JP2022178926A

JP2022178926A - 音響機器のヒートシンク構造

Info

Publication number: JP2022178926A
Application number: JP2021086064A
Authority: JP
Inventors: 昇日高; Noboru Hidaka
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-12-02
Also published as: CN115397186A; US11910570B2; US20220377929A1

Abstract

【課題】製造が容易な構成で放熱フィンの共振を抑制するヒートシンク構造を提供する。【解決手段】音響機器に用いられるヒートシンク構造が、ベース部と、前記ベース部の所定面に、当該所定面と直交する第一方向へ立設された板状の放熱フィンであって、前記第一方向と直交する第二方向に並設された複数の前記放熱フィンと、を備え、前記放熱フィンの前記第一方向及び前記第二方向と平行な断面において、前記ベース部に対する側面の傾きを前記第二方向において隣接した前記放熱フィン同士で異ならせた。【選択図】図２

Description

本発明は、音響機器のヒートシンク構造に関する。

オーディオ機器は、使用時にパワーＩＣやレギュレータ等の電子部品から熱が生じるため、これらの部品に直接、或いはこれらの部品を収容する筐体にヒートシンクが設けられることがある。このヒートシンクは、例えば広い表面積を持つように複数の放熱フィンが並設され、これらの放熱フィンから外気へ熱を放出する。このように、放熱フィンが並設されたヒートシンクをオーディオ機器に設けた場合、これらの放熱フィンが音叉のように固有の周波数で共振して振動することがあり、この振動が音響信号を扱う回路に伝わると、当該回路を構成する電子部品や配線材等の要素を振動させる。その結果、これら要素における接触抵抗や誘導電圧等が変化し、音響信号にノイズが加わることや、音響信号が歪むことがあり、音質低下の要因となる。

特許文献１には、複数のフィンのそれぞれ異なる位置にリブを形成することにより、同じ固有振動数のフィンをなくし、共振を抑制することが記載されている。

特開２０００－６８４２７号公報実開平３－６３９９０号公報特開２０１８－０９８３５０号公報

特許文献１のように、複数のフィンのそれぞれにリブを形成することで、フィンの幅を部分的に異ならせる、即ちリブの部分が幅方向に突出した構成とすると、各フィンの形状が複雑化し、例えば鋳造によってヒートシンクを製造することが難しくなり、製造上の制約が生じてしまうという問題があった。

本発明の目的は、製造が容易な構成で放熱フィンの共振を抑制するヒートシンク構造を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る音響機器のヒートシンク構造は、
音響機器に用いられるヒートシンク構造であって、
ベース部と、
前記ベース部の所定面に、当該所定面と直交する第一方向へ立設された板状の放熱フィンであって、前記第一方向と直交する第二方向に並設された複数の前記放熱フィンと、
を備え、
前記放熱フィンの前記第一方向及び前記第二方向と平行な断面において、前記ベース部に対する側面の傾きを前記第二方向において隣接した前記放熱フィン同士で異ならせた。

本発明によれば、製造が容易な構成で放熱フィンの共振を抑制するヒートシンク構造を提供できる。

実施形態に係るヒートシンク構造を適用した筐体の外観斜視図である。図１のＡ－Ａ線における断面図である。実施形態に係るヒートシンク構造を示す平面図である。ヒートシンク構造を金型から外す際の説明図である。実施形態に係るオーディオアンプの構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るヒートシンク構造を適用した筐体の外観斜視図、図２は、図１のＡ－Ａ線における断面図、図３は、本実施形態に係るヒートシンク構造を示す平面図である。図１～図３において、Ｘ軸は幅方向、Ｙ軸は高さ方向、Ｚ軸は前後方向を示している。これらの方向は説明の便宜上示すものであり、本実施形態の板材構造は、図に示す方向に配置されることに限定されるものではない。

本実施形態に係るヒートシンク構造１は、オーディオアンプ１００に適用される。具体的には、図１に示すように、ヒートシンク構造１が、オーディオアンプ１００における筐体１１０に設けられている。ヒートシンク構造１は、ベース部１０と、このベース部１０に立設された複数の放熱フィン２０とを備える。

