving parts, etc.
  • the heat transport member 104 is not limited to a heat pipe, and may be a copper pipe in which a coolant or water is circulated, a bar material made of a material having good thermal conductivity such as an alloy.
  • the number of heat transport members 104 is optimized depending on the heat generation amount of the device to be cooled and the surrounding environment.
  • the external heat dissipation portion 105 is composed of a plurality of fins, and is provided in a portion of the heat transport member 104 outside the housing 108.
  • the fixing member 106 is arranged between the internal heat dissipation portion 103 and the external heat dissipation portion 105, and is for fixing the assembly 110 to the housing 108.
  • a packing portion 111 is provided on the peripheral portion of the opening 112 in the housing 108. As a result, the housing 108 and the fixing member 106 come into contact with each other via the packing portion 111. By doing so, waterproofness and weather resistance can be secured.
  • FIG. 3 is a view of the assembly 110 as viewed from the direction of arrow B shown in FIG.
  • a part of the portion of the heat transport member 104 inside the housing 108 is fitted in the first groove 103 a formed on the surface of the internal heat dissipation portion 103.
  • the fixing of the internal heat radiation portion 103 and the heat transport member 104 is performed by, for example, soldering.
  • the internal heat dissipation portion 103 and the heat transport member 104 are put in the reflow furnace in a state where the cream solder is arranged between the heat transport member 104 and the first groove 103a. Then, it is heated in a reflow furnace to melt the cream solder and join the heat transport member 104 and the internal heat dissipation portion 103.
  • the external heat dissipation part 105 is composed of a plurality of fins 105 a arranged side by side in the longitudinal direction of the heat transport member 104.
  • Aluminum is generally selected as the material of the fins 105a, but copper may be selected.
  • the fin 105a and the heat transport member 104 are fixed by soldering, caulking, brazing, or the like.
  • the first surface 106c of the fixing member 106 on the side of the internal heat dissipation portion 103 is in contact with the internal heat dissipation portion 103.
  • the second surface 106d of the fixing member 106 on the side of the external heat dissipation portion 105 is in contact with the external heat dissipation portion 105.
  • the fixing member 106 is formed with a plurality of screw insertion holes 106e for screwing the fixing member 106 to the housing 108.
  • FIG. 4 is an enlarged view in which the vicinity of the heat transport member 104 on the first surface 106c of the fixing member 106 is enlarged.
  • the fixing member 106 is formed with a through hole 106 a through which the heat transport member 104 is inserted.
  • the diameter of the through hole 106 a is larger than the diameter of the heat transport member 104. That is, when the heat transport member 104 is passed through the through hole 106a, a gap is created between the through hole 106a and the heat transport member 104.
  • Edges 107 are provided upright on both sides of the heat transport member 104 in the vicinity of the fixing member 106 in the first groove 103a formed in the internal heat dissipation portion 103.
  • FIG. 5 is an enlarged view in which the vicinity of the through hole 106a on the second surface 106d of the fixing member 106 is enlarged.
  • FIG. 5 shows a diagram in which the external heat dissipation portion 105 is drawn on the upper stage, and a diagram in which the external heat dissipation unit 105 is not drawn in the lower stage.
  • a second groove 106b is formed on the second surface 106d so as to extend from the through hole 106a toward a portion not covered by the external heat dissipation portion 105.
  • a portion of the second groove 106b that is not covered by the external heat dissipation portion 105 corresponds to a portion in a region surrounded by a broken line C.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a portion of the second surface 106d of the fixing member 106 that is filled with a sealing agent for waterproofing.
  • FIG. 6 shows a diagram in which the external heat dissipation portion 105 is drawn in the upper stage and a diagram in which the external heat dissipation portion 105 is not drawn in the lower stage.
  • the sealing agent is injected from the direction of arrow D by the nozzle P from a portion of the second groove 106b which is not covered with the external heat radiation portion 105 in the region surrounded by the broken line C. ..
  • the sealing agent is filled in the second groove 106b and the gap between the heat transport member 104 and the through hole 106a.
  • the sealing agent has, for example, a silicone or epoxy resin as a main component.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a portion of the first surface 106c of the fixing member 106 that is filled with a sealing agent for waterproofing.
