JP4088094B2 - プリント回路基板部品用のヒートシンク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概してヒートシンクに関し、特に、回路基板上の部品を冷却するために回路基板に取り付けられたヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガラスセラミック調理レンジ上面（ｃｏｏｋ ｔｏｐ）は、ガラスセラミック調理板の下に取り付けた数個の電気加熱ユニットを備えている。調理レンジ上面はさらに、電気加熱ユニットを制御するための回路基板を備えている。一般に、回路基板は、ガラスセラミック調理板の下に配置される。回路基板上の多くの部品、特に半導体部品は高温に対して感受性を有し、正確に動作するためには最高温度よりも低く保たなければならない。調理レンジ上面に一般的に使用される半導体部品は、トライアックおよび／またはシリコン制御整流器（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ、ＳＣＲ）である。トライアックおよびＳＣＲは、電気制御スイッチとして機能する半導体装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、回路基板上のトライアックおよびＳＣＲのような感受性を有する部品を冷却するために、従来の調理レンジ上面には、送風機が付いたハウジングユニットが設けられている。回路基板は、ハウジングユニット内に保持される。空気を循環し、回路基板上の部品を冷却するために、送風機は、ハウジングユニットの開口部に取り付けられている。送風機は、回路基板とその部品の冷却を補助するが、さらに効率的で直接的な冷却手段がやはり必要である。例えば、トライアックは、タイプとサイズが多様である。従来の調理レンジ上面は、最高温度が比較的高いトライアックを使用している。最高温度の高いトライアックは高価である。トライアックは、回路基板上の部品の中で最も高価な部品の１つである。そのため、より優れた冷却装置によって、より低コストのトライアックを使用できるようになり、これにより回路基板の全体コストを低減することができる。
【０００４】
さらに、ハウジングユニットに取り付けた送風機のみに依存すると、使用者が損傷した回路基板を交換する必要がある際に、特定の制限を使用者に課してしまう。冷却送風機のサイズおよびタイプは、回路基板のサイズおよびタイプに基づいて選択される。交換する回路基板が、追加または異なるタイプの部品を備えている場合には、ハウジングユニットに取り付けられた送風機は、交換する回路基板には適当でないことがある。したがって、回路基板に取り付けが可能な冷却装置のさらなる必要性が存在する。
【０００５】
本発明は、上述した１つまたはそれ以上の問題の克服、もしくは少なくともその作用の低減に向けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明は部品を冷却するためのヒートシンクを備えている。ヒートシンクは、１つの管状本体と複数の内部フィンを備えている。管状本体は、内面および外面を有している。外面の少なくとも一部分は、実質的に平坦である。複数の内部フィンが、内面からのびており、管状本体の中心線の周りにおいて概して対称である。部品から熱を除去するために、管状本体の実質的に平坦な部分が部品と接触する。ヒートシンクは、アルミニウムのような熱伝導性材料から成っている。
【０００７】
ヒートシンクは２つの開口端部を備えていてよく、１つの開口端部に送風機が取り付けられる。ヒートシンクの内面からのびるフィンの数を増やすために、複数の内部フィンの長さを変えることができる。ヒートシンクはさらに、ヒートシンクの外面からのびた複数の外部フィンを備えることができる。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、回路基板上の部品を冷却するためのヒートシンクアセンブリである。ヒートシンクアセンブリは、管状本体および送風機を備える。管状本体は、内面、外面、および２つの開口端部を備えている。外面の少なくとも一部分は実質的に平坦である。内面は、管状本体の内面からのびた複数の内部フィンを備えている。内部フィンは、管状本体の中心線の周りにおいて概して対称である。周囲の空気を管状本体内に強制的に通気するために、管状本体の２つの開口端部の１つに送風機が取り付けられている。部品から熱を除去するために、管状本体の実質的に平坦な部分が部品と接触する。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態は、調理板、複数の加熱ユニット、コントローラハウジングユニット、回路基板、およびヒートシンクアセンブリを備えた調理レンジ上面である。