JP2016062900A

JP2016062900A - 航空機用の再生装置

Info

Publication number: JP2016062900A
Application number: JP2014186679A
Authority: JP
Inventors: 大輔角; Daisuke Sumi; 光次郎谷本; Kojiro Tanimoto
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: JP6413531B2; US20160081222A1; US9736965B2; EP2995897A1

Abstract

【課題】冷却効率を高く保ちつつ、設計の自由度をより高めた航空機用の再生装置を提供する。
【解決手段】航空機に搭載され、映像および音声の少なくとも一方を再生する航空機用の再生装置は、ケーシング１２と、回路基板と、回路基板に対して第一方向に離れた位置に配置される電源ユニット３２と、回路基板に取り付けられたヒートシンク３０と、回路基板からみて電源ユニット３２の反対側かつケーシング１２の周面から離間した位置に配置され、排気流をヒートシンク３０に送る冷却ファン３４と、回路基板と電源ユニット３２との間に配される隔壁３６と、ヒートシンク３０を通過した後に隔壁３６に当たって二方向に分岐した排気流を外部に放出する第一排気口２０と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、航空機に搭載され、映像および音声の少なくとも一方を再生する航空機用の再生装置に関する。

乗客へのサービス向上や保安情報伝達の目的で、航空機には、映像や音声を再生する再生装置が搭載されている。航空機は、飛行中や離着陸の際に大きな振動を受けることも多いため、航空機用の再生装置には、高い耐振性が求められている。また、航空機は、高温地域の空港で長時間待機することもあるため、航空機用の再生装置には高い耐熱性も求められている。

そのため、従来から、再生装置の内部に搭載された熱源（例えば回路基板や電源装置等）からの熱を迅速に外部放出して、再生装置の温度上昇を効率的に抑制する冷却技術が多数提案されている。

特開平１１−１１２１７７号公報

しかし、従来の冷却機構では、冷却ファンは、ケーシングの周面に近接または接して配置されることが多かった。また、従来の冷却機構では、通常、ファンの回転軸方向両側に、空気を吸い込むための吸気口および空気を排出するための排気口が設けられており、その吸気口と排気口との間に熱源が配されていた。このように、冷却用の空気を、ほぼ直線状に流す従来の冷却機構では、冷却ファンや熱源の配置関係に制限が多くなり、設計の自由度が低かった。こうした冷却ファンや熱源の配置の制限は、制振のためのダンパや、再生装置を機内に固定するための固定ネジ等、設計上、位置を変更できない部材が多数ある航空機用の再生装置では大きな問題であった。

ここで、特許文献１には、第１の発熱部材（トランジスタ）を強制空冷した後の空気を、冷却ファンの背後に設けられた誘導板に衝突させて、方向を転換させて、ケースに設けられた排気口から外部に放出し、その時、排気口周辺で生じる負圧を利用して、誘導板の背後に設けられた第２の発熱部材（ＩＣ）の自然空冷を促進する技術が開示されている。かかる技術によれば、排気流の方向を誘導板で変更しているため、設計の自由度が、多少は向上できる。

しかし、特許文献１の技術は、ケーシングに形成された吸気口から流入した空気が冷却ファンに吸い込まれることで生じる吸気流を利用して第１の発熱部材を強制空冷している。このように吸気流での冷却効果を高めるためには、吸気口からの空気流入量を最大化することが必要であり、そのためには、冷却ファンの回転軸と吸気口とを一直線状に配置することが必要となる。つまり、吸気流で第１の発熱部材の冷却を図る特許文献１の技術では、設計上の自由度は十分には向上できていなかった。また、特許文献１では、吸気口および排気口が１箇所にしか形成されていないため、流入出する空気量が少なく、さらに、ヒートシンクのフィンがヒートシンク上に発生する空気流に対して垂直方向に延伸していることから、フィンによって空気の流れが阻害されて滞留が発生しやすくなるため、冷却効率が高いとは言い難かった。

そこで、本発明では、冷却効率を高く保ちつつ、設計の自由度をより高めた航空機用の再生装置を提供することを目的とする。

本発明の高空気用の再生装置は、航空機に搭載され、映像および音声の少なくとも一方を再生する航空機用の再生装置であって、ケーシングと、第一熱源と、前記第一熱源に対して第一方向に離れた位置に配置される第二熱源と、前記第一熱源に取り付けられたヒートシンクと、前記第一熱源からみて前記第二熱源の反対側かつ前記ケーシングの周面から離間した位置に配置され、排気流を前記ヒートシンクに送る冷却ファンと、前記第一熱源と第二熱源との間に配される隔壁と、前記ケーシングのうち、前記第一方向と直交する第二方向に対向する二面に形成され、前記ヒートシンクを通過した後に前記隔壁に当たって二方向に分岐した前記排気流を外部に放出する第一排気口と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、前記ヒートシンクは、前記第二方向に前記第一方向の間隔よりも大きい間隔を開けて並ぶ複数のフィンを有する。他の好適な態様では、さらに、前記ケーシングのうち前記第二方向に対向する二面に形成され、前記冷却ファンに吸い込まれる空気が通過する第一吸気口を備え、前記冷却ファンは、前記第二方向両側から流れてきた空気を吸い込む。