  • the sealing agent When the sealing agent is injected from the nozzle P shown in FIG. 6, the sealing agent leaks from the gap portion between the heat transport member 104 and the through hole 106a to the second surface 10d of the fixing member 106, and as shown in FIG. Further, the sealing agent is also filled in the portions 107a between the lips 107 provided upright on both sides of the heat transport member 104. Further, the gap between the heat transport member 104 and the first groove 103a is also filled with the sealing agent.
  • the sealing agent may be injected from a portion of the second groove 106b shown in FIG. 6 which is not covered by the external heat dissipation portion 105, and the sealing agent may be injected from above the portion 107a between the lip 107. Good. In this way, the sealing agent can be more reliably filled in the second groove 106b, the gap between the heat transport member 104 and the through hole 106a, and the portion 107a between the lip 107.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the waterproof structure of the heat dissipation structure 501 according to the comparative example.
  • the heat dissipation structure 501 includes a heat generating part 502, an internal heat dissipation part 503, a heat transport member 504, an external heat dissipation part 505, and a fixing member 506.
  • the heat generating unit 502 is provided inside the housing 508.
  • Internal heat dissipation portion 503 is arranged inside housing 508 in contact with heat generating portion 502, and receives heat from heat generating portion 502.
  • the heat transporting member 504 has a rod shape and projects from the inside of the housing 508 to the outside of the housing 508 and transports heat from the internal heat dissipation portion 503 to the outside of the housing 508.
  • the external heat dissipation portion 505 is composed of a plurality of fins 505a and is provided in a portion of the heat transport member 504 outside the housing 508.
  • the fixing member 506 is arranged between the internal heat dissipation part 503 and the external heat dissipation part 505.
  • the internal heat dissipation part 503, the heat transport member 504, the external heat dissipation part 505, and the fixing member 506 are attached to the housing 508 after being configured as the assembly 510.
  • the fixing member 506 is for fixing the assembly 510 to the housing 508.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the assembly 510.
  • a part of the portion of the heat transport member 504 inside the housing 508 is fitted into the first groove 503 a formed on the surface of the internal heat dissipation portion 503.
  • a waterproof structure that prevents water from entering the inside of the housing 508 through the heat transport member 504 is essential. Therefore, it is necessary to fill the clearance between the heat transport member 504 and the through hole 506a and the clearance between the heat transport member 504 and the first groove 503a with the sealing agent.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line xx of FIG.
  • cream solder is arranged in S1 between the first groove 503a formed in the internal heat dissipation part 503 and the heat transport member 504, and the solder is melted in the reflow furnace to transfer heat to the internal heat dissipation part 503.
  • the member 504 is joined (reflow process).
  • the sealing agent is filled in the gap S2 between the heat transport member 504 and the first groove 503a for waterproofing.
  • the sealing step of filling the gap between the heat transport member 504 and the through hole 506a (see FIG. 9) and the gap between the heat transport member 504 and the first groove 503a with the sealing agent needs to be performed after the reflow step. is there. This is because if the sealing step is performed before the reflow step, the sealing agent will melt when overheated in the reflow furnace.
  • the heat transporting performance of the heat transporting member 504 is maximized.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the sealing process.
  • the external heat dissipation part 505 and the fixing member 506 should be connected. It is necessary to leave a sufficient space W1 (about 10 to 20 mm). This is so that the tip of the nozzle P that injects the sealing agent reaches the gap between the heat transport member 504 and the through hole 506a of the fixing member 506.
  • W1 about 10 to 20 mm
  • the second groove extending from the through hole toward the portion not covered by the external heat dissipation portion. Formed. Accordingly, even if the fixing member and the external heat dissipation portion are arranged so as to be in contact with each other, the sealing agent can be injected from a portion of the second groove that is not covered by the external heat dissipation portion. Therefore, it is not necessary to provide a space for inserting the nozzle for injecting the sealing agent between the fixing member and the external heat radiating portion, so that a wasteful space does not occur and the device size does not increase. That is, it is possible to improve the heat dissipation ability for the installation space.
