(57)【要約】【課題】消費電力を抑えた加熱、および放熱を実現し、ＩＣへの好適な電源投入を可能する。【解決手段】ＩＣ４と、ＩＣ４を加熱または放熱するための金属板１０と、金属板１０に接触される加熱装置７と、ＩＣ４の周囲温度を検出する温度検出装置１４と、温度検出装置１４の検出値に基づいて、低温環境下で電子機器の電源が投入されたか否かを判定し、低温環境下で電源が投入されたと判定した場合に、ＩＣ４の周囲温度がＩＣ動作保証温度の範囲内となるように加熱装置７を作動させる制御装置１５と、を備え、金属板１０は、ＩＣ４の縁部に沿って配置され、加熱装置７からの伝熱によってＩＣ４の周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に上昇させるための伝熱部１１と、伝熱部１１に接続され、ＩＣ４に第２の伝熱部材を介して接触される放熱部１２と、を備えた構成とした。【選択図】図３
2015037112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器内に組み込まれるプリント基板上に搭載されるＩＣと、
前記ＩＣを加熱または放熱するための金属板と、
前記金属板に第１の伝熱部材を介して接触される加熱装置と、
前記ＩＣの周囲温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置の検出値に基づいて、低温環境下で前記電子機器の電源が投入されたか否かを判定し、低温環境下で電源が投入されたと判定した場合に、前記ＩＣの周囲温度がＩＣ動作保証温度の範囲内となるように前記加熱装置を作動させる制御装置と、を備え、
前記金属板は、
前記ＩＣの縁部に沿って配置され、前記加熱装置からの伝熱によって前記ＩＣの周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に上昇させるための伝熱部と、
前記伝熱部に接続され、前記ＩＣに第２の伝熱部材を介して接触される放熱部と、を備えていることを特徴とするＩＣの温度調節装置。
【請求項２】
前記伝熱部において前記ＩＣに対して前記加熱装置と反対側に位置する一端側において前記伝熱部と前記放熱部とが接続されるとともに、前記伝熱部の他端側において前記伝熱部に前記加熱装置が接触されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣの温度調節装置。
【請求項３】
前記伝熱部は、前記加熱装置からの伝熱によって前記ＩＣの周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に上昇させるのに十分な最小限の面積を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＣの温度調節装置。
【請求項４】
前記伝熱部のうち前記ＩＣの縁部に沿って配置される部分の最大幅をＬ１、前記伝熱部と前記放熱部との接続部分の最大幅をＬ２としたときに、これらの関係がＬ１＞Ｌ２であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＩＣの温度調節装置。
【請求項５】
前記伝熱部は、前記プリント基板の基板面に直交する方向から見て、前記ＩＣの周縁部にオーバーラップして配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＩＣの温度調節装置。
【請求項６】
前記加熱装置、温度検出装置および制御装置は、電子機器内のその他の回路から独立した構成となっており、前記ＩＣの周囲温度が少なくともＩＣ動作保証温度の範囲内まで上昇した後に、電子機器内のその他の回路に電源が投入される構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＩＣの温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器内に組み込まれるプリント基板上に搭載されたＩＣの温度調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電子部品で構成される電子機器は、機器を誤作動させることなく所望の機能を得るために、使用しているＩＣの周囲温度を一定範囲内に保つことが重要である。仮に、ＩＣの動作保証温度範囲を超えた場合には、機器が誤作動を起こしたり、ＩＣが破損したりするおそれがある。
