JP2005175073A - 高周波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱性が高く、かつ小型の高周波装置を提供する。
【解決手段】 ペルチェ素子１１の吸熱側の面がＰＳＫ復調ＩＣ１３と接触するように、またペルチェ素子１１の放熱側の面が熱伝導性の材料からなり蒸発及び凝縮が起こる媒体を封入したパイプ形状の部材であるヒートパイプ１２に接触するように、ペルチェ素子１１を取り付ける。ヒートパイプ１２の端部１２ａは、シールドケース７に設けられた小孔７ｃからチューナ装置１外部に導き出され、キャビネット６内の外気にさらされ、ヒートパイプ１２の端面１２ｂはキャビネット６に接触するように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は高周波信号を取り扱う高周波回路を有する高周波装置に関し、特にその放熱構造に関する。

高周波の搬送波を周波数変換して各種信号波を取り出す高周波装置は、テレビ受信機、衛星通信機器、移動体通信機器等に使用されている。図５は、従来の高周波装置のうちテレビ受信機等に搭載されるチューナ装置の概略構成を示している。

図５では、チューナ装置１００のシールド蓋１０を開いた内部の様子を示しており、チューナ装置１００はシールドケース７と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）入力端子８、高周波回路基板９を有している。

防磁部材であるシールドケース７の内部には、回路ブロック等の部品が実装された高周波回路基板９が組み込まれ、半田付けによって固定されている。そして、シールドケース７によって、高周波回路基板９とチューナ装置１００外部との電磁的隔離を確保している。また、シールドケース７の開口面１００ａを、他の防磁部材であるシールド蓋１０によって覆うことにより、高周波回路基板９とチューナ装置１００外部との電磁的隔離をさらに高めている。なお、シールドケース７は、厚さ１ｍｍ弱の薄い表面処理鋼板を板金加工して箱型に成型したものであり、ＲＦ入力端子８とともに組み立てられている。なお、シールドケース７の下部に配置された６つの端子３０は、チューナ１００装置とマザー基板（図示しない）との間での信号及び電源の入出力用の端子である。

高周波回路基板９上には、ＲＦアンプ、ＩＱ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）検波ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）復調ＩＣ１３等の回路ブロックが配置されている。図５では、これら回路ブロックのうち発熱の大きなＰＳＫ復調ＩＣ１３のみ図示している。

チューナ装置１００では、ＰＳＫ復調ＩＣ１３に接触するように平板を折り曲げた形状の熱伝導性部材１９が取り付けられている。この場合、熱伝導性部材１９は、シールドケース７とシールド蓋１０で包囲された閉空間の内部に配置されており、ＰＳＫ復調ＩＣ１３で発生した熱をチューナ装置１００の外に放散させるためにシールドケース７に伝える役割をしている。なお、放熱板１９の形状や材質は要求される放熱量に応じて決定される。

チューナ装置のような高周波装置においては、高周波回路を安定して動作させるために温度環境を定常状態に保つ必要があるので上記のように熱伝導性部材を設けているが、近年、高周波発振の高出力化、高性能化等に伴い発熱量が増加する傾向にあり、より効率の高い放熱を行うことが必要となってきている。

そこで、高周波装置の温度環境を定常状態に保つ方法として、冷却ユニットを配置することによって放熱を行う方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、高周波回路である周波数変換器に低温ステージを接触して配置し、それらを熱シールドで囲み、低温ステージは冷媒還流部を介して熱交換部と連結することによって、周波数変換器を冷却する冷却ユニットを配置する方法が提案されている。
特開平９−１３９５２８号公報（第９頁、第１図）

最近、高周波装置に対し、高周波発振の高出力化、高性能化に加えて、薄型を含めて小型であることが強く求められており、それに伴って高い放熱性を確保した上で装置の放熱構造もコンパクトにする必要が生じている。

しかし、特許文献１に提案されている方法では、冷却ユニットを設置するので広い空間を必要とし、高周波装置が大きくなってしまうという問題が生じていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、放熱性が高く、かつ小型の高周波装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の高周波装置は、高周波信号を取り扱う高周波回路を搭載した高周波回路基板が防磁部材によって包囲されている高周波装置であって、高周波回路に隣接してペルチェ素子が配置されていることを特徴としている。