ベース部１０は、筐体１１０の一部を構成し、Ｘ－Ｚ方向に延設された概ね板状の部材であり、筐体１１０の内側に位置する下面１１と、この下面１１と平行な上面１２とを有し、上面（所定面）１２上に放熱フィン２０が設けられている。

放熱フィン２０は、ベース部１０の上面１２に、この上面１２と直交する第一方向（Ｙ方向）へ立設された板状の部材であって、第一方向と直交する第二方向（Ｘ方向）に複数並設されている。

本実施形態のヒートシンク構造１は、アルミ又はアルミ合金からなる鋳造品（ダイキャスト製品）であり、鋳型を用いてベース部１０及び放熱フィン２０を一体に鋳造することにより得られる。例えば、ヒートシンク構造１は、型合わせされた上型及び下型を上下方向に配置し、この上型と下型の間に形成される空間内に、アルミ合金の溶湯を注入することによって製造される。この場合、鋳造されたヒートシンク構造１は、金型からＹ方向に抜き出されるので、この方向に応じて抜き勾配が設けられている。図２の例では、ヒートシンク構造１の各放熱フィン２０において、ベース部１０側の基端部２１の幅Ｗ１よりも先端部２２側の幅Ｗ２が狭く形成されている。換言すると、各放熱フィン２０のＸ－Ｙ断面において、各放熱フィンのＸ方向に対向する側面のうち一方を第一側面２３、他方を第二側面２４とした場合、これら第一側面２３及び第二側面２４が、基端部２１から先端部２２へ向かうに連れて、その間隔（放熱フィンの幅）が狭まるようにベース部の上面１２に対して傾斜している。このように、各放熱フィン２０は、先細り形状となっていることで上型から抜けるように形成されている。

また、ヒートシンク構造１は、図２に示すように、Ｙ方向に隣接する放熱フィン２０同士の抜き勾配を異ならせている。

図２では、放熱フィン２０の一つを放熱フィン２０Ａ、この放熱フィン２０Ａと隣接する放熱フィン２０の一つを放熱フィン２０Ｂとして示した。

図２の例では、放熱フィン２０Ａにおける第一側面２３のベース部上面１２に対する傾きθＬは８８°、即ちＹ軸に対する第一側面２３の傾きは２度となっている。また、放熱
フィン２０Ａにおける第二側面２４のベース部上面１２に対する傾きθＲは８６°、即ちＹ軸に対する第二側面２４の傾きは４度となっている。

一方、放熱フィン２０Ｂにおける第一側面２３のベース部上面１２に対する傾きθＬは８６°、即ちＹ軸に対する第一側面２３の傾きは４度となっている。また、放熱フィン２０Ｂにおける第二側面２４のベース部上面１２に対する傾きθＲは８８°、即ちＹ軸に対する第二側面２４の傾きは２度となっている。

このように放熱フィン２０Ａにおける第一側面２３の傾きθＬ及び第二側面２４の傾きθＲは、放熱フィン２０Ｂにおける第一側面２３の傾きθＬ及び第二側面２４の傾きθＲと反転している。即ち、放熱フィン２０Ａの断面形状と放熱フィン２０Ｂの断面形状はＹ軸に対して対称（左右対称）に形成されている。

また、放熱フィン２０Ｂと隣接する放熱フィン２０Ｃは、第一側面２３のベース部上面１２に対する傾きθＬが８８°、第二側面２４のベース部上面１２に対する傾きθＲが８６°となっている。このため放熱フィン２０Ｂにおける第一側面２３の傾きθＬ及び第二側面２４の傾きθＲは、放熱フィン２０Ｃにおける第一側面２３の傾きθＬ及び第二側面２４の傾きθＲと反転している。なお、図２では、同じ高さで並ぶ放熱フィン２０Ａ～２０Ｃを三つ示したが、四つ以上並設し、同様に第一側面２３の傾きθＬ及び第二側面２４の傾きθＲを隣接する放熱フィン２０同士で反転させ、放熱フィン２０Ａと同様の断面形状と、放熱フィン２０Ｂと同様の断面形状とを互い違いに設けてもよい。このように、本実施形態のヒートシンク構造１は、隣接する放熱フィン２０の抜き勾配を変え、断面形状を互いに異ならせることで隣接する放熱フィン２０同士の共振を抑制している。

