JP2009224647A

JP2009224647A - 冷却装置およびそれを備えた電源装置、装置

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Publication number: JP2009224647A
Application number: JP2008068955A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Murakami; 禎之村上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】ファン等の別部品、別部材を設けることなく装置に用いられる部品等の冷却が可
能な冷却装置を提供すること。
【解決手段】音の存在する環境で、箱体６０内の空気７０がヘルムホルツ共鳴で振動、撹
乱されるので、トランス６５、トランジスタ６６、コイル６７、抵抗６８、コンデンサ６
９等の発熱部品付近の空気７０も移動し熱交換が生じ、発熱部品を冷却できる。したがっ
て、箱体６０のみを設ければよく、ファン等の別部品、別部材を設けることなく、消費電
力を低減でき、さらなる発熱が抑えられ、製造コストの低減した、発熱部品の冷却が可能
な冷却装置１００を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却装置およびそれを備えた電源装置、装置に関する。

装置等が作動すると、不要な熱が発生することが多い。例えば、電気回路では、トラン
ス、コイル、トランジスタ等の部品は発熱源となり、発熱部品自身あるいはその他の部品
が耐熱温度を越えるとその性能が低下する。特に、電源回路基板等は、周囲との電気的な
干渉を避けるために、略密封された容器に収められることが多く、熱がこもりやすく、部
品の性能が低下しやすい。
そこで、不要な熱を取り除くために、種々の冷却装置が用いられている。例えば、プリ
ンタにおいて、キャリッジモータを用いてファンを駆動し、制御基板に載せられたヘッド
駆動用トランジスタに取り付けられたヒートシンクを冷却する装置が知られている（特許
文献１参照）。

特開２００５−２２３４１５号公報（４頁、図１）

しかしながら、冷却のためにファン等の別部品、別部材を設けると、消費電力が増加し
たり、ファンによるさらなる発熱が生じたり、製造コストが増加したりという課題が生じ
る。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
音によって作動する冷却装置であって、被冷却物を収めるヘルムホルツ共鳴を生じる容
器と、前記容器中に気体とを備え、前記容器は、前記音の周波数とヘルムホルツ共鳴周波
数が略一致するように形成されていることを特徴とする冷却装置。
ここで、音の周波数とヘルムホルツ共鳴周波数が略一致するとは、共鳴によって容器中
の気体が振動できる程度の周波数のずれを含み、完全に一致する必要はないことを言う。

この適用例によれば、音の存在する環境で、容器内の気体がヘルムホルツ共鳴で振動す
るので、被冷却物付近の気体にも熱交換が生じ、被冷却物が冷却される。したがって、冷
却装置として容器と容器中に気体を備えていればよく、ファン等の別部品、別部材を設け
ることなく、消費電力が低減し、さらなる発熱が抑えられ、製造コストの低減した冷却装
置が得られる。

［適用例２］
上記冷却装置であって、前記へルムホルツ共鳴周波数が前記音のうち最も音圧レベルの
大きい音の周波数と一致していることを特徴とする冷却装置。
この適用例では、音圧レベルの大きい音の周波数とヘルムホルツ共鳴周波数とが一致し
ているので、容器内の気体がより振動し、より冷却効率のよい冷却装置が得られる。

［適用例３］
上記冷却装置と、前記被冷却物として発熱部品を有する電源回路基板とを備えたことを
特徴とする電源装置。

この適用例によれば、電源装置は、周囲との干渉を避けるため、あるいは安全規格のう
えで略密封された容器を用いるので、その容器を利用して前述の効果を達成できる電源装
置が得られる。

［適用例４］
上記冷却装置または電源装置を備えた装置であって、前記音の発生源が前記装置に存在
していることを特徴とする装置。

この適用例によれば、装置において定常的に発生する音を利用できるので、安定して電
源装置が冷却される。

以下に、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、装置としてのプリンタ１の概略分解斜視図である。プリンタ１は、インクジェ
ット式プリンタである。
プリンタ１は、筐体２と筐体２に取り付けられたガイド軸３と、ガイド軸３に沿って往
復移動するキャリッジ４と、プラテン５と、電源装置６とを備えている。

図１において、筐体２は、外形が略直方体である。ガイド軸３とプラテン５とは、筐体
２の対向する右側壁の内側と左側壁の内側に渡って取り付けられている。
キャリッジ４には、インクカートリッジ（モノクロ）７、インクカートリッジ（カラー
）８が搭載されている。また、キャリッジ４は、タイミングベルト９に固定されている。
タイミングベルト９は、筐体２に設けられたキャリッジモータ１０によって駆動され、そ
れによって、キャリッジ４は、ガイド軸３に沿って往復移動する。