【０００３】
そのため、一般的な電子機器においては、ＩＣの周囲温度が異常値とならないように温度管理を行っている。高温側では、最も条件の厳しくなる機器の保証温度上限においてもＩＣの周囲温度がＩＣの動作保証温度上限を超えないように放熱板を追加して熱を逃がすなどの手法が採られている。
一方、低温側では、ＩＣからの発熱のない電源投入直後の状態が最も厳しい条件となる。そのため、低温環境下で電源が投入された場合には、ヒータを用いてＩＣの周囲を加熱し、ＩＣの周囲温度を上昇させるなどの手法が採られている。
【０００４】
このように、電子機器の熱設計においては、ＩＣの放熱と加熱といった、相反する２つの目的を満足することが求められている。
従来、ＩＣの放熱と加熱とを１枚の放熱板で行うようにしたＩＣの温度調節技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、低温時に放熱板を介してヒータからの熱がＩＣに伝熱されてＩＣが加熱され、高温時にヒータを停止することでＩＣからの熱が放熱板を介して空気中に放熱されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、加熱時と放熱時との熱の伝熱面積が全く同じであるため、例えば、放熱を優先して放熱板の面積を大きく設定すると、加熱時において熱を伝達するのに必要な熱量が大きくなってしまい、その結果、消費電力が増大するという課題があった。
また、ＩＣへの電源投入のタイミングについて考慮されていないため、低温環境下では、ＩＣの温度が動作保証温度に達する以前にＩＣに電源が投入されてしまう可能性がある。このような場合、ヒータの加熱によりＩＣの周囲温度が動作保証温度に上昇するまでの間は、仕様範囲外の使い方となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、消費電力を抑えた加熱および放熱を実現することができるとともに、ＩＣへの好適な電源投入を可能にしたＩＣの温度調節装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電子機器内に組み込まれるプリント基板上に搭載されるＩＣと、前記ＩＣを加熱または放熱するための金属板と、前記金属板に第１の伝熱部材を介して接触される加熱装置と、前記ＩＣの周囲温度を検出する温度検出装置と、前記温度検出装置の検出値に基づいて、低温環境下で前記電子機器の電源が投入されたか否かを判定し、低温環境下で電源が投入されたと判定した場合に、前記ＩＣの周囲温度がＩＣ動作保証温度の範囲内となるように前記加熱装置を作動させる制御装置と、を備え、前記金属板は、前記ＩＣの縁部に沿って配置され、前記加熱装置からの伝熱によって前記ＩＣの周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に上昇させるための伝熱部と、前記伝熱部に接続され、前記ＩＣに第２の伝熱部材を介して接触される放熱部と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、消費電力を抑えた加熱、および放熱を実現することができるとともに、ＩＣへの好適な電源投入を可能にしたＩＣの温度調節装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のＩＣの温度調節装置を示す側面図である。
【図２】金属板の平面図である。
【図３】金属板におけるＩＣの位置関係を示す平面図である。
【図４】電子機器に電源が投入されてから機器側の回路が起動するまでの制御を示すフローチャートである。
【図５】変形例の金属板におけるＩＣの位置関係を示す平面図である。
【図６】変形例の金属板におけるＩＣの位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るＩＣの温度調節装置の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、以下の説明において、「上下」、「一端、他端」を言うときは、図１に示す方向を基準とし、「前後」を言うときは、図２に示す方向を基準とする。また、ＩＣの温度調節装置が適用される電子機器として監視カメラを例示するが、本実施形態のＩＣの温度調節装置が適用される電子機器を限定する趣旨ではない。
【００１２】