これによって、小型で放熱性の高い高周波装置が提供される。つまり、高周波回路から発生した熱をペルチェ素子が効率よく吸熱し、高周波装置の外部に放熱することができ、かつ、ペルチェ素子は高周波回路基板上に搭載できる程度に十分小さいので、高周波装置を薄型にすることも、全体の大きさを小さくすることもできる。そして、この高周波装置は放熱性が高いので、高出力で高性能を有する装置とすることができる。

この場合、高周波回路のうち特に発熱の大きいＩＣに接触するようにペルチェ素子を配置することが好ましい。このような配置により、発熱の大きなＩＣの過熱をより効率的に抑えることができるからである。なお、ペルチェ素子は電流を流すことにより素子の一方の面で吸熱し、他方の面で放熱する性質を有する素子である。

上記構成の高周波装置において、ペルチェ素子の吸熱側の部分が高周波回路に接触し、ペルチェ素子の放熱側の部分と接触して熱伝導性部材が配置され、更に熱伝導性部材は防磁部材にも接触するようにすることができる。

このように熱伝導性部材を配置することにより、高周波回路から発生した熱が防磁部材を伝わって外部へ効率よく伝えられるので、更に効率的な放熱を行うことが可能となる。また、熱伝導性部材は、高周波回路基板を包囲している防磁部材にも接触するように設置さえすればよく、大きなものを必要としないので熱伝導性部材によって高周波装置が特に大きくなることはない。ここで、熱伝導性部材の材質や形状は要求される放熱量に応じて決定すればよい。熱伝導性部材の材質としては、銅、銀、黒鉛等の高熱伝導性のセラミックス、ダイヤモンドを含む素材等が挙げられる。また、その形状は平板状であってもパイプ形状であってもよく、特に限定されない。

また、上記構成の高周波装置において、熱伝導性部材を蓋付きパイプ形状のように中空部分を有するものとした場合、その中空部分に蒸発及び凝縮が起こる媒体を封入することができる。これによって、高周波回路から発生し中空部分を有する熱伝導性部材に伝えられた熱は、媒体によっても吸収されるので、更に効率的に高周波回路の過熱を抑制することができる。つまり、この中空部分を有する熱伝導性部材は、いわゆるヒートパイプであり、封入された媒体が熱によって一部又は全部が蒸発し、蒸発潜熱によって熱を吸収した後は凝縮するサイクルが繰り返されることによって熱が吸収される。好適な媒体として、水を挙げることができる。

また、上記構成の高周波装置において、高周波装置がキャビネット内に配置されている場合、熱伝導性部材が更にキャビネットにも接触するようにすることができる。

この場合、高周波回路から発生した熱はキャビネットにも放熱されるので、更により効率的な放熱を行うことができる。また、この場合も熱伝導性部材は、前述のヒートパイプにすることができる。

また、本発明のペルチェ素子が配置されている高周波装置は、高周波回路を搭載した高周波回路基板が防磁部材によって包囲されており、高周波装置はキャビネット内に配置され、冷媒液が熱伝導性部材から熱を受け取る熱交換ジャケット及びキャビネットに熱を放出する放熱部を循環する熱交換ユニットを有し、ペルチェ素子の吸熱側の部分が高周波回路に接触し、ペルチェ素子の放熱側の部分と接触して熱伝導性部材が配置され、熱伝導性部材は、更に熱交換ジャケットとも接触し、放熱部はキャビネットと接触していることを特徴としている。

このように、熱伝導性部材により防磁部材の外部に放出した熱を冷媒液により冷却し、キャビネットに放出することによって、より効率的な放熱を行うことができる。このような構成は、高周波回路の発熱量が非常に大きな場合、特に有効である。そして、熱交換ユニットは防磁部材とキャビネットとの間に設置されているので、高周波装置の小型化を確保することができる。なお、冷媒液としては水を使用することができる。

また、この場合も熱伝導性部材は、前述のヒートパイプとすることによって更に放熱性を高めることができる。

また、本発明のペルチェ素子が配置されている高周波装置は、高周波回路基板が防磁部材によって包囲されている高周波装置であって、高周波回路に隣接して配置されているペルチェ素子は、ペルチェ素子の吸熱側の部分が高周波回路に接触し、ペルチェ素子の放熱側の部分が防磁部材に接触していることを特徴としている。

