JP2016018850A

JP2016018850A - 電気部品の冷却構造

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Publication number: JP2016018850A
Application number: JP2014139744A
Authority: JP
Inventors: 俊幸阿部; Toshiyuki Abe
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-02-01

Abstract

【課題】空気流に関して、高温電気部品よりも下流側に低温電気部品を配置していても、低温電気部品に対する高温電気部品の熱的な影響を少なくするように、低温電気部品を効果的に冷却できる電気部品の冷却構造を提供する。
【解決手段】電気部品の冷却構造は、高温電気部品３と、上記高温電気部品３の温度よりも低温に保つ必要のある低温電気部品５と、主空気流Ｘに関して、上記低温電気部品５が高温電気部品３よりも下流側に位置するように、上記高温電気部品３と低温電気部品５とが搭載された基板１２と、上記高温電気部品３を冷却しないで、上記低温電気部品５を冷却するように、副空気流Ｙを案内する副空気流案内手段１５，１７とを含む。
【選択図】図２

Description

この発明は、電気部品の冷却構造に関する。

従来、電気部品の冷却構造としては、基板にパワー素子などの高温電気部品を取り付けると共に、この基板を収容するホルダから、高温電気部品のヒートシンクだけを突出させて、このヒートシンクやリアクタを、ホルダの外の送風ダクト内に配置して、冷却するようにしたものがある（特許文献１：特開２０１１−２０２８８７号公報）。

特開２０１１−２０２８８７号公報

ところで、基板設計において、配線などの都合により、例えばパワー素子などの高温電気部品からの熱の影響を受ける場所に、この高温電気部品の温度よりも低温に保つ必要のある例えばバリスタや電界コンデンサなどの低温電気部品を配置しなければならない場合がある。

特に、図８（この図８は、この発明の課題を説明するための説明図で、従来例ではない。）に示すように、内部を冷却用の空気流Ａが矢印の方向に流れるホルダ１内に、基板２を配置し、この基板２にパワー素子などの高温電気部品３とバリスタ、電界コンデンサなどの低温電気部品５を搭載し、配線などの都合により、高温電気部品３よりも空気流Ａの下流側に低温電気部品５を配置しなければならない場合がある。

この場合、上記低温電気部品５が高温電気部品３よりも空気流Ａの下流側にあるため、低温電気部品５が、高温電気部品３によって加熱された高温の空気流Ａの影響を著しく受けて、低温に保つ必要がある低温電気部品５が高温になってしまい、性能、耐久性を損なうという問題がある。

しかしながら、上記従来の電気部品の冷却構造では、パワー素子のヒートシンクをホルダから突出させていても、パワー素子と電界コンデンサとを搭載した基板を、ホルダに収容しているだけなので、電界コンデンサがパワー素子の高温の影響を受けて、電界コンデンサの性能、耐久性を損なう場合が有るという問題がある。

そこで、この発明の課題は、空気流に関して、高温電気部品よりも下流側に低温電気部品を配置していても、低温電気部品に対する高温電気部品の熱的な影響を少なくするように、低温電気部品を効果的に冷却できる電気部品の冷却構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の電気部品の冷却構造は、
高温電気部品と、
上記高温電気部品の温度よりも低温に保つ必要のある低温電気部品と、
主空気流に関して、上記低温電気部品が高温電気部品よりも下流側に位置するように、上記高温電気部品と低温電気部品とが搭載された基板と、
上記高温電気部品を冷却しないで、上記低温電気部品を冷却するように、副空気流を案内する副空気流案内手段と
を備えることを特徴としている。

１実施形態の電気部品の冷却構造は、
上記基板、高温電気部品および低温電気部品を収容するホルダと、
上記ホルダの近傍に設けられ、上記ホルダ内に、上記主空気流および副空気流を生成するファンと
を備える。

１実施形態では、
上記副空気流案内手段は、
上記基板に設けた開口と、
この開口から吹き出した副空気流を低温電気部品に向けて導く導風板と
を有する。

１実施形態では、
上記副空気流案内手段は、
上記高温電気部品よりも上流側から、上記低温電気部品に向けて副空気流を導くダクトを含む。

１実施形態は、
上記基板、高温電気部品および低温電気部品を収容するホルダを備え、
上記副空気流案内手段は、
上記ホルダに設けられて、上記ホルダの外側から内側に向けて副空気流を導く開口を含む。

１実施形態は、
上記副空気流案内手段は、
上記副空気流を、上記低温電気部品に向けて導く導風板を有する。

この発明によれば、空気流に関して、高温電気部品よりも下流側に低温電気部品を配置していても、低温電気部品に対する高温電気部品の熱的な影響を少なくして、低温電気部品を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