電子機器としての監視カメラ１は、屋内または屋外で使用されるものであり、使用される環境も極寒地域や熱帯地域等様々な環境下において使用されることが想定されるものである。
監視カメラ１の筐体２内には、プリント基板３が設けられ、このプリント基板３上には、ＩＣ４、加熱装置７、温度検出装置１４、制御装置（制御回路）１５が搭載されている。
【００１３】
ＩＣ４の上面には、伝熱部材５（第２の伝熱部材）を介して金属板１０が接触されている。金属板１０は、銅やアルミニウム合金等の伝熱性のよい材料からなる板状の部材であり、ＩＣ４を加熱または放熱するためのものである。金属板１０の固定方法としては、例えば、筐体２と金属板１０との間に押さえを挿入して固定する、または、金属板１０の形を変形してプリント基板３とねじ止めする方法が考えられる。
金属板１０の他端となる伝熱部１１の延出部１１ｂには、伝熱部材６（第１の伝熱部材）を介して加熱装置７が接触されている。加熱装置７は、プリント基板３上に配置され、プリント基板３からの電力の供給を受けて発熱するヒータである。伝熱部材５は、例えばゴム製のシートが挙げられる。ゴム製のシートにより、金属板１０およびプリント基板３それぞれとの表面密着性が増し、伝熱効果が増すという効果が考えられる。
【００１４】
金属板１０は、図２に示すように、伝熱部１１と放熱部１２とを備える。伝熱部１１は、図３に示すように、ＩＣ４の前縁部４ａ、後縁部４ｂおよび他側縁部４ｃの３つの縁部に沿って配置される平面視コ字形状の周部１１ａと、周部１１ａの他端部から他端側方へ向けて延出する延出部１１ｂとを備える。
周部１１ａは、図３に示すように、平面視で（プリント基板３の面に直交する方向から見て（図１中矢視Ａ方向））ＩＣ４の前縁部４ａ、後縁部４ｂおよび他側縁部４ｃの３つの縁部に非接触状態でオーバーラップするように配置されている。このような周部１１ａは、加熱装置７からの伝熱（延出部１１ｂを介した伝熱）によってＩＣの周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に上昇させるのに必要な面積を有する。
【００１５】
ここで、固体内部を高温側から低温側へ熱が移動する現象は、熱伝導と呼ばれ、熱伝導により伝わる総熱量は、材質ごとに固有の値を持つ熱伝導率と、伝熱面積によって決まることが知られている。つまり、同一の材質で作成した金属板１０を使用した場合、伝熱量は伝熱面積により決まる。ここで、対象物を加熱したい場合には、熱源から対象物までの伝熱面積は小さい方が少ない熱量で加熱することが可能となる。一方、対象物からの熱量を放熱したい場合には、伝熱面積は大きいほうがより効率的に放熱することができる。本実施形態では、以降詳述するように、周部１１ａを、ＩＣの周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に効率よく上昇させるのに必要なできるだけ小さな面積を有するように形成しているので、より少ない熱量で周部１１ａの端から端まで（周部１１ａの他端１１ａ１から一端１１ａ２へ、図２，３参照）熱を伝達することが可能に構成されている。
【００１６】
放熱部１２は、金属板１０の一部をＩＣ４の周部に沿うように平面視コの字形状に打ち抜いて形成した溝部８を設けることで形成される、金属板１０の一部の領域をいう。すなわち、放熱部１２は、伝熱部１１の一端部である接続部分１３を介して延出部１１ｂ、及び周部１１ａと一体的に接続されている金属板１０の一部分をいう。また、放熱部１２は、伝熱部材５（図１参照）を介してＩＣ４に接触しており、ＩＣ４の形状に対応する四角形状を呈し、放熱部１２上でＩＣ４からの熱が飽和し難い比較的広い面積を有している。接続部分１３は、伝熱部１１の一端側に位置しており、他端側の加熱装置７から離れた側（一番離れた側、他端側の反対側となる一端側）に位置している。溝部８とともに接続部分１３が伝熱部１１の一端側に位置することにより、周部１１ａが形成され、周部１１ａの他端１１ａ１から、一端１１ａ２までの伝熱面積を小さくすることができ、加熱装置７からの熱量を効率的に伝えることができる。仮に、接続部分１３が１１ａのうち他端１１ａ１側に形成されると、延出部１１ｂからの熱量が直接放熱部１２に伝えられることになるので、伝熱面積が大きくなり、温度上昇に必要な熱量が多くなるので効率よくＩＣ４を加熱することができなくなる。
【００１７】