キャリッジ４の下部には、図示しないヘッドが設けられ、フレキシブルケーブル１１を
介して図示しない回路基板からの制御信号により、ヘッドを駆動してモノクロインク、カ
ラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）をヘッドから噴射させることができる。
インクの噴射方向に、プラテン５は取り付けられている。

媒体としての紙Ｓは、筐体２に設けられた紙送りモータ１２と図示しない紙送り機構に
よって、プラテン５上を搬送される。
プリンタ１は、紙Ｓの搬送とキャリッジ４の往復移動とを繰り返し、ヘッドからインク
を噴射させて紙Ｓに画像を形成することができる。

電源装置６は、外部商用電源等から電力を取り込みやすいように、筐体２の底部の隅に
配置されている。外部商用電源等からはコード１３によって電源装置６に電力が入力され
る。
なお、電源装置６の位置は、筐体２の底部の隅に限らずその他の場所であっても構わな
い。

図２（ａ）に、電源装置６の概略斜視図を示した。また、図２（ｂ）には、冷却装置１
００の斜視図を示した。
図２（ａ）において、電源装置６は、容器である箱体６０と電源回路基板６１とを備え
ている。
箱体６０は、箱体６０の内部と外部を連通させるパイプ６２を右側面中央部に備えてい
る。パイプ６２は、開口部６３を有し、開口部６３は、図１に示したプリンタ１の筐体２
内部に向かって開口している。
電源回路基板６１は、インレット６４、トランス６５、トランジスタ６６、コイル６７
、抵抗６８、コンデンサ６９等の被冷却物である発熱部品を備えている。
インレット６４には、外部商用電源からのコード１３が引き込まれている。

図２（ｂ）において、冷却装置１００は、箱体６０と箱体６０の中の気体である空気７
０とからなる。箱体６０は、剛性のある物質からなり、膨張や容積の変化の少ないものが
好ましい。
パイプ６２は円柱状のパイプである。その長さをｌ、円形の開口部６３の半径をｒとし
、箱体６０の容積をＶ₀、圧力Ｐ₀（外気圧）の気体中の音速をｖとすると、ヘルムホルツ
共鳴周波数は、
ｆ_H＝（ｖ／２π）［Ｓ／{Ｖ₀（ｌ＋ｒ）}］^1/2・・・・（１）
で表される。ここでＳ＝πｒ²である。

パイプ６２の長さｌおよび半径ｒは、被冷却物の大きさに応じて決まる箱体６０の容積
Ｖ₀と装置内で発生する音に応じて、式（１）を満たすように選択することができる。
例えば、あるインクジェット式プリンタでは、用紙が用紙トレイから印刷部に送られる
際に、最も音が発生し、そのときの音圧レベルは、７０ｄＢ程度である。
また、ヘッド駆動時に定常的に発生する音を、高速フーリェ変換器（ＦＦＴアナライザ
）を用いて調査した結果、５ｋＨｚの成分の音が、最も音圧レベルの大きい音であり、音
圧レベル４０ｄＢ〜６０ｄＢの音が駆動時に発生している。

以下に、冷却装置１００のサイズの一例を示す。
例えば、電源装置６の箱体６０のサイズが０．１ｍ×０．０５ｍ×０．０５ｍであれば
、Ｖ₀＝０．０００２５ｍ³である。ここで、最も音圧レベルの大きい音の周波数を５ｋＨ
ｚとすると、式（１）からパイプ６２に係る長さｌと半径ｒとの関係は、Ｓ／（ｌ＋ｒ）
≒２となる。
したがって、半径ｒが５ｍｍのパイプ６２を考えると、パイプ６２の長さｌは３４ｍｍ
とすればよい。

次に、あるインパクトドットプリンタでは、２００Ｈｚ〜１２．５ｋＨｚの音が、音圧
レベル３０ｄＢ〜５０ｄＢの音が定常的に発生し、２．５ｋＨｚの音が最も音圧レベルが
大きい。
電源装置６の箱体６０のサイズを前述のインクジェット式プリンタと同様に０．１ｍ×
０．０５ｍ×０．０５ｍとすると、パイプ６２に係る長さｌと半径ｒとの関係は、Ｓ／（
ｌ＋ｒ）≒０．５となる。
ここで、半径ｒが５ｍｍのパイプを考えると、パイプ６２の長さｌは１５２ｍｍとすれ
ばよい。しかしながら、長さｌが長いので、半径ｒが２ｍｍのパイプとすると、長さｌを
２３ｍｍとすればよいことがわかる。このように、長さｌと半径ｒとは、筐体２のスペー
スによって適宜選択することができる。
以上の例は、特定のプリンタについての例であり、プリンタの大きさ、構造、構成要素
等に応じて、種々の値を選択できることは言うまでもない。

