JP2005327855A - 温度モニタ機能付き通信機器及び光送受信器 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱性が低下した異常状態を早期に検出してユーザに警告を出せる温度モニタ機能付き通信機器を提供する。
【解決手段】 発熱部品４と放熱部材７とをケース２に収納した光送受信器１が通信機器本体１２に挿抜可能に設けられ、ケース２が通信機器側の放熱器１５と密着する通信機器１１において、放熱部材７に放熱部材７の温度を検出する第１の温度センサ８を設け、放熱器１５に放熱部材７から伝わる温度を検出する第２の温度センサ１６を設けたものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、通信機器本体に挿抜可能に設けられる光送受信器を備えた通信機器及び光送受信器に関するものである。

通信機器本体に挿抜可能な光送受信器（光モジュール、あるいは光トランシーバ）のうち、伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓ等の高ビットレート対応、あるいは長距離対応の製品は、ＬＳＩなどの発熱部品が発熱するので、通信機器側の放熱が非常に重要である。そのため、通常は光モジュールの受け側である通信機器内に十分な大きさの放熱器を用意することで、通信機器本体に光モジュールが挿入されると同時に光モジュールが放熱器と良く密着するようにし、光モジュールの熱を通信機器内外に放熱できるようになっている。

この光モジュールは、光素子の近傍に設けられる温度センサと、その温度センサからのモニタ情報を機器側とやり取りする通信手段とを備えているため、機器側から光モジュール内の温度モニタが可能である。また、光モジュールが動作温度範囲外になると、光モジュール側から警告を出す機能もある。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平１０−４１６７８号公報 特開平６−１８８５０３号公報

この光モジュールは挿抜可能なモジュールであるため、光モジュールや放熱器にゴミや埃などの異物が付着し、放熱器との密着性（密着度）が悪くなると放熱性が低下して十分に放熱できない場合がある。

しかしながら、従来の光モジュールでは、放熱器との密着度が悪く放熱性が落ちている場合でも、稼動直後で雰囲気温度が低い場合等のように、外部環境次第では光モジュール側から警告が出ないため、光モジュールのインストール直後には放熱器との密着度がわからないという問題がある。

そして、稼動後しばらく経過して雰囲気温度の上昇により、光モジュール側から警告が出たり、さらに雰囲気温度が光モジュールの動作可能温度範囲を超えて上昇し、光モジュールが動作不能となって初めて放熱器との密着度不良が推測できるということになる。

そこで、本発明の目的は、放熱性が低下した異常状態を早期に検出してユーザに警告を出せる温度モニタ機能付き通信機器及び光送受信器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、発熱部品と放熱部材とをケースに収納した光送受信器が通信機器本体に挿抜可能に設けられ、前記ケースが通信機器側の放熱器と密着する通信機器において、前記放熱部材に前記放熱部材の温度を検出する第１の温度センサを設け、前記放熱器に前記放熱部材から伝わる温度を検出する第２の温度センサを設けた温度モニタ機能付き通信機器である。

請求項２の発明は、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度を比較し、前記ケースが前記放熱器と密着しているかどうかを判断する請求項１記載の温度モニタ機能付き通信機器である。

請求項３の発明は、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度がほぼ等しいとき、前記ケースが前記放熱器と密着していると判断し、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度に差があるとき、前記ケースが前記放熱器と密着していないと判断する請求項２記載の温度モニタ機能付き通信機器である。

請求項４の発明は、発熱部品と放熱部材とをケースに収納して通信機器本体に挿抜可能に設けられ、前記ケースが通信機器側の放熱器と密着する光送受信器において、前記放熱部材に前記放熱部材の温度を検出する第１の温度センサを設け、その第１の温度センサから離れた位置の前記ケースに前記放熱部材から伝わる温度を検出する第２の温度センサを設けた温度モニタ機能付き光送受信器である。

請求項５の発明は、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度を比較し、前記ケースが前記放熱器と密着しているかどうかを判断する請求項４記載の温度モニタ機能付き光送受信器である。

請求項６の発明は、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度がほぼ等しいとき、前記ケースが前記放熱器と密着していないと判断し、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度に差があるとき、前記ケースが前記放熱器と密着していると判断する請求項５記載の温度モニタ機能付き光送受信器である。