接続部分１３は、可能な限り狭幅に設定されている。本実施形態では、図３に示すように、伝熱部１１のうちＩＣ４の縁部（前部４ａ，後部４ｂ）に沿って配置される周部１１ａの最大幅（熱が伝達される方向に交差する方向の幅、以下同じ）をＬ１、接続部分１３の最大幅をＬ２としたときに、これらの関係がＬ１＞Ｌ２となるように設定されている。このように、接続部分１３の最大幅Ｌ２が周部１１ａの最大幅Ｌ１よりも小さく設定されていることにより、加熱装置７からの伝熱による周部１１ａからの熱が、接続部分１３を介して放熱部１２に伝わる場合に、伝熱面積が接続部分１３によって小さくなるために、全ての熱量が放熱部１２に伝わり難くなっている。すなわち、加熱装置７の熱のうち、放熱部１２に伝熱しない熱量が発生し、周部１１ａに熱量が留まることになり周部１１ａが加熱される。この周部１１ａの加熱によって、ＩＣ４の周囲が温められるようになるので、放熱部１２の加熱によってＩＣ４を温めるよりもより少ない熱量で効率的に温めることが可能となる。
【００１８】
ここで、仮に、接続部分１３の最大幅Ｌ２が周部１１ａの最大幅Ｌ１と同じかこれよりも大きく設定されているとすると、接続部分１３の伝熱面積が最大幅Ｌ１よりも大きいことになる。すると、周部１１ａの熱が接続部分１３を介して放熱部１２に伝わってしまい、その結果として、加熱装置７による加熱領域（加熱面積）が増大し、加熱時において熱を伝達するのに必要な熱量が大きくなり、消費電力が増大するといった難点が生じてしまう。また、上述のＬ１＞Ｌ２の場合における周部１１ａの加熱によってＩＣ４を温める効果も生じ難い。
【００１９】
これに対して、本実施形態では、前記した関係がＬ１＞Ｌ２に設定されているので、周部１１ａが加熱装置７により効率よく加熱され、ＩＣ４の周囲が効果的に温められ、必要最小限の消費電力で効果的にＩＣの周囲温度をＩＣ動作保証温度の範囲内に上昇させることができる。また、伝熱部１１は、ＩＣ４の溝部８を形成することで、加熱装置７からＩＣ４までの間を必要最小限の面積で構成し、加熱に必要な熱量を制御するようになっている。
なお、伝熱部１１の面積は、加熱装置７からＩＣ４までの距離と、温度上昇に要する時間をどの程度に設定したいかによって任意に設定することができる。
また、接続部分１３の最大幅Ｌ２は、機械的強度や金属板１０に加わる応力などを考慮して決定される。
このような、金属板１０は、プレス加工等により溝部８を打ち抜くことで簡単に形成することができる。
【００２０】
一方、放熱に関しては、ＩＣ４から伝わる熱量ができるだけ大きな伝熱面積の金属板１０によって放熱されることが望ましい。そこで本実施形態では、上述のような構成を採用することにより、放熱部１２からの熱量が接続部分１３を介して、周部１１ａ、延出部１１ｂに伝熱し、より大きな伝熱面積を確保して放熱することができる。仮に、接続部分１３が存在しなければ、ＩＣ４の放熱は、周部１１ａ、延出部１１ｂから独立した放熱部１２のみを介して放熱することになるので放熱の効率が低下する。
以上のような構成により、本実施形態では、消費電力を抑えた加熱、および効率的な放熱を実現するＩＣの温度調節装置を実現することが可能となる。
【００２１】
温度検出装置１４は、ＩＣ４の近傍位置に配置されており、ＩＣ４の周囲温度を検出する。温度検出装置１４により検出された温度の検出値は、制御装置１５に入力される。
【００２２】
制御装置１５は、温度検出装置１４から入力した温度の検出値に基いて、加熱装置７の作動（オン、オフ）を制御する。具体的に、制御装置１５は、温度検出装置１４の検出値に基づいて、低温環境下で電子機器の電源が投入されたか否かを判定し、低温環境下で電源が投入されたと判定した場合に、ＩＣ４の周囲温度（検出値）がＩＣ動作保証温度の範囲内における所定の温度となるように加熱装置７を作動させる。なお、所定の温度は、予め設定され、前記検出値が所定の温度となった場合には、制御装置１５により加熱装置７の作動が直ちに停止（オフ制御）される。
【００２３】
前記した加熱装置７、温度検出装置１４および制御装置１５は、監視カメラ１内のその他の回路（例えば、プリント基板３上に構成されたその他の回路）から独立した構成となっている。制御装置１５は、前記のようにＩＣ４の周囲温度が前記した所定の温度まで上昇した後に、監視カメラ１内のその他の回路に電源が投入されるように制御するようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態の作用について図４を参照して説明する。
