JP2002141451A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子機器の冷却装置において、複数の発熱
部品に対し均一に冷却ができる冷却装置を小型化し、コ
ストの低減をする。 【解決手段】 放熱器（ヒートシンク）３に複数の発
熱部品（パワトランジスタ）２ａ〜２ｎを固着し、放熱
器３の配された筐体１の上下に通風孔４ａ及び４ｂを穿
って自然空冷を行う様にし、放熱器３が所定温度以上に
なった時に温度センサ１２で温度を検出し、ファン７
を駆動し放熱器３のフイン３ａに対向配置したガイドプ
レート１１を介して強制空冷し、発熱部品２ａ〜２ｎを
均一に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力増幅回路等の高
温度に成される電気部品を内蔵した回路を備える電子機
器の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子機器内の電源回路や電力
増幅回路等の電気部品が高温度に成ることを防ぐための
冷却方法として、自然空冷及び強制空冷が広く行われて
いる。

【０００３】図５（Ａ）は自然空冷方法を示す冷却装置
の斜視図を示すものであり、電力増幅回路内の電力増幅
トランジスタ等の発熱部品２ａ、２ｂは放熱器３（以下
ヒートシンクと記す）にネジ等で絶縁材を介して固定し
てヒートシンク３は筐体１内に設けた図示しないシャー
シ等に固定されている。

【０００４】ヒートシンク３は通常アルミニウム等で鋳
造され、複数のフイン３ａを並設し、このヒートシンク
３を固定した筐体１の底板１ａ及び天板１ｂに穿ったベ
ンチレータや通風孔４ａ、４ｂを介して発熱部品２ａ、
２ｂにより発せられた熱でヒートシンク３が熱せられ自
然対流現象で底板１ａの通風孔４ａより外気が流入し
て、天板１ｂの通風孔４ｂより流出する様な自然空冷と
されている。

【０００５】また、特開平５−２５９６７３号公報には
強制空冷方式が示されている。図５（Ｂ）は上記公報に
開示されているヒートシンクの構成を示す斜視図であ
る。

【０００６】図５（Ｂ）の構成はヒートシンクのフイン
３ａを積極的に強制空冷する様にしたものであり、一対
の左右ヒートシンク３Ｌ、３Ｒのフイン３ａを対向さ
せ、左右ヒートシンク３Ｌ、３Ｒの上面及び下面に底板
５ａ及び天板５ｂを固定し、発熱部品２ａ、２ｂは左右
ヒートシンク３Ｌ、３Ｒのフイン３ａの形成されていな
い面に固定し、前後に開口部６ａ、６ｂが形成された角
筒形状の冷却装置の一方の開口部６ａにファン７を固定
した取付板８を固定し、ファン７を駆動してフイン３ａ
を強制空冷する様にして、小型化を図ると共に冷却効果
を高めた冷却装置が示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子機器製品等
は、ユーザのニーズの多様化に伴い機能アップが著し
い。一例としてＡＶ機器製品の核であるＡＶアンプ等
は、多数出力チャンネルの装備、出力パワーアップが激
化しており、自然空冷においては、ヒートシンク３の大
型化が必要であり限られた筐体１の内部スペースでは必
要なヒートシンク３の体積、通風のための必要な開口部
面積を盛り込めない場合を生じている。また、強制空冷
においてファン７を使用する場合も、複数の発熱部品に
均一な冷却効果を得るために図５（Ｂ）で示した様な角
筒形状の冷却装置を構成させなくてはならずヒートシン
ク３の前部と後部に外気の吸入口と吐出口が必要で大型
化し、コスト面でも有益な構造ではなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は筐体１内部に複数の発熱部品２ａ〜２ｎを取付けたヒ
ートシンク３を有する電子機器の冷却装置であって、発
熱部品２ａ〜２ｎのヒートシンク３は発熱部品２ａ〜２
ｎの許容温度範囲内では筐体１の上面及び下面に設けた
通風孔４ａ、４ｂにより自然空冷を行い、発熱部品２ａ
〜２ｎが許容温度を超過しようとするとき送風電動機７
を駆動し、強制空冷を行い、この時、複数の発熱部品２
ａ〜２ｎ付近のヒートシンク３のフイン３ａに夫々直接
送風するガイドプレート１１を備えたことを特徴とする
電子機器の冷却装置としたものである。

【０００９】請求項２に係わる本発明は許容温度の検出
を温度センサ１２で行う様に成したことを特徴とする請
求項１記載の電子機器の冷却装置としたものである。

【００１０】斯かる、請求項１及び請求項２に係わる本
発明の電子機器の冷却装置によれば自然空冷及び強制空
冷を自動的に切換制御が可能であり、強制空冷時にも、
小スペースのガイドプレートとファンのみで効率良く均
一な外気を発熱部品に送風することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子機器の冷却装
置の一実施例について図１乃至図４によって説明する。