この発明の第１実施形態の電気部品の冷却構造を有する加熱調理器の正面図である。上記第１実施形態の電気部品の冷却構造の縦断面図である。第２実施形態の電気部品の冷却構造の横断面図である。第３実施形態の電気部品の冷却構造の横断面図である。第４実施形態の電気部品の冷却構造の横断面図である。第５実施形態の電気部品の冷却構造の横断面図である。第６実施形態の電気部品の冷却構造の横断面図である。この発明の課題を説明するための説明図である。

以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態の電気部品の冷却構造を有する加熱調理器を前方から見た外観図である。この加熱調理器１００は、直方体形状のキャビネット１０２の正面の上部に操作キー部１０３を設け、キャビネット１０２の正面における操作キー部１０３の下側には、左端側の辺を中心に回動して、キャビネット１０２内の加熱室(図示せず)を開閉する扉１０４を設けている。そして、上記扉１０４の右部にはハンドル１０５を設け、扉１０４には耐熱ガラス製の窓１０６を嵌め込んでいる。さらに、上記操作キー部１０３における図中左側には液晶表示部１０７を設け、操作キー部１０３のキーを操作することによって、制御部１０８の制御の下に、操作に応じた内容を液晶表示部１０７に表示するようにしている。

上記加熱調理器１００は、図示しないが、上記加熱室の下方に配置したマグネトロンから発生したマイクロ波を、導波管によって、上記加熱室の下部中央に導き、モータによって駆動される回転アンテナによって、加熱室内の上方に向かって放射するようにしている。

なお、この加熱調理器１００においては、特に加熱構造を特定するものではなく、上記マイクロ波による加熱に替えて、加熱ヒータや過熱蒸気等によって被加熱物を加熱する加熱構造であってもよい。

一方、上記キャビネット１０２と加熱室との間には、図２に示す電気部品の冷却構造を配置している。この電気部品の冷却構造は、ホルダ１内に基板１２を収容し、この基板１２の表側に、例えば、パワー素子などの高温電気部品３と、この高温電気部品３の温度よりも低温に保つ必要のあるバリスタ、電界コンデンサなどの低温電気部品５とを搭載している。上記基板１２の表側には大きな空間を有し、基板１２の裏側とホルダ１との間に隙間１８を有する。

上記ホルダ１の右端の近傍にファンの一例としての吸気ファン１３を設けて、ホルダ１内に、矢印で示す主空気流Ｘと後記する副空気流Ｙを生成するようにしている。上記主空気流Ｘに関して、上記高温電気部品３よりも下流側に、配線などの都合により、低温電気部品５を配置している。

一方、上記基板１２には、低温電気部品５と高温電気部品３との間、かつ、低温電気部品５の近くに位置する開口１５を設けている。この開口１５および低温電気部品５を覆うＬ字型の導風板１７を設けている。この導風板１７と開口１５は、副空気流案内手段の一例を構成する。

上記導風板１７は、開口１５よりも主空気流Ｘに関して上流側において基板１２から垂直に起立する垂直壁１７ａと、この垂直壁１７ａの上端から基板１２に平行に吸気ファン１３側へ延びる平行壁１７ｂとからなっている。この導風板１７は、主空気流Ｘが低温電気部品５に当たらないようにすると共に、隙間１８を通って開口１５から出てくる副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて案内するようになっている。

上記構成において、吸気ファン１３を駆動すると、主空気流Ｘが矢印の方向に流れて、高温電気部品３を冷却する。この高温電気部品３を冷却した後の高温の主空気流Ｘは導風板１７に遮られて、低温電気部品５に当たることがないから、低温電気部品５の冷却が阻害されることがない。

一方、上記ホルダ１と基板１２の裏側との間の隙間１８を通り、基板１２の開口１５から吹き出た副空気流Ｙは、高温電気部品３に接触していないから低温のままであり、この低温の副空気流Ｙは、導風板１７によって案内されて低温電気部品５に吹き付けられて、低温電気部品５が効果的に冷却される。

このように、この第１実施形態の電気部品の冷却構造によれば、高温電気部品３を経由していなくて低温である副空気流Ｙが、基板１２の開口１５から吹き出して、導風板１７で低温電気部品５に向けて吹き付けられ、かつ、高温電気部品３を冷却した後の高温の主空気流Ｘが低温電気部品５に当たらないように導風板１７で遮られるので、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、低温電気部品５に対する高温電気部品３の熱的な影響を少なくして、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