監視カメラ１の電源が投入されると、制御装置１５により温度検出装置１４が起動され（Ｓ１）、ＩＣ４の周囲温度が検出される。検出された温度値は、制御装置１５に入力される。
【００２５】
制御装置１５は、入力された温度検出装置１４からの検出値に基づいて、ＩＣ４の周囲温度がＩＣ４の動作保証温度範囲内にあるか否か（所定の温度に到達しているか否か、つまり、低温環境下において監視カメラ１の電源が投入されたか否か）を判定する（Ｓ２）。Ｓ２において、ＩＣ４の周囲温度がＩＣ４の動作保証温度範囲内にない（Ｓ２でＮＯ）と判定した場合、Ｓ３に移行し、加熱装置７が作動される。
【００２６】
加熱装置７が作動されると、加熱装置７から延出部１１ｂおよび周部１１ａに伝熱され、周部１１ａを介してＩＣ４の周囲が温められる。これによって、ＩＣ４の周囲温度が所定の温度に向けて上昇する。加熱装置７の作動後は、Ｓ２においてＩＣ４の周囲温度がＩＣ４の動作保証温度範囲内にあるか否か（所定の温度に到達したか否か）が繰り返し判定される。
【００２７】
その後、ＩＣ４の周囲温度が上昇し、Ｓ２において、ＩＣ４の周囲温度がＩＣ４の動作保証温度範囲内にある（Ｓ２でＹＥＳ、所定の温度に到達している）と判定した場合、Ｓ４に移行し、加熱装置７が作動しているか否かが判定される。Ｓ４において、加熱装置７が作動している（Ｓ４、ＹＥＳ）と判定した場合、Ｓ５に移行して加熱装置７が停止され、制御装置１５により機器側の回路（前記したその他の回路）が起動される。
【００２８】
なお、電源が投入された時点で、ＩＣ４の周囲温度がＩＣ４の動作保証温度範囲内にある（Ｓ２でＹＥＳ、所定の温度に到達している）と制御装置１５が判定した場合、Ｓ４で加熱装置７が作動していない（Ｓ４、ＮＯ）と判定された後、制御装置１５により機器側の回路（前記したその他の回路）が起動される。
【００２９】
機器側の回路の起動後、ＩＣ４の熱は面積の比較的大きい放熱部１２を通じて好適に放熱される。
【００３０】
以上説明した本実施形態によれば、低温環境下において加熱装置７で加熱する際に必要な熱量が従来方式と比べて少なくなり、電力を節約しつつ広い温度範囲で動作保証された監視カメラ１を提供することが可能となる。また、広範囲な使用環境下において、ＩＣ４の動作保証温度を満たすことができるため、作動の安定した監視カメラ１を提供することが可能となる。
【００３１】
また、加熱装置７、温度検出装置１４、制御装置１５は、機器側の回路とは分けて構成され、ＩＣ４の周囲温度がＩＣ４の動作保証温度範囲内まで上昇した後に機器側の回路の電源が立ち上げられるので、ＩＣ４への好適な電源投入が可能であり、広範囲な使用環境下において、作動の安定した監視カメラ１を提供することが可能となる。
【００３２】
本発明は上記した実施に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、周部１１ａが、平面視でＩＣ４の前縁部４ａ、後縁部４ｂおよび他側縁部４ｃの３つの縁部に非接触状態でオーバーラップするように配置されているものを示したが、これに限られることはなく、図５に示すように、周部１１ａが、ＩＣ４の各縁に平面視で重なるように位置するものや、図６に示すように、周部１１ａがＩＣ４の各縁から離間して平面視で側方に位置するように構成してもよい。この場合にも、ＩＣ４の周囲温度を周部１１ａによって好適に温めることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１      監視カメラ
３      プリント基板
５      伝熱部材（第２の伝熱部材）
６      伝熱部材（第１の伝熱部材）
７      加熱装置
１０    金属板
１１    伝熱部
１１ａ  周部
１１ｂ  延出部
１２    放熱部
１３    接続部分
１４    温度検出装置
１５    制御装置
Ｌ１    周部の最大幅
Ｌ２    接続部分の最大幅
【図１】
2015037112.tif 000003
【図２】
2015037112.tif 000004
【図３】
2015037112.tif 000005
【図４】
2015037112.tif 000006
【図５】
2015037112.tif 000007
【図６】
2015037112.tif 000008