(57)【要約】【課題】ペルチェ素子と放熱用ファンの駆動が適切化され、省電力化が充分に図れるようにした電子機器の冷却装置を提供すること。【解決手段】発熱基板２に搭載されている熱発生部品に熱結合したペルチェ素子２と、このペルチェ素子２に熱結合したヒートシンク３と、ヒートシンク４に送風するＦＡＮ４を備えた電子機器の冷却装置において、発熱基板２の熱発生部品に熱結合させたペルチェ素子駆動回路２００の回路基板に第１の温度センサを設け、ヒートシンク３に熱結合させたＦＡＮ駆動回路３００の回路基板には第２の温度センサを設け、第１の温度センサの検出信号に応じてペルチェ素子２の駆動電流が制御され、第２の温度センサの検出信号に応じてＦＡＮ４の駆動電流が制御されるようにし、必要とする冷却が自動的に過不足なく得られるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に搭載されている熱発生部品に熱結合したペルチェ素子と、このペルチェ素子に熱結合したヒートシンクと、前記ヒートシンクのフィンに送風する放熱用のファンを備えた電子機器の冷却装置において、
前記熱発生部品に熱結合した第１の温度センサと、前記ヒートシンクに熱結合した第２の温度センサを設け、
前記第１の温度センサの検出信号に応じて前記ペルチェ素子の駆動電流を制御し、前記第２の温度センサの検出信号に応じて前記放熱フィンの駆動電流を制御するように構成したことを特徴とする電子機器冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器など電子機器の冷却装置に係り、特に冷却用にファンとペルチェ素子を用いた電子機器冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な増幅器は、通常、トランジスタなどの能動素子を用いているので、その動作に電力を必要とする。
このとき、増幅器は、例えばＳ／Ｎ維持のため、信号の利得をかせぐのが目的の電圧増幅器と、例えば他の機器の駆動のため信号のエネルギーをかせぐのが目的の電力増幅器(パワーアンプ：Power-Amp)に一応大別できるが、ここで、電力増幅器の場合、その動作に必要な電力が、電圧増幅器に比較してかなり多くなり、場合によっては、ワットオーダー以上にもなり、しかも、その多くは出力に変換されることなく熱損失になってしまい、増幅素子の温度上昇をもたらす。
【０００３】
特に、出力が大きな電力増幅器の場合、発熱量が多なって、使用環境によっては、素子や部品の定格許容温度を越えてしまう虞がある。
そこで、電力増幅器の場合、従来から、必要に応じて放熱用ファンを用い、増幅素子の温度上昇を抑えているが、このとき、図３に示すように、ペルチェ素子を用い、更に効果的な放熱が得られるようにした方法が従来から知られている。
【０００４】
この図３に示した冷却装置は、例えば電力増幅器の電力増幅素子が搭載されている回路基板からなる発熱基板１の一方の面にペルチェ素子２を接触させ、ペルチェ素子２を挟んだ状態で、その他方の面に放熱板付のヒートシンク３を接触させたものであり、これに放熱用のＦＡＮ(ファン)４を用い、ヒートシンク３のフィンに冷却用の空気を通流させることにより、放熱が得られるようにしたもので、こののとき、ペルチェ素子２は、発熱基板１の発熱部で発生した熱を効率良くヒートシンク３に運ぶ働きをし、この結果、更に効率的な放熱が得られ、温度上昇が、より一層、効果的に抑えられるようになる。
【０００５】
従って、この従来技術によれば、発熱基板１の温度上昇をスペックに定めた範囲に抑えるのに必要な放熱が容易に与えられるので、発熱基板１に搭載されている電力増幅素子などの部品の寿命劣化や発煙、発火などが防止でき、電力象器の信頼性維持を図ることができる。
なお、この種の技術として関連するものには、例えば特許文献１の開示を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８４８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術は、ペルチェ素子と放熱用ファンの適切な動作について配慮がされておらず、これらの駆動について省電力化が充分に得られないという問題がある。
従来技術においては、冷却対象である部品の温度が予め設定してある基準温度以上になったらペルチェ素子又は放熱用ファンの動作を開始(電源オン)させ、基準温度未満になったら停止(電源オフ)させるだけであり、しかもこのときのペルチェ素子又は放熱用ファンを駆動する電圧については、特に細かく制御するのではなく、単にオン／オフするだけである。