また、放熱フィン２０Ａは、第一側面２３とベース部１０の上面１２との接続部分の曲率半径ＲＬが１ｍｍ、第二側面２４とベース部１０の上面１２との接続部分の曲率半径ＲＲが２ｍｍとなっている。一方、放熱フィン２０Ｂは、第一側面２３とベース部１０の上面１２との接続部分の曲率半径ＲＬが２ｍｍ、第二側面２４とベース部１０の上面１２との接続部分の曲率半径ＲＲが１ｍｍとなっている。

このように放熱フィン２０Ａの基端部における接続部分の曲率半径ＲＬ，ＲＲが、放熱フィン２０Ｂの基端部における接続部分の曲率半径ＲＬ，ＲＲと反転している。

また、放熱フィン２０Ｂと隣接する放熱フィン２０Ｃは、第一側面２３とベース部１０の上面１２との接続部分の曲率半径ＲＬが１ｍｍ、第二側面２４とベース部１０の上面１２との接続部分の曲率半径ＲＲが２ｍｍとなっている。このため放熱フィン２０Ｂにおける接続部分の曲率半径ＲＬ，ＲＲが、放熱フィン２０Ｃの基端部における接続部分の曲率半径ＲＬ，ＲＲと反転している。なお、図２では、同じ高さで並ぶ放熱フィン２０Ａ～２０Ｃを三つ示したが、四つ以上並設し、同様に第一側面２３の接続部分における曲率半径ＲＬ，ＲＲを隣接する放熱フィン２０同士で反転させ、放熱フィン２０Ａと同様の断面形状と、放熱フィン２０Ｂと同様の断面形状とを互い違いに設けてもよい。なお、上記曲率半径及び曲率は、一例でありこれに限定されるものではない。

このように、本実施形態のヒートシンク構造１は、隣接する放熱フィン２０における接続部分の曲率半径を変え、即ち当該接続部分の曲率を変え、断面形状を互いに異ならせることで隣接する放熱フィン２０同士の共振を抑制している。

本実施形態のヒートシンク構造１は、放熱フィン２０Ａ～２０Ｃと高さの異なる放熱フィン２０Ｍ，２０Ｎを更に備えている。放熱フィン２０Ｍと放熱フィン２０Ｎは同じ高さであり、この同じ高さで隣接する放熱フィン２０Ｍと放熱フィン２０Ｎとで、上述の放熱
フィン２０Ａ～２０Ｃと同様に抜き勾配や接続部分の曲率を異ならせている。なお、放熱フィン２０Ｃと放熱フィン２０Ｍとは、高さが異なっており、抜き勾配に拘わらず断面形状が異なっているため、傾きや接続部分の曲率を同じにしても異ならせてもよい。

また、本実施形態のヒートシンク構造１は、図３に示すように、放熱フィン２０の先端部２２に、先端部２２の他の部分よりも幅を広くした受圧部２５が形成されている。そして、図４に示すように、ヒートシンク構造１は、鋳造後、押出ピン４２によって受圧部２５が押されることで上型４１から抜き出される。ここで隣接する放熱フィン２０において、同じように受圧部２５を形成すると、共振することが考えられるため、隣接する放熱フィン２０同士では、受圧部２５を形成する位置を奥行方向（Ｚ方向）で異ならせている。これにより、隣接する放熱フィン２０の断面形状を互いに異ならせ、隣接する放熱フィン２０同士の共振を抑制している。

図５は、本実施形態に係るオーディオアンプ１００の構成を示す図である。オーディオアンプ１００は、底板５１の上に回路基板５２、５３が設けられている。回路基板５２は、パワーＩＣやレギュレータ等、熱源となる電子部品５２１を備えている。また、回路基板５３は、他の機器から入力された音響信号の伝達、変換、増幅、出力といった信号処理を行う回路５３２が設けられている。

また、底板５１上には、電源トランス、電解コンデンサー、スイッチング素子など、熱源となる回路３０が設けられている。なお、回路３０や電子部品５２１は、使用時に微小振動を発生させる振動源でもある。

底板５１には、上部カバー体６０がネジ等の締結部材で取り付けられる。上部カバー体６０は、筐体１１０の側面を画する側板部６１、及び左右の側板部６１の上端に接続され、筐体１１０の上面を画する天板部６２を有している。なお、本実施形態のヒートシンク構造１は、上部カバー体６０と一体に形成され、ベース部１０が天板部６２の一部を構成している。