また、上記第１実施形態によれば、上記ホルダ１内に、基板１２、高温電気部品３および低温電気部品５を収容し、上記ホルダ１の近傍に設けたファン１３によって、上記ホルダ１内に、主空気流Ｘおよび副空気流Ｙを生成するので、上記ホルダ１内に比較的強い主空気流Ｘおよび副空気流Ｙを生成できて、高温電気部品３および低温電気部品５を効果的に冷却することができる。

上記第１実施形態では、導風板１７は断面Ｌ字型をしているが、低温電気部品５を覆う湾曲した曲面形状をしていてもよい。

また、上記第１実施形態では、ファンとして、ホルダ１内の空気を吸い込む吸気ファン１３を用いたが、ホルダ１内に空気を供給する給気ファンを用いてもよい。

また、上記第１実施形態では、ファン１３は、ホルダ１の近傍に設けたが、ファンをホルダ１の近くに設けないで、他の箇所に設けたファンによって、空気の流れを生成するようにしてもよい。

また、上記基板１２に設ける開口１５は、１個に限らず、複数個であってもよい。

また、上記導風板１７で覆われる低温電気部品５の数は、１個に限らず、複数個であってもよい。

また、上記基板１２に設ける開口１５は、円孔、スリットなどどのような形状であってもよい。

（第２実施形態）
図３は、この第２実施形態の電気部品の冷却構造の要部の横断面図である。

図３において、図２に示す第１実施形態および図７の説明図の構成要素と同一構成要素については、図２および図７の構成要素と同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

図３に示すように、ホルダ１内に基板２を収容し、この基板２の表側に、例えば、パワー素子などの高温電気部品３と、この高温電気部品３の温度よりも低温に保つ必要のあるバリスタ、電界コンデンサなどの低温電気部品５とを搭載している。上記高温電気部品３よりも、主空気流Ｘに関して下流側に、配線などの都合により、低温電気部品５を配置している。

上記ホルダ１内に、例えば、樹脂やゴム等の比較的断熱性の高い材料からなるダクト２０を設けている。このダクト２０の入口２１は、主空気流Ｘに関して、高温電気部品３よりも上流側に開口し、出口２２は、低温電気部品５に対向するように側方に開口している。このダクト２０は、高温電気部品３の上または下または側方を通ってもよく、あるいは、ダクト２０の図示しないヒートシンクの間を通ってもよい。このダクト２０は、副空気流案内手段の一例である。

上記構成において、吸気ファン１３を駆動すると、主空気流Ｘが矢印の方向に流れて、高温電気部品３を冷却する。

一方、上記ダクト２０の入口２１には、高温電気部品３よりも上流側の冷たい空気が吸入されて、副空気流Ｙとなって、ダクト２０内を通り、ダクト２０の出口２２から、低温電気部品５に向けて、吹き付けられる。

この副空気流Ｙは、高温電気部品３の近くを通るときは、断熱性の高いダクト２０内を通るから、高温電気部品３から、殆ど、熱を奪わない。

このように、この第２実施形態の電気部品の冷却構造によれば、ダクト２０内を通って、高温電気部品３を経由していない低温の副空気流Ｙが、低温電気部品５に吹き付けられるので、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、低温電気部品５に対する高温電気部品３の熱的な影響を少なくして、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の電気部品の冷却構造を示す図である。この図４の第３実施形態では、高温電気部品３と低温電気部品５との間に位置して、高温電気部品３から低温電気部品５への熱の伝達を遮り、かつ、ダクト２０から吹き出した副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて案内する断面Ｌ字型の導風板２７を設けている。この導風板２７とダクト２０は、副空気流案内手段の一例を構成する。

なお、導風板２７以外の構成は、図３に示す第２実施形態と同じであるので、第２実施形態の構成要素と同一構成要素については、図３の構成要素と同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

この第３実施形態では、導風板２７が、高温電気部品３と低温電気部品５との間に位置して、高温電気部品３から低温電気部品５への熱の伝達を遮り、かつ、ダクト２０から吹き出した副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて案内するので、低温電気部品５をより効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

上記第３実施形態では、導風板２７は断面Ｌ字型をしているが、低温電気部品５を覆う湾曲した曲面形状をしていてもよい。

また、上記第３実施形態では、ファンとして、ホルダ１内の空気を吸い込む吸気ファン１３を用いたが、ホルダ１内に空気を供給する給気ファンを用いてもよい。

また、上記ダクト２０および低温電気部品５は、１個に限らず、複数個であってもよい。

（第４実施形態）
図５は、この第４実施形態の電気部品の冷却構造の要部の横断面図である。

図５において、図３に示す第２実施形態の構成要素と同一構成要素については、図３の構成要素と同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