本発明によれば、ケースと通信機器側の放熱器との密着度を監視する温度モニタ機能を有し、放熱性が低下した異常状態を早期に検出してユーザに警告を出せるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適実施の形態を示す通信機器の主要部の分解斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る通信機器１１は、外部の他の通信機器と通信するものである。この通信機器１１は、通信機器本体１２に挿抜可能に設けられて光信号を送受信する光送受信器（光モジュール、あるいは光トランシーバ）１を備えている。図１では、光モジュール１の挿入方向はｘ１方向であり、引き抜き方向はｘ２方向である。

通信機器本体１２の一端部には、光モジュール１が挿抜される挿抜口１３が複数個（図１では、１個）形成される。通信機器本体１２内には、光モジュール１が通信機器本体１２に挿入された際、光モジュール１のほぼ全体を収納するケージ１４が各挿抜口１３に臨んでそれぞれ設けられる。各ケージ１４は、前方と上方が開口するように形成される。

各ケージ１４の上方には、光モジュール１が通信機器本体１２に挿入された際、光モジュール１のケース２の上面と密着する通信機器側の放熱器１５が設けられる。この放熱器１５は、図示しないバネなどの付勢部材により、下方（矢印ｚ方向）に押し付けられている。放熱器１５は、通信機器本体１２に光モジュール１が挿入されてケージ１４に収納されると同時に、ケース２の上面と良く密着することで、光モジュール１の（図２で後述する放熱部材７から伝わる）熱を通信機器１１内外に放熱する。放熱器１５としては、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＷ、Ａｌ、Ｆｅなどの放熱性が高い金属板に、同じ材質からなる多数のフィンが一体形成されたヒートシンクを使用する。

さて、放熱器１５には、図２で後述する放熱部材７から伝わる温度を検出するための第２の温度センサとして、放熱器用の温度センサ１６が設けられる。温度センサ１６は、例えば、放熱器１５の上面にセンサ設置用の穴１７を開け、その穴１７に固定される。温度センサ１６としては、例えばサーミスタを使用する。本実施の形態では、以下に説明する各温度センサについてもサーミスタを使用した。

この温度センサ１６は、リード１８を介して、ケース２と放熱器１５との密着度を監視（管理）する図示しない機器側の温度監視（モニタ）手段に接続される。この機器側の温度モニタ手段には、温度センサ１６からの温度モニタ情報（センサ信号）が入力される。機器側の温度モニタ手段としては、例えば、温度モニタの機能を通信機器１１に従来から備えられたＣＰＵに追加したものを使用する。もちろん、温度モニタの機能を有する部品をＣＰＵとは別に新たに取り付けてもよい。機器側の温度モニタ手段の動作は後述する。

一方、図２に示すように、光モジュール１は、ケース２に回路基板３を収納して主に構成される。回路基板３には、光信号を送信する半導体レーザ（ＬＤ）などの発光素子、光信号を受信するフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子、電力を消費することで発熱する発熱部品４などが搭載される。

発熱部品４としては、電流が流れる部品はすべて該当するが、特に大きな負荷を駆動するもの、動作速度が速いスイッチング素子、集積度が高いＩＣなどがあり、光送受信器に関しては、例えば、ＬＤを駆動するＬＤドライバ、送信用、受信用、送受信一体型などの各種ＬＳＩがある。

ケース２は、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＷ、Ａｌ、Ｆｅなどの放熱性が高い金属で形成され、回路基板３を収納する上方が開口した筐体５と、その筐体５の上部を覆う上蓋６とで構成される上下２分割のケースである。筐体５の一端部には、図示しない光コネクタがそれぞれ挿抜されるコネクタ挿抜口２１が２個形成される。各光コネクタには、伝送路となる光ファイバが接続される。

発熱部品４と上蓋６間には、筐体５を上蓋６で覆った際、発熱部品４および上蓋６の両者に接する光モジュール側の放熱部材７が設けられる。放熱部材７は、発熱部品４の上面および上蓋６の下面に接することで、発熱部品４の熱を上蓋６に伝えてケース２外に放熱する。放熱部材７としては、例えば、絶縁性を有する熱伝導シートを使用する。この放熱部材７を用いる代わりに、筐体５を上蓋６で覆った際、発熱部品４に接するように下方に突出した突出部を有する上蓋を用いてもよい。

