特開 2023-168001 放熱構造、及び駆動ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023168001

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】放熱構造、及び駆動ユニット

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20231116BHJP

   H01L 23/34 20060101ALI20231116BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 F

H01L23/34 A

H05K7/20 E

H05K7/20 C

B62B3/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079593

(22)【出願日】2022-05-13

(71)【出願人】

【識別番号】000149033

【氏名又は名称】株式会社エクセディ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】大野 太一

(72)【発明者】

【氏名】北村 太一

【テーマコード（参考）】

3D050

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

3D050AA01

3D050BB06

3D050BB22

3D050EE08

3D050EE15

3D050KK14

5E322AA01

5E322AA11

5E322AB01

5E322CA06

5E322EA10

5E322EA11

5E322FA04

5F136BA04

5F136BC03

5F136DA11

5F136EA02

(57)【要約】

【課題】防塵性及び防水性を確保する。
【解決手段】放熱構造１００は、筐体３、放熱機構５、及びシール部材６を備える。筐体３は、発熱体１０１を収容する。放熱機構５は、伝熱部５１と、放熱部５２とを有する。伝熱部５１は、筐体３内に配置されている。伝熱部５１は、発熱体１０１の熱を伝熱するように構成されている。放熱部５２は、筐体３の外部に配置されている。シール部材６は、放熱機構５と筐体３との間をシールする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱体を冷却するための放熱構造であって、
前記発熱体を収容する筐体と、
前記筐体内に配置され前記発熱体の熱を伝熱するように構成される伝熱部、及び前記筐体の外部に配置される放熱部を有する放熱機構と、
前記放熱機構と前記筐体との間をシールするシール部材と、
を備える、放熱構造。

【請求項2】

前記放熱機構は、一つの部材によって構成されるヒートシンクである、
請求項１に記載の放熱構造。

【請求項3】

前記伝熱部を囲むように配置される遮熱部をさらに備える、
請求項１に記載の放熱構造。

【請求項4】

前記筐体を貫通して前記筐体外へ延びる取付ボルトをさらに備え、
前記放熱部は、貫通しないネジ穴を有し、
前記取付ボルトは、前記ネジ穴に螺合する、
請求項１に記載の放熱構造。

【請求項5】

前記筐体は、前記筐体の内部と外部とを連通させる開口部を有し、
前記開口部は、水平方向を向く、
請求項１に記載の放熱構造。

【請求項6】

前記筐体内に配置される電子基板をさらに備え、
前記発熱体は、前記電子基板に取り付けられており、
前記電子基板は、前記開口部と対向するように配置されている、
請求項５に記載の放熱構造。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載の放熱構造と、
前記筐体内に配置されるバッテリと、
前記バッテリにより駆動される電気モータと、
を備える、駆動ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱構造、及び駆動ユニットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、電気製品は、筐体内に配置される電子基板を有している。この電子基板上には、半導体素子などの発熱体が取り付けられている。この発熱体を冷却するために、例えば、特許文献１には、吸気口及び排気口を筐体に設け、筐体内に冷却ファンを設ける放熱構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１７４１２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した放熱構造では、塵埃又は雨水などが吸気口及び排気口を介して筐体内に入ってくるため、防塵性や防水性が求められる製品には適していない。

【0005】

そこで、本発明の課題は、防塵性及び防水性を確保できる放熱構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様に係る放熱構造は、発熱体を冷却するように構成されている。この放熱構造は、筐体と、放熱機構と、シール部材とを備える。筐体は、発熱体を収容する。放熱機構は、伝熱部と、放熱部とを有する。伝熱部は、筐体内に配置されている。伝熱部は、発熱体の熱を伝熱するように構成されている。放熱部は、筐体の外部に配置されている。シール部材は、放熱機構と筐体との間をシールする。

【0007】

この構成によれば、筐体内に収容された発熱体の熱は、伝熱部を介して放熱部へ伝わり、放熱部によって筐体の外部にて大気に放出される。そして、この放熱機構と筐体との間はシール部材によってシールされているため、防塵性及び防水性を確保することができる。

【0008】

第２態様に係る放熱構造は、第１態様に係る放熱構造において、放熱機構が、一つの部材によって構成されるヒートシンクである。

【0009】

第３態様に係る放熱構造は、第１又は第２態様に係る放熱構造において、伝熱部を囲むように配置される遮熱部をさらに備える。

【0010】

第４態様に係る放熱構造は、第１から第３態様のいずれかに係る放熱構造において、筐体を貫通して筐体外へ延びる取付ボルトをさらに備える。放熱部は、貫通しないネジ穴を有する。取付ボルトは、ネジ穴に螺合する。

【0011】

第５態様に係る放熱構造は、第１から第４態様のいずれかに係る放熱構造において、筐体が、筐体の内部と外部とを連通させる開口部を有する。開口部は、水平方向を向く。

【0012】

第６態様に係る放熱構造は、第５態様に係る放熱構造において、筐体内に配置される電子基板をさらに備える。発熱体は、電子基板に取り付けられている。電子基板は、開口部と対向するように配置されている。