これによって、高周波回路から発生した熱がペルチェ素子の放熱側の部分から直接防磁部材を伝わって外部へ効率よく伝えられるので、効率的な放熱を行うことができる。このような構成においては、高周波回路、ペルチェ素子、防磁部材が接触して並んでいるので容易に薄型の高周波装置にすることができる利点がある。

また、この場合において、ペルチェ素子の放熱側の部分が防磁部材の脱着可能な部分に接触するようにすることが好ましい。これによって、ペルチェ素子と防磁部材と位置関係の調整等を行いやすくなり、良好な接触を容易にすることができる。

本発明の高周波装置にあっては、ペルチェ素子を利用して高周波回路から発生する熱を放散させているので、コンパクトな高周波装置で、大きな発熱量を効率よく放熱させることができる。従って、発熱量の大きな高性能及び／又は多機能の高周波装置であっても、小型化された装置が提供できる。

また、本発明の高周波装置にあっては、高周波装置を大きくすることなく、ヒートパイプや熱交換ジャケットを取り付けることができ、更に効率的な放熱を行うことが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

ここでは、本発明の実施の形態に係る高周波装置として、テレビ受信機等に搭載されるチューナ装置を例に説明するが、本発明の高周波装置はこれに限定されることなく、高周波信号を取り扱う高周波回路と、高周波回路を包囲して外部との電磁的隔離を確保する防磁部材とを有して成る高周波装置に広く適用することが可能である。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施の形態に係るテレビ受信機の概略構成を示す図であり、特にテレビ受信機に搭載されているチューナ装置の主要部分の概略構成を示している。

図１に示すテレビ受信機は、入力ＲＦ信号から所望周波数の信号を取り出すチューナ装置１、チューナ装置１の制御を行うマイクロコンピュータ２、ディジタル信号の処理を行うディジタル信号処理回路３、テレビ受信機各部への電源供給を行う電源回路４及び各種回路を搭載するマザー基板５を有している。そして、図１では、テレビ受信機の構成を説明するためにキャビネット６はマザー基板５から離れて示されているが、実際は、マザー基板５はキャビネット６内部に収納されている。なお、シールドケース７の下部に配置された６つの端子３０は、チューナ装置１とマザー基板５との間での信号及び電源の入出力用の端子である。

図１において、チューナ装置１は、シールドケース７、ＲＦ入力端子８、高周波回路基板９、シールド蓋１０、ペルチェ素子１１及びヒートパイプ１２を具備している。そして、シールドケース７の下部７ａとマザー基板５とを半田付けすることによって、チューナ装置１をマザー基板５に固定し、電気的接続を確保している。また、ヒートパイプ１２内には、媒体が封入されており、その媒体の蒸発・凝縮サイクルによって熱を吸収するようになっている。

防磁部材であるシールドケース７の内部には、回路ブロック等の部品が実装された高周波回路基板９が組み込まれ、半田付けによって固定されている。そして、シールドケース７によって、高周波回路基板９とチューナ装置１外部との電磁的隔離を確保している。また、シールドケース７の開口面７ｂを、他の防磁部材であるシールド蓋１０によって覆うことにより、高周波回路基板９とチューナ装置１外部との電磁的隔離をさらに高めている。なお、チューナ装置１は、その構成を説明するためにシールド蓋１０を開いた状態で示されているが、実際はシールド蓋１０によってシールドケース７の開口面７ｂが閉塞されている。また、シールドケース７は、厚さ１ｍｍ弱の薄い表面処理鋼板を板金加工して箱型に成型したものであり、同じく防磁部材である仕切り板７ｃ、７ｄが設けられ、ＲＦ入力端子８とともに組み立てられている。

高周波回路基板９上には、実際にはＲＦアンプ、ＩＱ検波ＩＣ、ＰＳＫ復調ＩＣ１３等の回路ブロックが配置されているが、図１ではこれら回路ブロックのうち発熱の大きなＰＳＫ復調ＩＣ１３のみを図示している。