放熱部材７には、放熱部材７の温度を検出するための第１の温度センサとして、放熱部材用の温度センサ８が設けられる。温度センサ８は、例えば、放熱部材７の後端部にセンサ設置用の穴９を開け、その穴９に固定される。この温度センサ８は、リード１０を介して回路基板３に接続される。

回路基板３には、温度センサ８からの温度モニタ情報を図１の通信機器本体１２と通信する図示しない通信手段が備えられる。このため、通信機器本体１２に光モジュール１を挿入して電気的に接続することで、上述した機器側の温度モニタ手段には、温度センサ８からの温度モニタ情報が入力される。

図１に示すように、通信機器本体１２の挿抜口１３に、光モジュール１を挿入してケージ１４に収納し、通信機器本体１２と光モジュール１とを電気的に接続する。また、光モジュール１の挿抜口２１に、光ファイバが接続された光コネクタをそれぞれ挿入し、光モジュール１の発光素子と光コネクタとを光学的に接続すると共に、光モジュール１の受光素子と光コネクタとを光学的に接続する。このとき、通信機器１１は、通常、上蓋６が放熱器１５と密着した図３に示した状態になる。この状態で光モジュール１を含む通信機器１１が稼動する。

本実施の形態の作用を説明する。

通信機器１１の稼動時、機器側の温度モニタ手段は、放熱部材用の温度センサ８からのセンサ信号に基づいて検出した温度と、放熱器用の温度センサ１６からのセンサ信号に基づいて検出した温度とを比較し、上蓋６が放熱器１５と密着しているかどうかを判断する。すなわち、機器側の温度モニタ手段は、温度センサ８で検出した（放熱部材７の）温度と、温度センサ１６で検出した（放熱器１５の）温度との両者の温度差（温度勾配）を利用して上蓋６と放熱器１５との密着度（光モジュール１や通信機器１１の放熱性）を常時監視する。

機器側の温度モニタ手段は、温度センサ８で検出した温度と温度センサ１６で検出した温度がほぼ等しいとき、光モジュール１と放熱器１５間の熱抵抗が小さく、上蓋６の上面が放熱器１５の下面と良く密着できていると判断する。このとき、通信機器１１は、上蓋６が放熱器１５と密着した図３の状態であり、発熱部品４の熱が放熱部材７、上蓋６を介して放熱器１５に伝わり、放熱器１５によって通信機器１１内外に効率よく十分に放熱され、放熱性が良好な状態である。

一方、機器側の温度モニタ手段は、温度センサ８で検出した温度と温度センサ１６で検出した温度に大きな差があるとき、光モジュール１と放熱器１５間の熱抵抗が大きく、上蓋６の上面が放熱器１５の下面と密着できていないと判断する。このとき、通信機器１１は、例えば、上蓋６と放熱器１５間にゴミや埃などの異物Ｘが存在し、上蓋６が放熱器１５と密着できていない図４の状態であり、放熱性が低下した異常状態である。異常状態時、機器側の温度モニタ手段は、ブザーを鳴らしたり、光モジュール１や通信機器本体１２に設けた図示しないランプを点灯したりしてユーザに警告を出す。

このように、通信機器１１は、放熱部材７に温度センサ８を設け、放熱器１５に温度センサ１６を設けることで、機器側の温度モニタ手段により、上蓋６と放熱器１５との密着度（光モジュール１や通信機器１１の放熱性）を温度センサ８，１６で検出した温度差（温度勾配）として監視する温度モニタ機能を有する。

また、機器側の温度モニタ手段により、上蓋６と放熱器１５との密着度の監視を常時行っているため、稼動直後で雰囲気温度が低い場合等の外部環境によらず、しかも発熱部品４が動作不能になるほど高温となる前に、放熱性が低下した異常状態を早期に検出してユーザに警告を出すことができ、光モジュール１の動作不良を未然かつ確実に防止できる。