【0013】

第７態様に係る駆動ユニットは、第１から第６態様に係る放熱構造と、バッテリと、電気モータとを備える。バッテリは、筐体内に配置される。電気モータは、バッテリにより駆動される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、防塵性及び防水性を備えた放熱構造を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】パレットトラックの側面図。

【図2】上方から見た放熱構造の断面図。

【図3】側方から見た放熱構造の拡大断面図。

【図4】上方から見た放熱構造の拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本実施形態に係る放熱構造について図面を参照しつつ説明する。なお、図１は、本実施形態に係る放熱構造が適用された駆動ユニットを搭載するパレットトラックの側面図である。なお、この放熱構造が適用された駆動ユニットは、パレットトラック以外の移動体（例えば、ハンドリフトトラック、ハンドトラック、又は車椅子）などにも搭載することができる。また、この放熱構造は、駆動ユニット以外の電気製品にも適用可能である。

【0017】

図１に示すように、パレットトラック２００は、パレットトラック本体２１０と、駆動ユニット２０とを有している。パレットトラック本体２１０は、荷台（一対のフォークアーム）２０１、操作ハンドル２０２、複数の車輪２０４を有している。なお、各車輪２０４は、非駆動輪である。このパレットトラック本体２１０に、駆動ユニット２０が取り付けられている。

【0018】

＜駆動ユニット＞
駆動ユニット２０は、電気モータ２１、バッテリ２２、及び放熱構造１００を含んでいる。また、駆動ユニット２０は、駆動輪２４、及び減速機２５なども有している。

【0019】

電気モータ２１は、使用者が人力によってパレットトラック２００を走行させているときに、パレットトラック２００の走行をアシストするためのアシスト力を出力する。電気モータ２１は、駆動輪２４を回転駆動する。

【0020】

バッテリ２２は、電気モータ２１などに電力を供給するように構成されている。電子基板９は、バッテリ２２と電気的に接続されている。電子基板９には、複数の半導体素子などが半田付けされている。なお、このバッテリ２２及び電子基板９は、後述する筐体３内に収容されている。

【0021】

減速機２５は、電気モータ２１の回転数を減速して、駆動輪２４へと伝達する。減速機２５は、例えば複数の歯車などによって構成されている。

【0022】

［放熱構造］
図２は、上方から見た放熱構造の断面図である。図２に示すように、放熱構造１００は、複数の発熱体１０１を冷却するように構成されている。放熱構造１００は、筐体３、放熱シート４、放熱機構５、シール部材６、及び遮熱部７を有する。また、放熱構造１００は、複数の取付ボルト８、及び電子基板９も有している（図４参照）。

【0023】

［筐体］
筐体３は、各種部品を収容するように構成されている。詳細には、筐体３は、その内部に電子基板９を収容している。また、筐体３は、バッテリ２２を内部に収容している。筐体３は、塵埃及び雨水などが内部に入らないように気密性を有している。

【0024】

筐体３は、電子基板９を収容する第１空間３１と、バッテリ２２を収容する第２空間３２とを有している。すなわち、筐体３は、隔壁３３によって、２つの空間に仕切られている。なお、筐体３は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＡＳＡ（アクリロニトリル・スチレン・アクリレート）樹脂、又はＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂のような合成樹脂などによって構成されている。

【0025】

電子基板９は、筐体３内において、縦置きされている。すなわち、電子基板９は、鉛直方向に沿うように配置されている。電子基板９上には、複数の発熱体１０１が半田付けされている。発熱体１０１は、例えば、トランジスタなどの半導体素子である。発熱体１０１は、電子基板９の第１主面９１側に配置されている。発熱体１０１から生じる熱は、電子基板９に形成されたサーマルビア（図示省略）を介して、電子基板９の第２主面９２側に配置された放熱シート４へと伝えられる。なお、発熱体１０１は、電子基板９の第２主面９２側に配置されて、放熱シート４と直接的に接していてもよい。

【0026】

筐体３は、開口部３４を有している。開口部３４は、筐体３の内部と外部とを連通させている。開口部３４は、筐体３の側壁部３５に形成されている。側壁部３５は、電子基板９と対向している。開口部３４は、側壁部３５を第１方向に貫通している。この第１方向視において、複数の発熱体１０１は、この開口部３４内に収まるように配置されている。なお、本実施形態では、開口部３４は水平方向を向いている。電子基板９は、この開口部３４と対向するように配置されている。詳細には、電子基板９の第２主面９２が開口部３４と対向している。

【0027】

［放熱シート］
放熱シート４は、複数の発熱体１０１と放熱機構５との間に配置されている。なお、本実施形態では、放熱シート４は、発熱体１０１からの熱を伝える複数のサーマルビアと放熱機構５との間に配置されている。放熱シート４は、複数のサーマルビアと放熱機構５とに接触している。放熱シート４は、各サーマルビア間のギャップを埋めるように構成されている。