  • the sealing agent when the sealing agent is dropped from a portion of the second groove that is not covered by the external heat dissipation portion, the sealing agent causes the second groove, and The gap between the heat transport member and the through hole is filled. Further, the sealing agent leaks from the gap between the heat transport member and the through hole to the side of the internal heat radiating portion of the fixing member, and the sealing agent is also filled in the portion between the rims standing on both sides of the heat transport member. It Further, the gap between the heat transport member and the first groove is also filled with the sealing agent.
  • the heat radiating structure according to the first and second embodiments is favorably applied. can do.
  • the heat pipe In order to improve heat dissipation efficiency, the heat pipe needs to be arranged so that the heat input part is on the lower side and the heat dissipation part is on the upper side. That is, it is necessary to dispose the heat dissipation structure such that the internal heat dissipation part that inputs heat to the heat pipe is on the lower side and the external heat dissipation part that dissipates the heat of the heat pipe is on the upper side.
  • the fixing member When disposing the heat dissipation structure in this manner, the fixing member is located on the upper side of the housing. Therefore, when the heat dissipation structure is installed outdoors, rainwater directly reaches the fixing member. Therefore, it is necessary to more reliably waterproof the gap between the heat transporting member and the through hole in the fixing member. In the heat dissipation structure according to the first and second embodiments, it is possible to reliably fill the gap between the heat transport member and the through hole with the sealing agent via the second groove. Further, in the heat dissipation structure according to the first and second embodiments, it is not necessary to provide a wasteful space between the fixing member and the external heat dissipation part.
  • the heat dissipation structures according to the first and second embodiments when the heat pipe is used as the heat transporting member, it is possible to favorably prevent water from entering the inside of the housing along the heat transporting member. And, it is possible to improve the heat dissipation capability for the installation space.
  • a heat dissipation structure that uses a heat pipe has the advantage that the heat dissipation structure can be made smaller than a heat dissipation structure that is configured to circulate a coolant or water inside a pipe such as a copper pipe.