図５に示すように、ホルダ３０内に基板２を収容し、この基板２の表側に、例えば、パワー素子などの高温電気部品３と、この高温電気部品３の温度よりも低温に保つ必要のあるバリスタ、電界コンデンサなどの低温電気部品５とを搭載している。上記高温電気部品３よりも、主空気流Ｘに関して下流側に、配線などの都合により、低温電気部品５を配置している。

上記ホルダ３０には、低温電気部品５よりも少し上流の位置に対向する開口３１を設けている。

吸気ファン１３の駆動により、ホルダ３０の外側から、開口３１を通って、冷たい副空気流Ｙがホルダ３０内に流入し、低温電気部品５に当たるようになっている。上記開口３１は、副空気流案内手段の一例である。

一方、上記ホルダ３０の外側の空気が、開口３１を通して、吸引されて、副空気流Ｙとなって、低温電気部品５に向けて、吹き付けられる。

この副空気流Ｙは、ホルダ３０の外側を通って、高温電気部品３を経由していないので、高温電気部品３の熱的な影響を受けていなくて、低温のままである。

したがって、主空気流Ｘに関して、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、高温電気部品３の熱的な影響の少ない副空気流Ｙによって、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態の電気部品の冷却構造を示す図である。この図６の第５実施形態では、高温電気部品３と低温電気部品５との間に位置して、高温電気部品３から低温電気部品５への熱の伝達を遮り、かつ、開口３１から吹き出した副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて案内する断面Ｌ字型の導風板３７を設けている。この導風板３７と開口３１は、副空気流案内手段の一例を構成する。

なお、上記導風板３７以外の構成は、図５に示す第４実施形態と同じであるので、第４実施形態の構成要素と同一構成要素については、図５の構成要素と同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

この第５実施形態では、導風板２７が、高温電気部品３と低温電気部品５との間に位置して、高温電気部品３から低温電気部品５への熱の伝達を遮り、かつ、ダクト２０から吹き出した副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて案内するので、低温電気部品５をより効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

上記第５実施形態では、導風板３７は断面Ｌ字型をしているが、低温電気部品５を覆う湾曲した曲面形状をしていてもよい。

また、上記ホルダ３０に設ける開口３１は、１個に限らず、複数個であってもよい。

また、上記導風板３７で覆われる低温電気部品５の数は、１個に限らず、複数個であってもよい。

また、上記ホルダ３０に設ける開口３１は、円孔、スリットなどどのような形状であってもよい。

（第６実施形態）
図７は、この第６実施形態の電気部品の冷却構造の要部の横断面図である。

図７において、図５に示す第４実施形態の構成要素と同一構成要素については、図５の構成要素と同一参照番号を付して、詳しい説明は省略する。

図７に示すように、この第６実施形態は、第４実施形態の吸気フアン１３に代えて、給気フアン１３１を用いた点のみが、第４実施形態と異なる。

この給気ファン１３１は、主空気流Ｘと副空気流Ｙとの両方を生成できる位置に配置している。

但し、この第６実施形態の給気ファン１３１を用いた場合に比べて、図５に示す第４実施形態の吸気ファン１３を用いた場合は、ホルダ３０からの排気口に、吸気ファン１３の吸気口を対向するように配置するだけで、主空気流Ｘと副空気流Ｙとの両方を生成することができて、レイアウトが簡単になって、設計スペースも少なくすることができるという利点がある。

この発明の電気部品の冷却構造は、加熱調理器に限らず、空気調和機などの種々の機器に適用できる。

この発明および実施形態を纏めると、次のようになる。
この発明の電気部品の冷却構造は、
高温電気部品３と、
上記高温電気部品３の温度よりも低温に保つ必要のある低温電気部品５と、
主空気流Ｘに関して、上記低温電気部品５が高温電気部品３よりも下流側に位置するように、上記高温電気部品３と低温電気部品５とが搭載された基板２，１２と、
上記高温電気部品３を冷却しないで、上記低温電気部品５を冷却するように、副空気流Ｙを案内する副空気流案内手段１５，１７；２０，２７；３１，３７と
を備えることを特徴としている。

上記構成の電気部品の冷却構造によれば、上記副空気流案内手段１５，１７；２０，２７；３１，３７によって、上記副空気流Ｙが、高温電気部品３を冷却しないで、低温電気部品５を冷却するように、副空気流Ｙを案内されるので、主空気流Ｘに関して、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、低温電気部品５に対する高温電気部品３の熱的な影響を少なくして、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