【0028】

［放熱機構］
図３は、側方から見た放熱構造の拡大断面図である。図２及び図３に示すように、放熱機構５は、伝熱部５１と放熱部５２とを有している。伝熱部５１と放熱部５２とは、互いに一つの部材によって構成されている。放熱機構５は、例えば一つの部材によって構成されるヒートシンクである。この放熱機構５は、開口部３４を介して、筐体３内から外部へと延びている。

【0029】

伝熱部５１は、筐体３内に配置されている。なお、伝熱部５１は、筐体３内から外部にかけて配置されていてもよい。伝熱部５１は、発熱体１０１の熱を伝熱するように構成される。なお、本実施形態では、発熱体１０１の熱は、サーマルビア、及び放熱シート４を介して、伝熱部５１に伝えられる。そして、伝熱部５１は、その熱を放熱部５２へと伝える。

【0030】

放熱部５２は、筐体３の外部に配置されている。放熱部５２は、伝熱部５１を介して伝えられた発熱体１０１の熱を、筐体３の外部にて大気に放出するように構成されている。放熱部５２は、例えば、放熱フィン５２１と、フランジ部５２２とを有している。フランジ部５２２は、筐体３の開口部３４よりも一回り大きい環状に形成されている。フランジ部５２２は、開口部３４を囲むように配置されている。

【0031】

図４に示すように、放熱部５２は、複数の凸部５２３を有している。凸部５２３は、フランジ部５２２に形成されている。凸部５２３は、フランジ部５２２から筐体３とは反対側に突出している。

【0032】

放熱部５２は、複数のネジ穴５２４を有している。各ネジ穴５２４は、凸部５２３に形成されている。各ネジ穴５２４は、貫通していない凹部である。ネジ穴５２４は、筐体３の外部とは連通していない。ネジ穴５２４は、筐体３の貫通孔を介して筐体３内に開口している。なお、ネジ穴５２４と筐体３内とは、シール部材６に形成された開口部６１を介して連通している。このため、ネジ穴５２４と筐体３内とは気密に連通している。

【0033】

このネジ穴５２４に、取付ボルト８が螺合している。なお、取付ボルト８は、頭部が筐体３内に配置されており、ネジ部が筐体３外へと延びている。取付ボルト８は、筐体３の側壁部３５を貫通し筐体３外へ延びており、その筐体３外において、ネジ穴５２４と螺合している。この取付ボルト８によって、放熱機構５が筐体３に取り付けられている。

【0034】

［シール部材］
図２から図４に示すように、シール部材６は、放熱機構５と筐体３との間をシールしている。シール部材６は、環状である。シール部材６は、開口部３４を囲むように配置されている。シール部材６は、筐体３と、フランジ部５２２との間で圧縮されている。このシール部材６によって、開口部３４を介して筐体３内に埃塵や雨水が侵入することが防止されている。シール部材６は、例えば、天然ゴム、合成ゴム、液体ガスケット、又はメタルシールなどによって構成することができる。

【0035】

［遮熱部］
遮熱部７は、伝熱部５１を囲むように配置されている。遮熱部７は、筒状となっている。詳細には、遮熱部７は、開口部３４の外周縁に沿って延びており、開口部３４の外周縁から筐体３内に向かって延びている。詳細には、遮熱部７は、側壁部３５から電子基板９に向かって延びている。なお、遮熱部７は、電子基板９と間隔をあけて配置されているが、電子基板９と接触していてもよい。

【0036】

遮熱部７は、伝熱部５１と間隔をあけて配置されている。本実施形態では、遮熱部７は、筐体３の一部として構成されているが、遮熱部７は、筐体３とは別部材によって構成されていてもよい。また、遮熱部７は、伝熱部５１に巻かれていてもよい。すなわち、遮熱部７は、伝熱部５１と接触していてもよい。

【0037】

遮熱部７は、伝熱部５１よりも熱伝導率の低い材料によって構成されている。例えば、遮熱部７は、筐体３と同じようにＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、又はＰＥＳ樹脂のような合成樹脂材料や、これら合成樹脂より熱伝導率が低いシリコン樹脂などによって構成することができる。この遮熱部７を設けることによって、伝熱部５１を伝わる熱が筐体３内に放出されることを抑制することができる。

【0038】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下の各変形例は、基本的には同時に適用することができる。

【0039】

（ａ）上記実施形態では、放熱機構５は一つの部材によって構成されるヒートシンクとして説明したが、放熱機構５の構成はこれに限定されない。例えば、放熱機構５は、２つ以上の部材によって構成されていてもよい。

【0040】

（ｂ）上記実施形態では、放熱機構５は１つのみ設置されているが、２つ以上の放熱機構５が設置されていてもよい。

【符号の説明】

【0041】

３ ：筐体
５ ：放熱機構
５１ ：伝熱部
５２ ：放熱部
６ ：シール部材
７ ：遮熱部
８ ：取付ボルト
２０ ：駆動ユニット
２１ ：電気モータ
２２ ：バッテリ
２３ ：電子基板
１００ ：放熱構造
１０１ ：発熱体
５２４ ：ネジ穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】