  • a wireless communication device installed outdoors often has a limited installation space and is required to be further downsized. Therefore, in the heat dissipation structure applied to the wireless communication device, it is preferable to use the heat pipe as the heat transport member. Therefore, according to the heat dissipation structure according to the first and second embodiments, even when applied to the wireless communication device, it is possible to favorably suppress water from entering the inside of the housing along the heat transport member, In addition, it is possible to improve the heat dissipation ability for the installation space.

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Abstract

放熱構造体(1)は、筐体(8)の内部の発熱部(2)及び内部放熱部(3)と、内部放熱部(3)からの熱を筐体(8)の外部へ輸送する熱輸送部材(4)と、外部放熱部(5)と、内部放熱部(3)と外部放熱部(5)との間に配置され、熱輸送部材(4)を通す貫通穴(6a)が形成され、内部放熱部(3)の側の第1の面(6c)が内部放熱部(3)と接触し、外部放熱部(5)の側の第2の面(6d)が外部放熱部(5)と接触している固定部材(6)と、を備え、第1の溝(3a)における固定部材(6)の近傍には熱輸送部材(4)の両側にへりが立設され、第2の面(6d)には、貫通穴(6a)から外部放熱部(5)で覆い隠されていない箇所に向かって延びる第2の溝(6b)が形成され、熱輸送部材(4)と貫通穴(6a)との隙間部分、熱輸送部材(4)の両側に立設されたへりの間の部分、及び、第2の溝(6b)にはシーリング剤が充填されている。

Description

放熱構造体
 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、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箇所の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く、従って、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箇所の防水構造についての記載もない。
 本開示の目的は、上述した課題を鑑み、筐体の内部と外部とを熱輸送部材で接続し筐体の内部の熱を外部に放出する構成を屋外に設置する装置に適用する場合に、熱輸送部材を伝って水が筐体の内部へと侵入することを抑制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、筐体の内部に設けられた発熱部と、前記筐体の内部に設けられ、前記発熱部からの熱を受ける内部放熱部と、棒状で、前記筐体の内部より前記筐体の外部へ突出し、前記筐体の内部にある部分の一部が前記内部放熱部の表面に形成された第1の溝に嵌め込まれ、前記内部放熱部からの熱を前記筐体の外部へ輸送する熱輸送部材と、前記熱輸送部材における前記筐体の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィンからなる外部放熱部と、前記内部放熱部と前記外部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、前記内部放熱部の側の第1の面が前記内部放熱部と接触し、前記外部放熱部の側の第2の面が前記外部放熱部と接触している固定部材と、を備え、前記第2の面には、前記貫通穴から前記外部放熱部で覆い隠されていない箇所に向かって延びる第2の溝が形成され、前記熱輸送部材と前記貫通穴との隙間部分、及び、前記第2の溝には防水のためのシーリング剤が充填されているものである。
 本発明により、筐体の内部と外部とを熱輸送部材で接続し筐体の内部の熱を外部に放出する構成を屋外に設置する装置に適用する場合に、熱輸送部材を伝って水が筐体の内部へと侵入することを抑制することができる。
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模式図である。 図2に示す矢印Bの方向から実施の形態2にかかる放熱構造体のアッシーを視た矢視図である。 実施の形態2にかかる放熱構造体の、固定部材の第1の面における熱輸送部材の近傍を拡大した拡大図である。 固定部材の第2の面における貫通穴の近傍を拡大した拡大図である。 固定部材の第2の面における、防水のためのシーリング剤を充填する箇所について説明する模式図である。 固定部材の第1の面における、防水のためのシーリング剤を充填する箇所について説明する模式図である。 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。 比較例にかかる放熱構造体のアッシーの構成を示す模式図である。 図9のx-x線に沿う断面図である。 比較例にかかる放熱構造体のシーリング工程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。実施の形態1にかかる放熱構造体は、屋外に設置する装置に好適である。