【０００８】
従って、従来技術では、ペルチェ素子又は放熱用ファンが常に適切に駆動されているとは限らないので、必要以上に電力が消費されてしまい、この結果、省電力化が充分に得られないのである。
本発明の目的は、ペルチェ素子と放熱用ファンの駆動が適切化され、省電力化が充分に図れるようにした電子機器の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、回路基板に搭載されている熱発生部品に熱結合したペルチェ素子と、このペルチェ素子に熱結合したヒートシンクと、前記ヒートシンクのフィンに送風する放熱用のファンを備えた電子機器の冷却装置において、前記熱発生部品に熱結合した第１の温度センサと、前記ヒートシンクに熱結合した第２の温度センサを設け、前記第１の温度センサの検出信号に応じて前記ペルチェ素子の駆動電流を制御し、前記第２の温度センサの検出信号に応じて前記放熱フィンの駆動電流を制御するようにして達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ペルチェ素子と放熱ファンを駆動する電力が適正化されるので、必要とする冷却機能を保持し、部品の寿命劣化や発煙、発火などを抑えながら充分に省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る電子機器冷却装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明に係る電子機器冷却装置の一実施の形態を示す模式図である。
【図３】従来技術による電子機器冷却装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による電子機器冷却装置について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態におけるペルチェ素子駆動回路２００とＦＡＮ駆動回路３００を示したもので、図２は、同じくペルチェ素子駆動回路２００とＦＡＮ駆動回路３００の取付状態を示したものである。
【００１３】
始めに、ペルチェ素子駆動回路２００について説明すると、これは回路基板に搭載された上で、図２から明らかなように、発熱基板１に取り付けられている。
そして、まず、まず、温度センサ２０５は、定電圧Ｖt が印加され、抵抗Ｒ１を介して接地されている温度検出素子(第１の温度検出素子)で、発熱基板１の発熱部品に熱結合して温度を検出し、検出信号Ｔp を、抵抗Ｒ３を介してコンパレータ２０６の正入力(＋入力)に供給する。他方、ＤＣＤＣコンバータ２０２の出力電圧制御入力Ｔrim には、検出信号Ｔp がそのまま入力される。
ここで、温度センサ２０５としては、例えばサーミスタを用いれば良い。
【００１４】
このときコンパレータ２０６の負入力(−入力)には、第１の閾値電圧Ｖth1 が印加してあり、抵抗Ｒ４と共に検出信号Ｔp のレベルＬp を判定し、レベルＬp が第１の閾値電圧Ｖth1 以上になったとき出力信号Ｏp を出力する。
つまり、Ｏp ：Ｌp ≧ Ｔp となる。
そして、この出力信号Ｏp がトランジスタ２０４に入力されると、トランジスタ２０４からＤＣＤＣコンバータ２０２の出力電圧制御入力Ｔrim にオン信号が印加され、この結果、ＤＣＤＣコンバータ２０２が動作し、その出力端子V-out からペルチェ素子２に直流電圧の印加が開始され、このときの直流電圧のレベルは、検出信号Ｔp のレベルＬp に応じて決まる。
【００１５】
ここで、ペルチェ素子２による熱移動能力(熱を移動させる能力)は、それに流れる電流に大きく依存し、通流される電流が多くなれば、それに応じてペルチェ素子２の熱移動能力も増大し、単位時間当たりの移動熱量が多くなる。
従って、ＤＣＤＣコンバータ２０２から出力される直流電圧が高くなれば、通流される電流が多くなり、ペルチェ素子２による熱移動能力が高くなることになる。
【００１６】
次に、ＦＡＮ駆動回路３００について説明すると、これは回路基板に搭載された上で、これも図２から明らかなように、ヒートシンク３に取り付けられている。
そして、まず、まず、温度センサ３０５は、定電圧Ｖt が印加され、抵抗Ｒ１を介して接地されている温度検出素子(第２の温度検出素子)で、ヒートシンク３に熱結合して温度を検出し、検出信号Ｔf を、抵抗Ｒ３を介してコンパレータ３０６の＋入力に供給する。他方、ＤＣＤＣコンバータ３０２の出力電圧制御入力Ｔrim には、検出信号Ｔf がそのまま入力される。
なお、温度センサ３０５には、これも同じくサーミスタを用いれば良い。