他の好適な態様では、前記ケーシングの内部空間は、前記隔壁により、前記第一熱源が配置される第一空間と、前記第二熱源が配置される第二空間と、に分離されており、前記隔壁により、前記第一空間と第二空間との間の空気の流れが阻害されている。この場合、前記ケーシングの周面のうち前記第二空間を構成する位置には、前記第二熱源を冷却する空気を流入出させる第二吸気口および第二排気口が形成されている、ことが望ましい。

本発明によれば、第一熱源を排気流により冷却しており、また、排気流を隔壁に当てて二方向に分岐させているため、冷却効率を高く保ちつつ、設計の自由度をより高めることができる。

本発明の実施形態である航空機用の再生装置の斜視図である。再生装置の平面図である。一部の部品を取り除くとともに一部破断させた再生装置の平面図である。ヒートシンクの斜視図である。空気の流れを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である航空機用の再生装置１０の一部破断斜視図である。また、図２は、この再生装置１０の平面図である。また、図３は、回路基板２６や防振ダンパ２８が見えるように一部部品を取り除いたり、一部を破断したりした再生装置１０の平面図である。なお、図２、図３では、いずれも、ケーシング１２の天面の図示は省略している。

この再生装置１０は、乗客へのサービスを向上、あるいは、乗客に保安情報を提供する等の目的のために音声および映像を再生する装置である。再生装置１０は、略箱状のケーシング１２を備えており、当該ケーシング１２の前面には、映像を表示するモニター１４や、ユーザからの指示を受け付ける操作パネル１６等が配置されている。再生装置１０のうち、ケーシング１２は、機体に設けられた収容空間に収容され、固定され、モニター１４や操作パネル１６、記録媒体装着部１５等、再生装置１０の前面部分のみが外部に露出する。記録媒体装着部１５には、再生用コンテンツなどが記録されたメモリカード等の記録媒体を装着するスロット（図示せず）が設けられており、通常は、開閉扉１５ａによって閉塞されている。記録媒体装着部１５に、外部機器から再生装置１０をメンテナンスするための接続端子（ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等のインターフェース）を設けてもよい。

ケーシング１２は、金属等の強度を有した材料からなる板材を組み合わせて形成されている。本実形態のケーシング１２は、図１〜図３から明らかな通り、前後方向長さが、幅方向長さより大きい、直方体形状となっている。以下では、この前後方向を「第一方向」、第一方向に直交する幅方向を「第二方向」と呼ぶ。

ケーシング１２のうち、第二方向に対向する二面、および、背面には、ケーシング１２の内外を連通する多数の貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ケーシング１２内に外気を取り入れる第一、第二吸気口１８，２４や、ケーシング１２内の空気を外部に放出する第一、第二排気口２０，２２を構成するが、これについては、後に詳説する。ケーシング１２の底面には、当該再生装置１０を航空機の機体に固定するための取付用孔２９が形成されている（図３参照）。この取付用孔２９の位置は、航空機の種類によって固定であり、変更することはできない。

ケーシング１２の内部には、各種演算処理を行う回路基板２６や、当該回路基板２６に装着されたヒートシンク３０、当該回路基板２６等を強制空冷する冷却ファン３４、回路基板２６等をフローティング保持する防振ダンパ２８、回路基板２６等に電力を供給する電源ユニット３２等が収容されている。

回路基板２６は、プリント基板上にＣＰＵやメモリ、ダイオード等、複数の回路素子が搭載された基板である。この回路基板２６は、複数の回路素子が搭載された搭載面が、ケーシング１２の底面を向くように設置されている。回路基板２６の搭載面とは逆の面には、当該回路基板２６を放熱するためのヒートシンク３０が取り付けられている。ヒートシンク３０は、伝熱性に優れた材料、例えばアルミニウムからなる。図４は、本実施形態で用いられるヒートシンク３０の斜視図である。図４に示す通り、本実施形態のヒートシンク３０は、回路基板２６に載置されるベース３０ａと、当該ベース３０ａから上方に延びる複数のフィン３０ｂと、を備えている。複数のフィン３０ｂは、第二方向および第一方向に間隔を開けてアレイ状に並んでいる。また、複数のフィン３０ｂは、その断面長辺がヒートシンク３０の長手方向（第一方向）と平行になるように並んでいる。