 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、発熱部2と、内部放熱部3と、熱輸送部材4と、外部放熱部5と、固定部材6と、を備えている。
 発熱部2は、筐体8の内部に設けられている。内部放熱部3は、筐体8の内部に設けられ、発熱部2からの熱を受ける。熱輸送部材4は、棒状で、筐体8の内部より筐体8の外部へ突出し、筐体8の内部にある部分の一部が内部放熱部3の表面に形成された第1の溝3aに嵌め込まれ、内部放熱部3からの熱を筐体8の外部へ輸送する。外部放熱部5は、熱輸送部材4の筐体8の外部にある部分の一部において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、内部放熱部3と外部放熱部5との間に配置され、熱輸送部材4を通す貫通穴6aが形成され、内部放熱部3の側の第1の面6cが内部放熱部3と接触し、外部放熱部5の側の第2の面6dが外部放熱部5と接触している。
 第2の面6dには、貫通穴6aから外部放熱部5で覆い隠されていない箇所に向かって延びる第2の溝6bが形成されている。ここで、第2の溝6bにおける外部放熱部5で覆い隠されていない箇所は、破線Aで囲んだ領域にある部分が相当する。また、熱輸送部材4と貫通穴6aとの隙間部分、及び、第2の溝6bには防水のためのシーリング剤が充填されている。このようにすることで、放熱構造体1を屋外に設置する装置に適用する場合に、熱輸送部材4を伝って水が筐体8の内部へと侵入することを抑制することができる。
[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、屋外に設置する電子機器、例えば、アンテナなどの無線通信装置に好適である。
 図2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分解斜視図である。図2に示すように、放熱構造体101は、発熱部102と、内部放熱部103と、熱輸送部材104と、外部放熱部105と、固定部材106と、を備えている。なお、内部放熱部103、熱輸送部材104、外部放熱部105及び固定部材106は、アッシー(ASSY)110として構成された後で筐体108に取り付けされる。このため、図2では、アッシー110が筐体108から分離した状態で描かれている。
 発熱部102は、筐体108の内部に設けられている。発熱部102は、例えば電子基板である。内部放熱部103は、筐体108の内部において発熱部102と接触して配置され、発熱部102からの熱を受ける。熱輸送部材104は、棒状で、筐体108の内部より筐体108の外部へ突出し、内部放熱部103からの熱を筐体108の外部へ輸送する。
 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、内部に冷媒や水を循環させる銅管、熱伝導率の良い合金などの材質で形成された棒材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。
 外部放熱部105は、複数のフィンからなり、熱輸送部材104における筐体108の外部にある部分に設けられている。固定部材106は、内部放熱部103と外部放熱部105との間に配置され、筐体108にアッシー110を固定するためのものである。アッシー110の内部放熱部103を筐体108に形成された開口112に挿入し、筐体108と固定部材106とをネジにより締結することで、筐体108にアッシー110を固定することができる。筐体108における、開口112の周縁部分にはパッキン部111が設けられている。これにより、筐体108と固定部材106とはパッキン部111を介して接触する。このようにすることで防水性や耐候性を確保することができる。
 図3は、図2に示す矢印Bの方向からアッシー110を視た矢視図である。図3に示すように、熱輸送部材104の筐体108の内部にある部分の一部が、内部放熱部103の表面に形成された第1の溝103aに嵌め込まれている。内部放熱部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、内部放熱部103と熱輸送部材104を、熱輸送部材104と第1の溝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と内部放熱部103とを接合する。
 外部放熱部105は、熱輸送部材104の長手方向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における内部放熱部103の側の第1の面106cは、内部放熱部103と接触している。また、固定部材106における外部放熱部105の側の第2の面106dは、外部放熱部105と接触している。固定部材106には、固定部材106を筐体108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。
 図4は、固定部材106の第1の面106cにおける熱輸送部材104の近傍を拡大した拡大図である。図4に示すように、固定部材106には、熱輸送部材104を通すための貫通穴106aが形成されている。当然ながら、貫通穴106aの径は、熱輸送部材104の径より大きい。つまり、貫通穴106aにおいて熱輸送部材104を通したときに貫通穴106aと熱輸送部材104との間に隙間が生じる。内部放熱部103に形成された第1の溝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5は、固定部材106の第2の面106dにおける貫通穴106aの近傍を拡大した拡大図である。説明の便宜のため、図5において、上段には外部放熱部105が描かれている図を、下段には外部放熱部105が描かれていない図を示す。図5に示すように、第2の面106dには、貫通穴106aから外部放熱部105で覆い隠されていない箇所に向かって延びる第2の溝106bが形成されている。ここで、第2の溝106bにおける外部放熱部105で覆い隠されていない箇所は、破線Cで囲んだ領域にある部分が相当する。