１実施形態の電気部品の冷却構造は、
上記基板２，１２、高温電気部品３および低温電気部品５を収容するホルダ１，３０と、
上記ホルダ１，３０の近傍に設けられ、上記ホルダ１，３０内に、上記主空気流Ｘおよび副空気流Ｙを生成するファン１３と
を備える。

上記実施形態によれば、上記ホルダ１，３０内に、基板２，１２、高温電気部品３および低温電気部品５を収容し、上記ホルダ１，３０の近傍に設けたファン１３によって、上記ホルダ１，３０内に、主空気流Ｘおよび副空気流Ｙを生成するので、上記ホルダ１，３０内に比較的強い主空気流Ｘおよび副空気流Ｙを生成して、高温電気部品３および低温電気部品５を効果的に冷却することができる。

１実施形態では、
上記副空気流案内手段１５，１７は、上記基板１２に設けた開口１５と、
この開口１５から吹き出した副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて導く導風板１７と
を有する。

上記実施形態によれば、上記基板１２の開口１５から吹き出した副空気流Ｙを、導風板１７で、低温電気部品５に向けて吹き付けることができるので、主空気流Ｘに関して、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、低温電気部品５に対する高温電気部品３の熱的な影響を少なくして、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

また、高温電気部品３を冷却した後の高温の主空気流Ｘが低温電気部品５に当たらないように、主空気流Ｘを導風板１７で遮ることができ、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、低温電気部品５に対する高温電気部品３の熱的な影響を少なくして、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

１実施形態では、
上記副空気流案内手段２０は、
上記高温電気部品３よりも上流側から、上記低温電気部品５に向けて副空気流を導くダクト２０を含む。

上記実施形態によれば、上記高温電気部品３よりも上流側から、ダクト２０内を通った副空気流Ｙを、低温電気部品５に吹き付けることができるので、高温電気部品３よりも下流側に低温電気部品５を配置していても、低温電気部品５に対する高温電気部品３の熱的な影響を少なくして、低温電気部品５を効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

１実施形態は、
上記基板２、高温電気部品３および低温電気部品５を収容するホルダ３０を備え、
上記副空気流案内手段３１は、
上記ホルダ３０に設けられて、上記ホルダ３０の外側から内側に向けて副空気流を導く開口３１を含む。

上記実施形態によれば、上記ホルダ３０の外側の空気が、副空気流Ｙとなって、開口３１を通して、低温電気部品５に向けて、吹き付けられる。

１実施形態は、
上記副空気流案内手段２０，２７；３１，３７は、
上記副空気流Ｙを、上記低温電気部品５に向けて導く導風板２７，３７を有する。

上記実施形態によれば、上記導風板２７，３７は、ダクト２０またはホルダ３０の開口３１からの副空気流Ｙを低温電気部品５に向けて導いて、吹き付けることができるので、低温電気部品５をより効果的に冷却でき、低温に保つことができる。

第１〜第３実施形態および変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。

１，３０ホルダ
２，１２基板
３高温電気部品
５低温電気部品
１３，１３１ファン
１５，１７；２０，２７；３１，３７副空気流案内手段
１５，３１開口
１７，２７，３７導風板
２０ダクト
Ｘ主空気流
Ｙ副空気流

Claims

高温電気部品と、
上記高温電気部品の温度よりも低温に保つ必要のある低温電気部品と、
主空気流に関して、上記低温電気部品が高温電気部品よりも下流側に位置するように、上記高温電気部品と低温電気部品とが搭載された基板と、
上記高温電気部品を冷却しないで、上記低温電気部品を冷却するように、副空気流を案内する副空気流案内手段と
を備えることを特徴とする電気部品の冷却構造。
請求項１に記載の電気部品の冷却構造において、
上記基板、高温電気部品および低温電気部品を収容するホルダと、
上記ホルダの近傍に設けられ、上記ホルダ内に、上記主空気流および副空気流を生成するファンと
を備えることを特徴とする電気部品の冷却構造。
請求項１または２に記載の電気部品の冷却構造において、
上記副空気流案内手段は、
上記基板に設けた開口と、
この開口から吹き出した副空気流を低温電気部品に向けて導く導風板と
を有することを特徴とする電気部品の冷却構造。
請求項１または２に記載の電気部品の冷却構造において、
上記副空気流案内手段は、
上記高温電気部品よりも上流側から、上記低温電気部品に向けて副空気流を導くダクトを含むことを特徴とする電気部品の冷却構造。
請求項１に記載の電気部品の冷却構造において、
上記基板、高温電気部品および低温電気部品を収容するホルダを備え、
上記副空気流案内手段は、
上記ホルダに設けられて、上記ホルダの外側から内側に向けて副空気流を導く開口を含むことを特徴とする電気部品の冷却構造。