回路基板２６は、四つの防振ダンパ２８によりフローティング保持されている。この四つの防振ダンパ２８は、当然ながら、いずれも取付用孔２９を避けた位置に設けられる。また、四つの防振ダンパ２８は、回路基板２６に伝わる振動を効果的に低減できるように、ヒートシンク３０等が搭載された回路基板２６の重心位置を考慮して決められている。ここで、航空機に搭載される再生装置１０は、汎用の再生装置１０に比べて高い耐振性が求められる。そのため、防振ダンパ２８の位置は、より高い防振効果が得られるように、よりシビアに限定される。

回路基板２６の背後、すなわち、第一方向に離れた位置には、電源ユニット３２が搭載されている。この電源ユニット３２と回路基板２６との間には、ケーシング１２内を二つの空間に分離する隔壁３６が設けられている。隔壁３６は、ケーシング１２の底面から、ほぼ垂直に立脚する薄板で、隔壁３６の幅および高さは、ケーシング１２の内幅およびケーシング１２の内高とほぼ同じである。したがって、当該隔壁３６を設けることにより、回路基板２６の設置空間と、電源ユニット３２の設置空間との間での空気の流れが大幅に阻害される。結果として、回路基板２６周辺で加熱された空気が、電源ユニット３２周辺へ流れ込むことが効果的に防止される。

ヒートシンク３０および回路基板２６の前方には、冷却ファン３４が設置されている。したがって、本実施形態では、冷却ファン３４、ヒートシンク付の回路基板２６、隔壁３６、電源ユニット３２は、第一方向に一列に並んでいると言える。冷却ファン３４は、第一方向に平行な回転軸回りに回転することで、ヒートシンク３０に送風し、回路基板２６を強制空冷する。本実施形態では、冷却ファン３４からの排気流をヒートシンク３０に送り、回路基板２６を強制空冷している。

ケーシング１２の右側面および左側面のうち、当該冷却ファン３４よりやや前方位置には、当該冷却ファン３４により吸い込まれる空気が流入する第一吸気口１８が形成されている。また、第一吸気口１８より後方かつ隔壁３６より前方位置には、ヒートシンク３０を通過して、隔壁３６に衝突した排気流を外部に流出させる第一排気口２０が形成されている。さらに、ケーシング１２の右側面のうち、隔壁３６より後方には、電源ユニット３２を自然空冷するための第二吸気口２４が形成されている。また、この第二吸気口２４の上側およびケーシング１２の背面には、空気を外部に放出するための第二排気口２２が形成されている。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、回路基板２６と電源ユニット３２との間に隔壁３６を設け、回路基板２６は、冷却ファン３４による強制空冷で、電源ユニット３２は、自然空冷で冷却している。また、強制空冷のための第一吸気口１８および第一排気口２０を、冷却ファン３４の回転軸線上には配置せず、冷却ファン３４の両側に配置している。かかる構成とした理由について説明する。

再生装置１０のうち、回路基板２６および電源ユニット３２は、駆動に伴い熱を発生する熱源と言える。回路基板２６や電源ユニット３２は、過度に高温になると故障や動作不良が生じるため、これら熱源（回路基板２６や電源ユニット３２）から生じる熱は迅速放出されることが望まれる。特に、航空機は、高温な地域の空港に長時間待機することも多く、熱的負荷を受けやすい。

そこで、従来は、吸気口（または排気口）、冷却ファン、熱源、排気口（または吸気口）を一列に並べて配置し、熱源を強制空冷する構成が広く採用されていた。また、このとき、冷却ファンは、ケーシングに近接して、または、接して配置されることが多かった。かかる構成の場合、効率的に熱源を冷却できる。

しかし、こうした冷却構造の場合、熱源や冷却ファンの配置が制限されてしまい、設計上の自由度が大きく低下する。特に、航空機用の再生装置の場合、意匠の観点から、吸気口および排気口は、ケーシングの前面には形成できない。また、再生装置は、機内の固定面に載置固定されるため、吸気および換気の効率を考えた場合、吸気口および排気口を、ケーシングの底面に形成することも出来ない場合が多い。つまり、吸気口（または排気口）、冷却ファン、熱源、排気口を一列に並べる従来の冷却構造を、航空機用の再生装置に適用した場合、吸気口は、ケーシングの右側面または左側面に、排気口は、ケーシングの左側面または右側面にしか形成できず、冷却ファン、熱源は、両口の間に配置しなければならなかった。