【００１７】
このときコンパレータ３０６の−入力には、第２の閾値電圧Ｖth2 が印加してあり、抵抗Ｒ４と共に検出信号Ｔf のレベルＬf を判定し、レベルＬf が第２の閾値電圧Ｖth2 以上になったとき出力信号Ｏf を出力する。
つまり、Ｏf ：Ｌf ≧Ｔf となる。
そして、この出力信号Ｏf がトランジスタ３０４に入力されると、トランジスタ３０４からＤＣＤＣコンバータ３０２の出力電圧制御入力Ｔrim にオン信号が印加され、この結果、ＤＣＤＣコンバータ３０２が動作し、その出力端子V-out からＦＡＮ４に直流電圧の印加が開始され、このときの直流電圧のレベルは、検出信号Ｔf のレベルＬf に応じて決まる。
【００１８】
ここでＦＡＮ４の送風能力は、それに印加される電圧のレベルに依存し、印加電圧が高くなればＦＡＮ４の送風能力が増大する。
従って、ＤＣＤＣコンバータ３０２から出力される直流電圧が高くなれば、ＦＡＮ４による単位時間当たりの送風量が多くなる。
【００１９】
次に、この実施形態の動作について説明する。
発熱基板１に搭載されている電力増幅器の電力増幅素子が動作中、その温度が或る値から上昇した場合、まず、温度センサ２０５により検出されている検出信号Ｔp のレベルが上昇する。
そして、この検出信号Ｔp のレベルＬp が第１の閾値電圧Ｖth1 以上になったとき出力信号Ｏp が出力され、この結果、ＤＣＤＣコンバータ２０２が動作を開始し、その出力端子V-out からペルチェ素子２に直流電圧の印加が開始され、この結果、発熱基板１で発生した熱は、ペルチェ素子２により効率良くヒートシンク３に移動させられるようになる。
【００２０】
そして、このときの直流電圧のレベルは、ＤＣＤＣコンバータ２０２に入力される検出信号Ｔp のレベルＬp に応じて決まる。このため、ＤＣＤＣコンバータ２０２が動作している場合には、直流電圧レベルを細かく制御できる。
このとき、この実施形態においては、ペルチェ素子２による熱の伝達能力が発熱基板１の温度により決められるので、発熱基板１の温度が高くなるにつれて、ペルチェ素子２による熱の伝達能力も高くされ、従って、発熱基板１の温度に見合ってペルチェ素子２による熱の伝達量が自動的に制御されることになる。
そして、この結果、発熱基板１の温度が高くなるにつれてヒートシンク３に伝達される熱量が増し、ヒートシンク３の温度が上昇する。
【００２１】
このとき、ヒートシンク３の温度は温度センサ３０５によりモニタされているので、ヒートシンク３の温度が上昇すると、温度センサ３０５により検出されている検出信号Ｔf のレベルが上昇する。
そして、この検出信号Ｔf のレベルＬf が第２の閾値電圧Ｖth2 以上になったとき出力信号Ｏf が出力され、この結果、ＤＣＤＣコンバータ３０２が動作を開始し、その出力端子V-out からＦＡＮ４に直流電圧の印加が開始され、この結果、ヒートシンク３に冷却風が通流され、ヒートシンク３の熱が冷却風により放散されるようになる。
【００２２】
そして、このときの直流電圧のレベルは、ＤＣＤＣコンバータ２０２に入力される検出信号Ｔp のレベルＬp に応じて決まる。このため、ＤＣＤＣコンバータ２０２が動作している場合には、直流電圧レベルを細かく制御できる。
このとき、この実施形態においては、ＦＡＮ４による送風能力がヒートシンク３の温度により決められ、ヒートシンク３の温度が高くなるにつれて、冷却風による熱の放散も多くされるようになり、この結果、ヒートシンク３の温度に見合ってＦＡＮ４による送風量が自動的に制御されることになる。
【００２３】
従って、この実施形態によれば、電力増幅器の発熱が多くなったとき、そのときの動作状態に応じて常に適度な放熱が与えられるようになり、この結果、ペルチェ素子２に不要なレベルの電流が供給されたり、無駄にＦＡＮ４が回転したりする虞がなく、省電力化に充分に応えることができる。
また、この結果、上記実施形態によれば、必要とする冷却が自動的に過不足なく得られるので、電力増幅器などの電子機器の部品寿命が短縮するのが確実に抑えられ、かつ、消費電力の低減に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  発熱基板(発熱が多い部品が搭載されている回路基板)
２  ペルチェ素子
３  ヒートシンク(放熱板付のヒートシンク)
４  ＦＡＮ(放熱用のファン)
２００  ペルチェ素子駆動回路
３００  ＦＡＮ駆動回路
【図１】
2010245181.tif 000003
【図２】
2010245181.tif 000004
【図３】
2010245181.tif 000005