本実施形態１では、回路ブロックからの熱を放出するためにＰＳＫ復調ＩＣ１３に接触するようにペルチェ素子１１を配置している。この場合、ペルチェ素子１１の吸熱側の面がＰＳＫ復調ＩＣ１３と接触するように取り付けられている。また、媒体が封入された熱伝導性部材であるヒートパイプ１２が、ペルチェ素子１１の放熱側の面に接触するように取り付けられている。

一方、ヒートパイプ１２の端部１２ａは、仕切り板７ｃ及びシールドケース７に設けられたそれぞれの小孔７ｅ、７ｆからチューナ装置１外部に導き出され、キャビネット６内の外気にさらされ、ヒートパイプ１２の端面１２ｂがキャビネット６に接触するように配置されている。

このような構成のチューナ装置１においては、ＰＳＫ復調ＩＣ１３で発生した熱は、ペルチェ素子１１の吸熱側の面より吸熱されペルチェ素子１１の放熱側の面に接触しているヒートパイプ１２を介して、ヒートパイプ１２の端部１２ａに伝わり、更に端面１２ｂと接触しているキャビネット６へと伝わりキャビネット６外表面から外気に放散される。

このように、ペルチェ素子１１及びヒートパイプ１２を用いて吸熱による強制的冷却をし、キャビネット６等を介して放熱する構成とすることにより、小型で効率的な放熱を行うことが可能なチューナ装置１を実現することができる。このとき、ヒートパイプ１２は熱伝導率の高い材料を用いるとより高い放熱効果が得られる。

＜実施形態２＞
本実施形態２は、実施形態１に係るチューナ装置１（図１参照）に、更に熱交換ユニットを取り付けた場合である。本実施形態２においては、熱交換ユニットを更に取り付けたことによる実施形態１との相違点を中心に説明する。

図２は、熱交換ユニットが図１に示すチューナ装置１のヒートパイプ１２に連結されたチューナ装置の概略構成を示している。なお、図１では、ヒートパイプ１２の端面１２ｂはキャビネット６と接触しているが、本実施形態２では、その端面１２ｂは熱交換ジャケット１６と接触している。

図２に示す熱交換ユニット１８は、熱交換ジャケット１６、放熱部１４、冷媒液１５が流れるパイプ１７から構成されている。そして、熱交換ユニット１８は、冷媒液１５が循環するようにヒートパイプ１２に接触する熱交換ジャケット１６とキャビネット６に接触する放熱部１４との間をパイプ１７でつないでいる。なお、ここで冷媒液１５が流れる方向を矢符１５ａで示している。

つまり、図２に示すチューナ装置では、ペルチェ素子１１の放熱側の面からヒートパイプ１２へ伝えられた熱が熱交換ジャケット１６へと伝えられ、冷媒液１５を介して放熱部１４に伝わり、放熱部１４からキャビネット６に伝わり外部に放熱される。そして、放熱部１４を通過した冷媒液１５は、再び熱交換ジャケット１６に戻り、再び上記と同様の熱交換が繰り返される。

本実施形態２では、熱交換ユニット１８のような強制冷却装置を付加した放熱構造を採用しているが、熱交換ユニット１８はキャビネット６内に収められているので、チューナ装置を小型に維持することができる。

＜実施形態３＞
本実施形態３は、チューナ装置１において、熱伝導性部材としてヒートパイプ１２（図１参照）の代わりに平板を折り曲げた形状の部材を配置している場合である。なお、本実施形態３においては、平板を折り曲げた形状の熱伝導性部材を取り付けたことによる実施形態１との相違点を中心に説明する。

図３は、本実施形態３に係るチューナ装置の内部の概略構成を示している。

図３に示すチューナ装置では、ＰＳＫ復調ＩＣ１３がペルチェ素子１１の吸熱側の面と接触し、熱伝導性部材１９がペルチェ素子１１の放熱側の面と接触しており、更に熱伝導性部材１９がシールドケース７の仕切り板７ｃに接触している。

この構成によって、ＰＳＫ復調ＩＣ１３で発生した熱は、ペルチェ素子１１の吸熱され熱伝導性部材１９に放熱され、熱伝導性部材１９からシールドケース７へ伝わり、シールドケース７の下部７ａからマザー基板５及びキャビネット６（図１参照）へと伝わりキャビネット６外表面から外気に放散される。