しかし、航空機用の再生装置の場合、考慮すべき条件は、冷却用の部材の配置だけでなく、既述した取付用孔や防振ダンパの配置等も考慮しなければならなかった。既述した通り、取付用孔の配置は、航空機の機種等によってほぼ固定されており、その配置位置は殆ど変更できない。その結果、取付用孔や防振ダンパとの干渉を避けつつ、吸気口、冷却ファン、熱源、排気口を一列に並べるのは、非常に困難であった。

また、再生装置では、回路基板の他に、電源ユニットも熱を発生する熱源となる。この電源ユニットは、回路基板ほどは発熱しないため、通常であれば、自然空冷でも十分に冷却できる。しかし、電源ユニットを回路基板と同じ空間内に設置した場合、電源ユニットが、回路基板から流れる熱風を受けてしまい、過度の温度上昇するおそれがあった。この問題は、電源ユニットの冷却のための冷却ファンを別途設け、電源ユニットも強制空冷することで解消できるが、その場合には、冷却ファン増加に伴う、コスト増加やサイズアップという新たな問題を招く。

本実施形態では、こうした問題を解決するために、回路基板２６と電源ユニット３２との間に隔壁３６を設けるとともに、強制空冷のための第一吸気口１８および第一排気口２０を、冷却ファン３４の両側に配置している。かかる構成とした場合の空気の流れについて図５を参照して説明する。

これまでの説明で明らかな通り、本実施形態では、冷却ファン３４の両側に第一吸気口１８を設けている。換言すれば、ケーシング１２の対向する二面にそれぞれに一つずつ、計二つの第一吸気口１８を設けている。この状態で、冷却ファン３４を回転駆動した場合、外気が、この左右二つの第一吸気口１８から冷却ファン３４に流れ込んでいく。このとき、第一吸気口１８が二つあるため、冷却ファン３４は、大量の外気を吸い込むことができる。冷却ファン３４からの排気流は、冷却ファン３４の回転軸方向、すなわち、冷却ファン３４の前方に位置するヒートシンク３０側へと流れる。

このとき、ヒートシンク３０を構成する複数のフィン３０ｂは、回転軸と直交する第二方向に間隔を開け、かつ、断面長辺が回転軸と平行な第一方向と平行となるように並んでいる。そのため、フィン３０ｂ間の間隙は、排気流が流れるための通路として機能するとともに、その通路を大きく確保することができ（第一方向のフィン３０ｂ間の間隙よりも第二方向のフィン３０ｂ間の隙間の方が大きい）、排気流がヒートシンク３０の奥側まで円滑に流れる。結果として、冷却ファン３４の排気流により、ヒートシンク３０が効果的に放熱される。

ヒートシンク３０を通過して温度上昇した排気流は、ヒートシンク３０の背後に設けられた隔壁３６に衝突し、第二方向両側に分岐する。換言すれば、高温の排気流は、電源ユニット３２の配置空間には流れ込まず、第二方向両側に方向転換する。ケーシング１２の対向する二面には、それぞれ一つずつ、計二つの第一排気口２０が設けられている。方向転換後の排気流は、この二つの第一排気口２０から外部へと放出される。ここで排気口２０が二つあることにより、排気口２０が一つの場合に比べて、排気流量を増大でき、ひいては、放熱効果を向上できる。また、排気口２０が左右両側にある場合、片側のみある場合と比べて、排気流が外部に到達するまでの距離を短くできる。結果として、ヒートシンク３０を通過して高温になった排気流が、ケーシング１２内で滞留しにくくなり、放熱効果をより向上できる。

また、これまでの説明から明らかな通り、隔壁３６により、排気の方向を転換することにより、第一排気口２０を冷却ファン３４の回転軸上に設ける必要がなくなるため、設計の自由度を向上できる。また、隔壁３６を設けることにより、回路基板２６を冷却した後の高温の排気流が、電源ユニット３２の配置空間に流れ込むことが防止される。その結果、回路基板２６の排熱による電源ユニット３２の温度上昇が抑制され、電源ユニット３２自体は、自然空冷で冷却可能となる。したがって、本実施形態において、電源ユニット３２は、第二空気孔からケーシング１２内に流れ込み、第二排気口２２からケーシング１２外に流出する空気流れにより自然冷却されている。