上記実施の形態では、機器側でケース２と放熱器１５との密着度を判断する例で説明したが、次に、機器側だけでなく、光モジュール側のみでもケース２と放熱器１５との密着度を判断できる第２の実施の形態を説明する。

図５に示すように、光送受信器（光モジュール、あるいは光トランシーバ）５１は、基本的には図２で説明した光モジュール１と同じ構成であるが、放熱部材７に放熱部材７の温度を検出するための第１の温度センサとして、放熱部材用の温度センサ８を設け、その放熱部材用の温度センサ８から離れた位置の上蓋６の下面に接するように、放熱部材７から伝わる温度を検出するための第２の温度センサとして、上蓋用の温度センサ５２を設けたものである。この温度センサ５２は、リード５３を介して回路基板３に接続される。

温度センサ５２の設置箇所は、温度センサ５２で検出した温度と、温度センサ８で検出した温度との温度差（温度勾配）が生じ、かつ稼動時に放熱器１５と常に接する上蓋６の下面であればよい。本実施の形態では、放熱部材７の後端部から離れた上蓋６の下面の後端部に、温度センサ５２を設けた。

回路基板３には、ケース２と放熱器１５との密着度を監視（管理）する図示しないモジュール側の温度監視（モニタ）手段が備えられる。このモジュール側の温度モニタ手段には、温度センサ８，５２の両者からの温度モニタ情報（センサ信号）が入力される。モジュール側の温度モニタ手段としては、例えば、温度モニタの機能を回路基板３に搭載されたＬＳＩの一つに追加したものを使用する。もちろん、温度モニタの機能を有する部品を回路基板３に新たに搭載してもよい。モジュール側の温度モニタ手段の動作は後述する。

一方、図６に示すように、通信機器６１は、通信機器本体６２に挿抜可能に設けられる光モジュール５１を備えている。通信機器６１は、基本的には図１で説明した通信機器１１と同じ構成であるが、放熱器１５には温度センサが設けられていない。

図１で説明した通信機器１１と同様に、通信機器本体６２に光モジュール５１を挿入して通信機器本体６２と光モジュール５１とを電気的に接続し、光モジュール５１に図示しない光コネクタを挿入して光モジュール５１と光コネクタとを光学的に接続する。このとき、通信機器６１は、通常、上蓋６が放熱器１５と密着した図６に示した状態になる。この状態で光モジュール５１を含む通信機器６１が稼動する。

第２の実施の形態の作用を説明する。

通信機器６１の稼動時、モジュール側の温度モニタ手段は、放熱部材用の温度センサ８からのセンサ信号に基づいて検出した温度と、上蓋用の温度センサ５２からのセンサ信号に基づいて検出した温度とを比較し、上蓋６が放熱器１５と密着しているかどうかを判断する。すなわち、モジュール側の温度モニタ手段は、温度センサ８で検出した（放熱部材７の）温度と、温度センサ５２で検出した（上蓋６の後端部の）温度との両者の温度差（温度勾配）を利用して上蓋６と放熱器１５との密着度（光モジュール５１や通信機器６１の放熱性）を常時監視する。

モジュール側の温度モニタ手段は、温度センサ８で検出した温度と温度センサ５２で検出した温度がほぼ等しいとき、発熱部材４から放熱器１５に熱が逃げず、光モジュール５１内に熱がこもっており、上蓋６の上面が放熱器１５の下面と密着できていないと判断する。このとき、通信機器６１は、例えば、上蓋６と放熱器１５間にゴミや埃などの異物Ｘが存在し、上蓋６が放熱器１５と密着できていない図７の状態であり、放熱性が低下した異常状態である。異常状態時、モジュール側の温度モニタ手段は、ブザーを鳴らしたり、光モジュール５１や通信機器本体６２に設けた図示しないランプを点灯したりしてユーザに警告を出す。

一方、モジュール側の温度モニタ手段は、温度センサ８で検出した温度と温度センサ５２で検出した温度に差があるとき、上蓋６の上面が放熱器１５の下面と良く密着できていると判断する。これは、発熱部材４から放熱器１５に熱が良く逃げていると、光モジュール５１内に熱がこもらず、温度センサ８，５２の設置箇所間の熱抵抗により温度差ができるためである。このとき、通信機器６１は、上蓋６が放熱器１５と密着した図６の状態であり、発熱部品４の熱が放熱部材７、上蓋６を介して放熱器１５に伝わり、放熱器１５によって通信機器６１内外に効率よく十分に放熱され、放熱性が良好な状態である。