プリンタ１に存在する音としては、紙送りの際に生じる音、キャリッジ４がガイド軸３
を移動する際に発生する音、タイミングベルト９が移動するときに発生する音、キャリッ
ジモータ１０および紙送りモータ１２の回転に伴う音、ヘッド駆動時に発生する音、図示
しない紙送り機構等のギアから発生する音等、部品の駆動に際し発生する音が挙げられる
。発生する音には可聴音のみならず、可聴音以外の周波数範囲の音も含まれる。また、音
の発生源とは、これらの音を発生する部品、部材を指す。

実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）音の存在する環境で、箱体６０内の空気７０がヘルムホルツ共鳴で振動するので
、トランス６５、トランジスタ６６、コイル６７、抵抗６８、コンデンサ６９等の発熱部
品付近の空気７０にも熱交換が生じ、発熱部品を冷却できる。したがって、箱体６０と空
気７０を備えていればよく、ファン等の別部品、別部材を設けることなく、消費電力を低
減でき、さらなる発熱が抑えられ、製造コストの低減した冷却装置１００を得ることがで
きる。

（２）音の中で音圧レベルの大きい音の周波数とヘルムホルツ共鳴周波数とが一致して
いるので、箱体６０内の空気７０がより振動し、より冷却効率のよい冷却装置１００を得
ることができる。

（３）電源装置６は、周囲との干渉を避けるため、あるいは安全規格のうえで略密封さ
れた容器を用いるので、その容器を箱体６０として利用して前述の効果を達成できる電源
装置６を得ることができる。

（４）プリンタ１において定常的に発生する音を利用できるので、安定して電源装置６
を冷却できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定され
るものではない。

例えば、容器である箱体６０の形状は、本体から１つの開口部に向かって、本体部と比
較して狭い連通部が存在していればよく、パイプ６２を備えた直方体形状だけでなく、壺
状、ビール瓶形状等であってもよい。

また、実施形態においては、音の発生源が装置内部にある場合を説明したが、音の発生
源は、装置の外部にあってもよい。音の発生源が装置の外部にある時は、開口部は外に向
かっていてもよい。
音の発生源が外部にある場合とは、例えば工場内にある装置、音を発生する装置の近く
で使用する装置等である場合が考えられる。

また、被冷却物はトランス６５、トランジスタ６６、コイル６７、抵抗６８、コンデン
サ６９等の電気部品以外であってもよい。

さらに、箱体６０およびパイプ６２の中の気体は、空気７０に限らず窒素等であっても
よい。

なお、装置は、記録装置に限らず、電源装置６を備えた装置あるいは冷却装置１００を
備えた装置であればどのような装置であってもよい。

プリンタの概略分解斜視図。（ａ）は、電源装置の概略斜視図、（ｂ）は、冷却装置の斜視図。

符号の説明

１…装置としてのプリンタ、３…音の発生源であるガイド軸、４…音の発生源であるキ
ャリッジ、６…電源装置、９…音の発生源であるタイミングベルト、１０…音の発生源で
あるキャリッジモータ、１２…音の発生源である紙送りモータ、６０…容器としての箱体
、６１…電源回路基板、６５…被冷却物としての発熱部品であるトランス、６６…被冷却
物としての発熱部品であるトランジスタ、６７…被冷却物としての発熱部品であるコイル
、６８…被冷却物としての発熱部品である抵抗、６９…被冷却物としての発熱部品である
コンデンサ、７０…気体としての空気、１００…冷却装置。

Claims

音によって作動する冷却装置であって、
被冷却物を収めるヘルムホルツ共鳴を生じる容器と、
前記容器中に気体とを備え、
前記容器は、前記音の周波数とヘルムホルツ共鳴周波数が略一致するように形成されて
いる
ことを特徴とする冷却装置。
請求項１に記載の冷却装置において、
前記へルムホルツ共鳴周波数が前記音のうち最も音圧レベルの大きい音の周波数と一致
している
ことを特徴とする冷却装置。
請求項１および請求項２に記載の冷却装置と、
前記被冷却物として発熱部品を有する電源回路基板とを備えた
ことを特徴とする電源装置。
請求項１または請求項２に記載の冷却装置または請求項３に記載の電源装置を備えた装
置であって、
前記音の発生源が前記装置に存在している
ことを特徴とする装置。