ここで、本実施形態では、回路基板２６を冷却するために、冷却ファン３４の吸気流ではなく、排気流を使用している。これは、次の理由による。冷却ファンの吸気流で冷却する場合、吸気口からの流入量を最大化するために冷却ファンの回転軸と吸気口を一直線上に配置する必要がある。つまり、吸気冷却方式の場合、冷却ファンの両側に吸気口を配置する構成では、十分な冷却効果が得られないことになる。一方、排気流で冷却する構成の場合、冷却ファンの回転軸線上には冷却対象物（熱源）さえあればよく、排気口および吸気口を回転軸線上に一列に並べる必要はない。その結果、本実施形態のように、冷却ファン３４の両側に、第一排気口２０および第一吸気口１８を配置しても、高い冷却効果が得られる。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態によれば、二つの熱源（回路基板２６および電源ユニット３２）の間に、隔壁３６を設けるとともに、第一熱源（回路基板２６）を通過した後の排気流を当該隔壁３６に衝突させて両側に二方向に分岐させる構成とすることで、冷却ファン３４、熱源、排気口２０、吸気口１８を一列に並べる必要がない。また、第一熱源を排気流で放熱し、この排気流を隔壁３６の両側に設けた排気口２０から排出することで、放熱効果をより向上できる。結果として、本実施形態によれば、高い冷却効率を保ちつつ、設計の自由度を高めることができる。

なお、上述した構成は一例であり、冷却ファン３４、第一熱源、隔壁３６、第二熱源の順に並び、冷却ファン３４の排気流で第一熱源が冷却され、隔壁３６の両側に冷却ファン３４の排気流を外部に放出する排気口２０が設けられているのであれば、その他の構成は適宜、変更されてもよい。

例えば、第一吸気口１８は、一つのみでもよい。また、本実施形態では、電源ユニット３２を自然空冷としているが、電源ユニット３２も冷却ファン３４による強制空冷としてもよい。また、回路基板２６を放熱するためのヒートシンク３０は、冷却ファン３４の回転軸に対して直交する方向に間隔を開けて並ぶ複数のフィン３０ｂを有するのであれば、形状等は、自由に変更されもよい。また、本実施形態では、再生装置を、音声および映像の両方を再生する構成としているが、再生装置は、音声および映像の少なくとも一方が再生できればよい。また、本実施形態では、回路基板および電源ユニットを熱源とみなしたが、熱源は、これらに限らず、熱を生じるものであれば、当然、他の部材でもよい。

１０再生装置、１２ケーシング、１４モニター、１５記録媒体装着部、１６操作パネル、１８第一吸気口、２０第一排気口、２４第二吸気口、２６回路基板、２８防振ダンパ、２９取付用孔、３０ヒートシンク、３２電源ユニット、３４冷却ファン、３６隔壁。

Claims

航空機に搭載され、映像および音声の少なくとも一方を再生する航空機用の再生装置であって、
ケーシングと、
第一熱源と、
前記第一熱源に対して第一方向に離れた位置に配置される第二熱源と、
前記第一熱源に取り付けられたヒートシンクと、
前記第一熱源からみて前記第二熱源の反対側かつ前記ケーシングの周面から離間した位置に配置され、排気流を前記ヒートシンクに送る冷却ファンと、
前記第一熱源と第二熱源との間に配される隔壁と、
前記ケーシングのうち、前記第一方向と直交する第二方向に対向する二面に形成され、前記ヒートシンクを通過した後に前記隔壁に当たって二方向に分岐した前記排気流を外部に放出する第一排気口と、
を備えることを特徴とする航空機用の再生装置。
請求項１に記載の航空機用の再生装置であって、
前記ヒートシンクは、前記第一方向と前記第二方向に間隔を開けて並ぶ複数のフィンを有し、
前記第二方向の間隔が前記第一方向の間隔よりも大きい、
ことを特徴とする航空機用の再生装置。
請求項１または２に記載の航空機用の再生装置であって、さらに、
前記ケーシングのうち前記第二方向に対向する二面に形成され、前記冷却ファンに吸い込まれる空気が通過する第一吸気口を備え、
前記冷却ファンは、前記第二方向両側から流れてきた空気を吸い込む、
ことを特徴とする航空機用の再生装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の航空機用の再生装置であって、
前記ケーシングの内部空間は、前記隔壁により、前記第一熱源が配置される第一空間と、前記第二熱源が配置される第二空間と、に分離されており、
前記隔壁により、前記第一空間と第二空間との間の空気の流れが阻害されている、
ことを特徴とする航空機用の再生装置。
請求項４に記載の航空機用の再生装置であって、
前記ケーシングの周面のうち前記第二空間を構成する位置には、前記第二熱源を冷却する空気を流入出させる第二吸気口および第二排気口が形成されている、
ことを特徴とする航空機用の再生装置。