【００１２】図１は本実施例の電子機器の冷却装置の分
解斜視図、図２は本実施例の冷却装置を電子機器に取込
んだ場合の斜視図、図３は本実施例に用いる温度センサ
の特性図、図４は本実施例に用いる温度検出回路図であ
る。

【００１３】図１の冷却装置を説明する前に図２によっ
て、本実施例の電子機器の冷却装置の全体的な組立構成
を説明する。

【００１４】図２で略直方体状の箱型に形成された筐体
１内には発熱部品となる電力増幅回路用の複数のパワト
ランジスタ群２（２ａ〜２ｎ）がプリント基板１３上に
立設され、ヒートシンク３の背面に絶縁板等を介して固
着されている。プリント基板１３周辺の１４部分は電源
回路、１５は電源トランスを示し、これらの各回路も多
くの熱を発する発熱部品となる。なお１６は入出力系を
含む信号系回路基板である。

【００１５】本発明の１実施例を示す冷却装置はヒート
シンク３のフイン３ａと対向してプレート及びガイドに
より構成されたガイドプレート１１及びファン７を配設
している。また、筐体１の底板１ａ及び天板１ｂにはヒ
ートシンク３のフイン３ａの上下面に通風孔４ａ及び４
ｂが穿たれている。

【００１６】上述の冷却装置構成は図１の分解斜視図に
示される様に、プリント基板１３上に立設した複数のパ
ワトランジスタ等からなる発熱部品２ａ〜２ｄをプリン
ト基板１３上に立設すると共にサーミスタ等の温度セン
サ１２及び複数の発熱部品２ａ〜２ｄをヒートシンク３
のフイン３ａが形成され主面（背面）３ｂに固着する。

【００１７】上述のヒートシンク３の背面３ｂと対向す
る位置に板状のプレート９ａを複数のフイン３ａと当接
する様に配設する。このプレート９ａにはヒートシンク
３の背面３ｂに固着した発熱部品２ａ〜２ｄに対応した
数の透孔９ｂが穿たれ、これら透孔を通じて供給するフ
ァン７からの送風が複数の発熱部品２ａ〜２ｄが固着さ
れた背面を直接冷却する。

【００１８】ガイド１０ａは上下板１０ｃ及び１０ｄ間
に複数の通路板１０ｂを上下板１０ｃ及び１０ｄに主面
が並行になる様に所定間隔で配設する。上下板１０ｃ及
び１０ｄと通路板１０ｂの形状は平面から視て、略長方
形状の先端部１０ｅと末広り状の末端部１０ｆからな
り、三味線のバチを長手方向に半分に切断した様な形状
とされ、前面及び右側面が長方形状の開口部１０ｇ及び
正方形状の開口部１０ｈとして箱状に形成する。

【００１９】ガイド１０ａの長方形状の開口部１０ｇの
長手方向と高さ方向はプレート９ａの長手方向及び高さ
方向と同一寸法とされ、正方形状の開口部１０ｈの２辺
の大きさはファン７の２辺の大きさと略同一とされ、正
方形状の開口部１０ｈにファン７を対向させて取付け複
数の通路板１０ｂの先端部は高さ方向に折り曲げられ
て、下板１０ｄに一体化され、更に、これら折り曲げ部
と略並行に下板１０ｄと各通路板１０ｂの間に固着した
仕切板１０ｊによって、図１の場合は第１乃至第４の通
路１０ｋ、１０ｌ、１０ｍ、１０ｎを形成する。

【００２０】上述のガイド１０ａの長方形状の開口部１
０ｇにプレート９ａを対接させて固着することで第１〜
第４の通路１０ｋ、１０ｌ、１０ｍ、１０ｎからの送風
は夫々透孔９ｂを介してヒートシンク３のフイン３ａを
強制空冷するガイドプレート１１が構成される。

【００２１】上述の構成の電子機器の冷却装置の動作を
図３及び図４を用いて説明する。

【００２２】図２の電子機器の筐体１に於いて、通常の
状態では底板１ａに穿った通風孔４ａから矢印Ａ方向に
外気が流入し、縦方向に並設しているヒートシンク３の
フイン３ａを空冷しながら筐体１の天板１ｂに穿った通
風孔４ｂから温められた空気を流出させて自然空冷す
る。