 図6は、固定部材106の第2の面106dにおける、防水のためのシーリング剤を充填する箇所について説明する模式図である。説明の便宜のため、図6において、上段には外部放熱部105が描かれている図を、下段には外部放熱部105が描かれていない図を示す。図6の上段に示すように、破線Cで囲んだ領域にある、第2の溝106bにおける外部放熱部105で覆い隠されていない箇所から、ノズルPによって矢印Dの方向からシーリング剤を注入する。これにより、図6の下段に示すように、シーリング剤が、第2の溝106b、及び、熱輸送部材104と貫通穴106aとの隙間部分に充填される。シーリング剤は、例えば、シリコーンまたはエポキシ樹脂を主成分とするものである。
 図7は、固定部材106の第1の面106cにおける、防水のためのシーリング剤を充填する箇所について説明する模式図である。図6に示したノズルPからシーリング剤が注入されると、熱輸送部材104と貫通穴106aとの隙間部分から固定部材106の第2の面10dへシーリング剤が漏れ出し、図7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と第1の溝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。なお、図6に示す第2の溝106bにおける外部放熱部105で覆い隠されていない箇所からシーリング剤を注入するとともに、へり107の間の部分107aの上方からシーリング剤を注入するようにしてもよい。このようにすると、シーリング剤を、第2の溝106b、熱輸送部材104と貫通穴106aとの隙間部分、及び、へり107の間の部分107aに、より確実に充填することができる。
[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、内部放熱部503と、熱輸送部材504と、外部放熱部505と、固定部材506と、を備えている。
 発熱部502は、筐体508の内部に設けられている。内部放熱部503は、筐体508の内部において発熱部502と接触して配置され、発熱部502からの熱を受ける。熱輸送部材504は、棒状で、筐体508の内部より筐体508の外部へ突出し、内部放熱部503からの熱を筐体508の外部へ輸送する。外部放熱部505は、複数のフィン505aからなり、熱輸送部材504における筐体508の外部にある部分に設けられている。固定部材506は、内部放熱部503と外部放熱部505との間に配置されている。なお、内部放熱部503、熱輸送部材504、外部放熱部505及び固定部材506は、アッシー510として構成された後で筐体508に取り付けされる。固定部材506は、筐体508にアッシー510を固定するためのものである。
 図9は、アッシー510の構成を示す模式図である。図9に示すように、熱輸送部材504の筐体508の内部にある部分の一部が、内部放熱部503の表面に形成された第1の溝503aに嵌め込まれている。放熱構造体501を屋外に設置する装置に適用する場合、熱輸送部材504を伝って筐体508の内部に水が侵入することを防止する防水構造が必須となる。このため、シーリング剤を、熱輸送部材504と貫通穴506aとの隙間部分、及び、熱輸送部材504と第1の溝503aとの隙間に充填する必要がある。
 図10は、図9のx-x線に沿う断面図である。図10に示すように、内部放熱部503に形成された第1の溝503aと熱輸送部材504との間S1にクリームはんだを配置し、リフロー炉ではんだを溶かして内部放熱部503と熱輸送部材504を接合する(リフロー工程)。上述したように、防水のため、シーリング剤を熱輸送部材504と第1の溝503aとの隙間S2に充填する。熱輸送部材504と貫通穴506aとの隙間部分(図9参照)、及び、熱輸送部材504と第1の溝503aとの隙間にシーリング剤を充填するシーリング工程は、リフロー工程の後に行う必要がある。これは、リフロー工程の前にシーリング工程を行うと、リフロー炉で過熱したときにシーリング剤が溶けてしまうからである。
 放熱構造体501において、熱輸送部材504に対し、発熱部502が鉛直方向の下方で外部放熱部505が鉛直方向の上方になるように配置すると、熱輸送部材504の放熱性能が最も高くなる。このように配置する場合、固定部材506に水が溜まって固定部材506が腐食するリスクを回避するために、シーリング剤の注入を外部放熱部505の側から実施する必要がある。
 図11は、シーリング工程について説明する模式図である。図11に示すように、リフロー工程の後に、外部放熱部505の側から熱輸送部材504と貫通穴506aとの隙間部分にシーリング剤を充填するためには、外部放熱部505と固定部材506との間隔W1を十分にあけておく必要がある(10~20mm程度)。これは、シーリング剤を注入するノズルPの先が、熱輸送部材504と固定部材506の貫通穴506aとの隙間に届くようにするためである。しかしながら、製造上の都合で、外部放熱部505と固定部材506との間隔を十分にあけると、無駄なスペースが生じて装置サイズが大きくなってしまうという問題がある。
 比較例の構成に対し、上述した、実施の形態1及び2にかかる放熱構造体の構成では、固定部材において、貫通穴から外部放熱部で覆い隠されていない箇所に向かって延びる第2の溝を形成した。これにより、固定部材と外部放熱部とを接触するように配置しても、第2の溝の外部放熱部で覆い隠されていない箇所からシーリング剤を注入することができる。よって、固定部材と外部放熱部との間にシーリング剤を注入するノズルを挿入するスペースを設ける必要がないので、無駄なスペースが生じて装置サイズが大きくなることはない。すなわち、設置スペースに対する放熱能力を向上させることができる。