これに加えて、筐体１１０は、前面を画するフロントパネル（不図示）や、背面を画するリアパネル（不図示）を有する箱状となっている。このように本実施形態のオーディオアンプ１００は、筐体１１０内の空間に、信号処理を行う回路５３２や、熱源及び振動源となる回路３０、電子部品５２１等を収容している。電子部品５２１は天板部６２の内壁面、即ちヒートシンク構造１の下面１１に当接して設けられ、ヒートシンク構造１を介して熱を外部へ放出している。

＜作用効果＞
上述のように、本実施形態のヒートシンク構造１は、並設された複数の放熱フィン２０のＸ－Ｙ断面において、ベース部１０に対する側面２３，２４の傾きを第二方向（Ｘ方向）において隣接した放熱フィン同士で異ならせている。

これにより、本実施形態のヒートシンク構造１は、隣接した放熱フィン同士の断面形状を異ならせ、共振点を変えて隣接した放熱フィン同士の共振を抑制している。

また、本実施形態のヒートシンク構造１は、放熱フィン２０のＸ－Ｙ断面において、放熱フィン２０の側面２３，２４とベース部１０との接続部分の曲率を第二方向において隣接した放熱フィン同士で異ならせている。これにより、本実施形態のヒートシンク構造１は、隣接した放熱フィン同士の断面形状を異ならせ、共振点を変えて隣接した放熱フィン同士の共振を抑制している。

また、本実施形態のヒートシンク構造１は、放熱フィン２０のＸ－Ｙ断面において、各放熱フィン２０の第二方向に対向する側面のうち一方を第一側面２３、他方を第二側面２４とし、第一側面２３の傾きと第二側面２４の傾きとを第二方向において隣接した放熱フィン同士で反転させている。これにより、本実施形態のヒートシンク構造１は、隣接した放熱フィン同士の断面形状を異ならせ、共振点を変えて隣接した放熱フィン同士の共振を抑制している。

更に、本実施形態のヒートシンク構造１は、ベース部１０が、オーディオアンプ（音響機器）１００における筐体１１０の一部を構成している。これによりオーディオアンプ１００の振動源で生じた微小振動によるヒートシンク構造１の共振が抑制され、ヒートシンク構造１が共振することによる信号回路への影響が抑制されるので、オーディオアンプ１００の音質低下を抑制することができる。

＜その他＞
音響機器としては、オーディオアンプ１００に限らず、オーディオチューナ、映像の記録装置（レコーダ）及び再生装置（プレーヤ）等、音響信号処理を行う回路を備えた機器であればよい。

１ヒートシンク構造
１０ベース部
２０，２０Ａ～２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｎ放熱フィン
２１基端部
２２先端部
２３第一側面
２４第二側面
２５受圧部
３０回路
４１上型
４２押出ピン
５１底板
５２、５３回路基板
６０上部カバー体
１００オーディオアンプ（音響機器）
１１０筐体

Claims

音響機器に用いられるヒートシンク構造であって、
ベース部と、
前記ベース部の所定面に、当該所定面と直交する第一方向へ立設された板状の放熱フィンであって、前記第一方向と直交する第二方向に並設された複数の前記放熱フィンと、
を備え、
前記放熱フィンの前記第一方向及び前記第二方向と平行な断面において、前記ベース部に対する側面の傾きを前記第二方向において隣接した前記放熱フィン同士で異ならせたヒートシンク構造。
前記放熱フィンの前記第一方向及び前記第二方向と平行な断面において、前記放熱フィンの前記側面と前記ベース部との接続部分の曲率を前記第二方向において隣接した前記放熱フィン同士で異ならせた請求項１に記載のヒートシンク構造。
前記放熱フィンの前記第一方向及び前記第二方向と平行な断面において、各放熱フィンの前記第二方向に対向する側面のうち一方を第一側面、他方を第二側面とし、前記第一側面の前記傾きと前記第二側面の前記傾きとを前記第二方向において隣接した前記放熱フィン同士で反転させた請求項１又は２に記載のヒートシンク構造。
前記ベース部が、前記音響機器における筐体の一部を構成する請求項１～３の何れか１項に記載の音響機器のヒートシンク構造。