【００２３】ヒートシンク３の温度が最も上昇する場所
に設けられたサーミスタの如き温度センサ１２は図３の
様な抵抗温度特性曲線１７を示す。図３で縦軸は抵抗変
化比を対数目盛でとり、横軸は温度（℃）を等間隔目盛
でとっている。抵抗温度特性曲線１７は抵抗変化比を２
５℃で１とすると７０℃で７の値を示す抵抗特性を示
し、本実施例では２５℃での抵抗値が３３０Ωに対して
温度７０℃で抵抗値が２、２ＫΩとされる仕様のものを
用い発熱部品のパワートランジスタ２ａ〜２ｎ使用可能
な最高温度が９５℃のものを選択した。

【００２４】ヒートシンク３に取付けた温度センサ１２
が図３の抵抗温度特性曲線１７で７０℃を超えると図４
に示すコンパレータ１８が作動して、ファン７のモータ
を駆動する。

【００２５】図４に於いて、ファン７のモータはＢ電源
（＋１５Ｖ）に接続され、このＢ電源の電圧は抵抗値
８、８ＫΩの抵抗Ｒと直列に接続した温度センサ１２に
供給する、温度センサ１２の一端は接地され、抵抗Ｒと
温度センサ１２の接続点から取り出した電圧をコンパレ
ータ１８の非反転入力端子に供給する。コンパレータ１
８の反転入力端子には電池（３Ｖ）１９の陰極を接続
し、陽極は接地してコンパレータ１８には基準電圧が入
力される。コンパレータ１８の出力はファン７のモータ
の一端に供給する。

【００２６】上述の回路図でヒートシンク３に取付けた
温度センサ１２の温度が７０℃を超えると、コンパレー
タ１８の非反転入力端子の電位はコンパレータ１８の反
転入力端子の基準電圧３Ｖを超え、コンパレータ１８は
「オン」状態となって出力端子と接地間が導通状態とな
って、Ｂ電源に接続されたファン７のモータが駆動され
る。

【００２７】従って、図１で示した、ファン７からの風
は矢印Ｃ方向に送出され、ガイド１０ａの第１〜第４の
各通路１０ｋ、１０ｌ、１０ｍ、１０ｎとプレート９ａ
の各透孔９ｂを介してヒートシンク３のフイン３ａを強
制空冷する様に切替えられて発熱部品２ａ〜２ｎを冷却
させる。このヒートシンク３のフイン３ａや背面３ｂを
冷却させた風は図２を示す筐体１の天板１ｂ及び底板１
ａに穿った通風孔４ｂを介して筐体１外に送出される。

【００２８】

【発明の効果】本発明の電子機器の冷却装置では例えば
ヒートシンク３の温度が７０℃迄は自然空冷が行われ、
７０℃を超える所定温度値に達すると自動的にファン７
が回転して強制空冷となるため発熱部品２ａ〜２ｎの熱
破壊を防止可能であり、自然空冷時に用いる通風孔４
ａ、４ｂとヒートシンク３にガイドプレート１１と１つ
のファン７を取り付けるのみでよいので筐体１内の小ス
ペース中で所定のヒートシンクの大きさを設定できる。
またファン７のモータを駆動させる強制空冷時にも図５
（Ｂ）の様に大きな開口部６ｂを設ける必要がなく、各
発熱部品２ａ〜２ｎの背面に直接外気が送風されるため
冷却効率がよく、均一に多数の発熱部品を空冷すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明電子機器の冷却装置の一実施例の分解斜
視図である。

【図２】本発明の電子機器の冷却装置の一実施例の組立
状態を示す斜視図である。

【図３】本発明の電子機器の冷却装置の一実施例に用い
る温度センサの抵抗温度特性曲線図である。

【図４】本発明の電子機器の冷却装置の一実施例に用い
る温度検出回路図である。

【図５】従来の電子機器用の冷却装置の斜視図である。

【符号の説明】

１‥‥筐体、２ａ〜２ｎ‥‥発熱部品、３、３Ｌ、３Ｒ
‥‥放熱器（ヒートシンク）、４ａ、４ｂ‥‥通風孔、
９ａ‥‥プレート、９ｂ‥‥透孔、１０ａ‥‥ガイド、
１０ｋ、１０Ｌ、１０ｍ、１０ｎ‥‥第１〜第４の通
路、１１‥‥ガイドプレート、１２‥‥温度センサ（サ
ーミスタ）、１８‥‥コンパレータ、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内部に複数の発熱部品を取付けた
   放熱器を有する電子機器の冷却装置であって、上記放熱
   器は該発熱部品の許容温度範囲内では上記筐体の上面及
   び下面に設けた通風孔により自然空冷を行い、該発熱部
   品が許容温度を超過しようとるするとき送風電動機を駆
   動し、強制空冷を行い、この時、複数の該発熱部品付近
   の該放熱器のフインに夫々直接送風するガイドプレート
   を備えたことを特徴とする電子機器の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記許容温度の検出を温度センサで行
   う様に成したことを特徴とする請求項１記載の電子機器
   の冷却装置。