 また、実施の形態1及び2にかかる放熱構造体の構成では、第2の溝の外部放熱部で覆い隠されていない箇所からシーリング剤を滴下すると、シーリング剤が、第2の溝、及び、熱輸送部材と貫通穴との隙間部分に充填される。また、シーリング剤が熱輸送部材と貫通穴との隙間部分から固定部材における内部放熱部の側へ漏れ出し、熱輸送部材の両側に立設されたへりの間の部分にもシーリング剤が充填される。さらに、熱輸送部材と第1の溝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、放熱構造体を屋外に設置する装置に適用する場合に、熱輸送部材を伝って水が筐体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。
 特に、熱輸送部材を介して筐体の内部の熱を外部へ放出させる放熱構造体の構成において熱輸送部材としてヒートパイプを用いる場合、実施の形態1及び2にかかる放熱構造体を良好に適用することができる。ヒートパイプは、放熱効率を高めるため、入熱部分が下側、放熱部分が上側にくるように配置する必要がある。つまり、ヒートパイプに入熱させる内部放熱部が下側、ヒートパイプの熱を放出させる外部放熱部が上側になるように放熱構造体を配置する必要がある。このように放熱構造体を配置する場合、筐体の上側に固定部材が位置するので、当該放熱構造体を屋外に設置すると、雨水が固定部材に直接降りかかる。このため、固定部材における熱輸送部材と貫通穴との隙間部分をより確実に防水する必要がある。実施の形態1及び2にかかる放熱構造体では、第2の溝を介して熱輸送部材と貫通穴との隙間部分にシーリング剤を確実に充填することができる。また、実施の形態1及び2にかかる放熱構造体では、固定部材と外部放熱部との間に無駄なスペースを設ける必要もない。よって、実施の形態1及び2にかかる放熱構造体によれば、熱輸送部材としてヒートパイプを用いる場合に、熱輸送部材を伝って水が筐体の内部へと侵入することを良好に抑制し、かつ、設置スペースに対する放熱能力を向上させることができる。
 ヒートパイプを用いる放熱構造体は、銅管などの管の内部に冷媒や水を循環させるようにした構成の放熱構造体に対して、放熱構造体を小型化できるメリットがある。屋外に設置する無線通信装置は、設置スペースが限られている場合も多く、より小型化することが求められている。このため、無線通信装置に適用する放熱構造体では、熱輸送部材としてヒートパイプを用いるのが好ましい。よって、実施の形態1及び2にかかる放熱構造体によれば、無線通信装置に適用する場合についても、熱輸送部材を伝って水が筐体の内部へと侵入することを良好に抑制し、かつ、設置スペースに対する放熱能力を向上させることができる。
 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。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 この出願は、2018年11月13日に出願された日本出願特願2018-213184を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1、101 放熱構造体
2、102 発熱部
3、103 内部放熱部
3a、103a 第1の溝
4、104 熱輸送部材
5、105 外部放熱部
5a、105a フィン
6、106 固定部材
6a、106a 貫通穴
6b、106b 第2の溝
6c、106c 第1の面
6d、106d 第2の面
8、108 筐体
106e ネジ挿入穴
107 へり
110 アッシー
111 パッキン部
112 開口

Claims (5)

  1.  筐体の内部に設けられた発熱手段と、
     前記筐体の内部に設けられ、前記発熱手段からの熱を受ける内部放熱手段と、
     棒状で、前記筐体の内部より前記筐体の外部へ突出し、前記筐体の内部にある部分の一部が前記内部放熱手段の表面に形成された第1の溝に嵌め込まれ、前記内部放熱手段からの熱を前記筐体の外部へ輸送する熱輸送部材と、
     前記熱輸送部材における前記筐体の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィンからなる外部放熱手段と、
     前記内部放熱手段と前記外部放熱手段との間に配置され、前記熱輸送部材を通す貫通穴が形成され、前記内部放熱手段の側の第1の面が前記内部放熱手段と接触し、前記外部放熱手段の側の第2の面が前記外部放熱手段と接触している固定部材と、を備え、
     前記第2の面には、前記貫通穴から前記外部放熱手段で覆い隠されていない箇所に向かって延びる第2の溝が形成され、
     前記熱輸送部材と前記貫通穴との隙間部分、及び、前記第2の溝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.  前記第1の溝における前記固定部材の近傍には前記熱輸送部材の両側にへりが立設され、前記熱輸送部材の両側に立設されたへりの間の部分には防水のためのシーリング剤が充填されている、請求項1に記載の放熱構造体。
  3.  前記熱輸送部材ははんだにより前記内部放熱手段に固定されている、請求項1または2に記載の放熱構造体。
  4.  前記熱輸送部材はヒートパイプである、請求項1から3のいずれか一項に記載の放熱構造体。
  5.  前記筐体は、屋外に設置する無線通信装置用の筐体である、請求項1から4のいずれか一項に記載の放熱構造体。
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