このような構成においては、熱伝導性部材を任意の形状や大きさにすることができ、放熱性に優れた薄型及び／又は小型のチューナ装置を提供できる。

＜実施形態４＞
本実施形態４は、チューナ装置１がヒートパイプ１２（図１参照）も平板を折り曲げた形状の熱伝導性部材１７（図３参照）も配置していない場合である。なお、本実施形態４においても、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図４は、本実施形態４に係るチューナ装置の一部の断面図を示している。

図４に示すチューナ装置では、ペルチェ素子１１の吸熱側の面がＰＳＫ復調ＩＣ１３と接触するように取り付けられており、シールド蓋１０とペルチェ素子１１の放熱側の面とが接触するように取り付けられている。また、ＰＳＫ復調ＩＣ１３と高周波回路基板９との間には、ＰＳＫ復調ＩＣの入出力端子２０が配置されている。

図４に示すチューナ装置はＰＳＫ復調ＩＣ１３で発生した熱をペルチェ素子１１の吸熱側で吸熱し放熱側からシールド蓋１０へ放熱することができる。つまり、シールド蓋１０からはシールドケース７を通じてマザー基板５及びキャビネット６（図１参照）へと伝わりキャビネット６外表面から外気に熱が放散される。

このような構成にすることにより、チューナ装置を薄型にすることができ、かつチューナ装置は効率的に放熱を行うことができる。

本発明の実施形態１に係る高周波装置を搭載したテレビ受信機の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態２に係る高周波装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る高周波装置の内部構造を示す図である。 本発明の実施形態４に係る高周波装置の内部構造を示す断面図である。 従来の高周波装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１、１００ チューナ装置
２ マイクロコンピュータ
３ ディジタル信号処理回路
４ 電源回路
５ マザー基板
６ キャビネット
７ シールドケース
８ ＲＦ入力端子
９ 高周波回路基板
１０ シールド蓋
１１ ペルチェ素子
１２ 熱伝導性部材（ヒートパイプ）
１３ ＰＳＫ復調ＩＣ
１４ 放熱部
１５ 冷媒液
１６ 熱交換ジャケット
１７ パイプ
１８ 熱交換ユニット
１９ 平板を折り曲げた熱伝導性部材
２０ ＰＳＫ復調ＩＣの入出力端子
３０ 端子

Claims (7)

1. 高周波信号を取り扱う高周波回路を搭載した高周波回路基板が防磁部材によって包囲されている高周波装置であって、
   前記高周波回路に隣接してペルチェ素子が配置されていることを特徴とする高周波装置。
2. 請求項１に記載の高周波装置において、
   前記ペルチェ素子の吸熱側の部分が前記高周波回路に接触し、前記ペルチェ素子の放熱側の部分と接触して熱伝導性部材が配置され、前記熱伝導性部材は前記防磁部材にも接触していることを特徴とする高周波装置。
3. 請求項２に記載の高周波装置において、
   前記高周波装置はキャビネット内に配置され、前記熱伝導性部材が更に前記キャビネットにも接触していることを特徴とする高周波装置。
4. 請求項１に記載の高周波装置において、
   前記高周波装置はキャビネット内に配置され、前記熱伝導性部材から熱を受け取る熱交換ジャケットと前記キャビネットに熱を放出する放熱部との間を冷媒液が循環する熱交換ユニットを有し、
   前記ペルチェ素子の吸熱側の部分が前記高周波回路に接触し、前記ペルチェ素子の放熱側の部分と接触して熱伝導性部材が配置され、前記熱伝導性部材が、更に前記熱交換ジャケットにも接触し、前記放熱部は前記キャビネットと接触していることを特徴とする高周波装置。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の高周波装置において、
   前記熱伝導性部材が中空部分を有し、前記中空部分の中に蒸発及び凝縮が起こる媒体が封入されていることを特徴とする高周波装置。
6. 請求項１に記載の高周波装置において、
   前記ペルチェ素子の吸熱側の部分が前記高周波回路に接触し、前記ペルチェ素子の放熱側の部分が前記防磁部材に接触していることを特徴とする高周波装置。
7. 請求項６に記載の高周波装置において、
   前記防磁部材は脱着可能な部分を含み、前記ペルチェ素子の放熱側の部分が前記脱着可能な部分に接触していることを特徴とする高周波装置。
   
   

Images