このように、光モジュール５１は、放熱部材７に温度センサ８を設け、その温度センサ８から離れた位置の上蓋６に温度センサ５２を設けることで、モジュール側の温度モニタ手段により、上蓋６と放熱器１５との密着度（光モジュール５１や通信機器６１の放熱性）を温度センサ８，５２で検出した温度差（温度勾配）として監視する温度モニタ機能を有する。

また、モジュール側の温度モニタ手段により、上蓋６と放熱器１５との密着度の監視を常時行っているため、稼動直後で雰囲気温度が低い場合等の外部環境によらず、しかも発熱部品４が動作不能になるほど高温となる前に、放熱性が低下した異常状態を早期に検出してユーザに警告を出すことができ、光モジュール５１の動作不良を未然かつ確実に防止できる。

さらに、光モジュール５１は、従来の光モジュールに温度センサ８，５２とモジュール側の温度モニタ手段とを組み込めば簡単に構成され、図１の通信機器１１のように機器側に温度センサや温度モニタ手段を設ける必要がないため、高価な通信機器の仕様を変更することなく、従来の通信機器をそのまま使用でき、低コストである。

第２の実施の形態では、モジュール側の温度モニタ手段により、ケース２と放熱器１５との密着度を判断する例で説明したが、回路基板３には、温度センサ８，５２からの温度モニタ情報を通信機器本体６２と通信する図示しない通信手段が備えられるので、上述した機器側の温度モニタ手段によっても、放熱器１５との密着度を判断できる。

本発明の好適実施の形態を示す通信機器の主要部の分解斜視図である。 図１に示した光送受信器の斜視図（一部透視図）である。 図１の光送受信器が機器側放熱器と良く密着している状態を示す縦断面図である。 図１の光送受信器が機器側放熱器と密着できていない状態を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す光送受信器の斜視図（一部透視図）である。 図５の光送受信器が機器側放熱器と良く密着している状態を示す縦断面図である。 図５の光送受信器が機器側放熱器と密着できていない状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 光送受信器
２ ケース
７ 光モジュール側の放熱部材
８ 放熱部材用の温度センサ（第１の温度センサ）
１５ 通信機器側の放熱器
１６ 放熱器用の温度センサ（第２の温度センサ）

Claims (6)

1. 発熱部品と放熱部材とをケースに収納した光送受信器が通信機器本体に挿抜可能に設けられ、前記ケースが通信機器側の放熱器と密着する通信機器において、前記放熱部材に前記放熱部材の温度を検出する第１の温度センサを設け、前記放熱器に前記放熱部材から伝わる温度を検出する第２の温度センサを設けたことを特徴とする温度モニタ機能付き通信機器。
2. 前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度を比較し、前記ケースが前記放熱器と密着しているかどうかを判断する請求項１記載の温度モニタ機能付き通信機器。
3. 前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度がほぼ等しいとき、前記ケースが前記放熱器と密着していると判断し、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度に差があるとき、前記ケースが前記放熱器と密着していないと判断する請求項２記載の温度モニタ機能付き通信機器。
4. 発熱部品と放熱部材とをケースに収納して通信機器本体に挿抜可能に設けられ、前記ケースが通信機器側の放熱器と密着する光送受信器において、前記放熱部材に前記放熱部材の温度を検出する第１の温度センサを設け、その第１の温度センサから離れた位置の前記ケースに前記放熱部材から伝わる温度を検出する第２の温度センサを設けたことを特徴とする温度モニタ機能付き光送受信器。
5. 前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度を比較し、前記ケースが前記放熱器と密着しているかどうかを判断する請求項４記載の温度モニタ機能付き光送受信器。
6. 前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度がほぼ等しいとき、前記ケースが前記放熱器と密着していないと判断し、前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度に差があるとき、前記ケースが前記放熱器と密着していると判断する請求項５記載の温度モニタ機能付き光送受信器。
   

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