複数の加熱ユニットおよびコントローラハウジングユニットが、調理板の下に取り付けられている。回路基板およびヒートシンクが、コントローラハウジングユニット内部に取り付けられている。回路基板は、加熱ユニットを制御し、複数の部品を備えている。ヒートシンクアセンブリは、複数の部品を冷却し、また、回路基板に取り付けられている。ヒートシンクアセンブリは、管状本体および送風機を備えている。管状本体は内面、外面、および２つの開口端部を備えている。内面は、管状本体の内面からのびた複数の内部フィンを有している。周囲の空気を管状本体に強制的に通気するために、管状本体の２つの開口端部の片方に送風機が取り付けられている。部品から熱を除去するために、管状本体の外面が、複数の部品と接触する。
【００１０】
上述した本発明の概要は、各々の実施形態および本発明の全ての態様を表わすものではない。これは、図面と、後述する詳細な説明が目的である。
【００１１】
本発明の別の目的および利点は、以下の詳細な説明を読解し、図面を参照することで明瞭になる。
【００１２】
本発明は、様々な変更および代替形態を採用することができるが、ある特定の実施形態を、図面に例示によって示し、以下に詳細に説明する。しかしながら、本発明を、説明した特定の形態に限定しないことを意図するものであることが理解されるべきである。反対に、本発明は、特許請求の範囲で規定された本発明の精神および範囲内に入る全ての変更、等価物、代替を含むものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら例示的な実施形態について説明する。まず図１を見ると、調理レンジ上面１０を示しており、この調理レンジ上面は、ガラスセラミック板１２、複数の加熱ユニット１４、コントローラハウジングユニット１６、回路基板１８、およびヒートシンクアセンブリ２０を備えている。加熱ユニット１４は、ガラスセラミック板１２の上面に載せた鍋または他のキッチン用具（図示せず）を加熱するために熱を発生する。加熱ユニット１４は、ガラスセラミック板１２の下に取り付けられ、回路基板１８によって制御される。回路基板１８およびヒートシンクアセンブリ２０は、コントローラハウジングユニット１６内に収容されている。コントローラハウジングユニット１６内に空気を循環させることを可能にするために、コントローラハウジングユニット１６を、側部に開口部または穴（図示せず）を備えた角型の皿状に形成してもよい。従来の調理レンジ上面とは違い、コントローラハウジングユニット１６に、加熱ユニット１６を強制的に通気するための送風機を設ける必要がない。
【００１４】
図２に示すように、回路基板１８は、加熱ユニット１４の温度を監視するため、また、加熱ユニット１４内の発熱要素に供給される電力を制御するための複数の部品を備えている。回路基板１８上には、例えばフューズ、バリスタ、抵抗器、コンデンサ、およびスイッチなどの異なるタイプの部品が設けられている。多くの部品は、正確且つ信頼性の高い動作をするための最高温度を設けている。しかし、調理レンジ上面として最も感受性を有するタイプの部品は、シリコン製の部品である。一般的なシリコンベースの部品は、トライアックおよびシリコン制御整流器（ＳＣＲ）である。トライアックおよびシリコン制御整流器（ＳＣＲ）は、電気制御スイッチとして機能する半導体装置である。図２は、複数のトライアック２２を備えた回路基板１８を示している。各加熱ユニット１４を制御するために、個別のトライアック２２を使用している。
【００１５】
前述したように、異なるタイプのトライアックが市販されている。トライアック１つの価格は、一般に、熱に対する装置の感受性、すなわちその最高動作温度によって決まる。最高動作温度が低いトライアックよりも、最高動作温度が高いトライアックの方が高価である。本発明は、回路基板上のトライアックを直接冷却する手段を提供する。これにより回路基板が、より低い最高動作温度のトライアックを使用することが可能になるため、回路基板全体のコストを下げることができる。
【００１６】
図２は、本発明のヒートシンクアセンブリ２０の一実施形態を示す。ヒートシンク３０は、回路基板１８上の特定の部品の熱を散逸するために、回路基板１８に取り付けられている。この実施形態では、ヒートシンク３０は、複数のトライアック２２から熱を除去する。ヒートシンク３０は、回路基板１８の一端部に取り付けられている。トライアック２２は、回路基板上のヒートシンク３０と同じ側に取り付けられている。ヒートシンク３０は、金属などの熱伝導性材料で形成された単一押し出し成形部品であることが好ましい。ある実施形態では、ヒートシンク３０は、アルミニウム合金６０６３−Ｔ５で形成されている。
【００１７】
図２、図３に示すように、ヒートシンク３０は、少なくとも１つのほぼ平坦な側部３０および取り付けリッジ部３４を備えている。ほぼ平坦な側部３２は、トライアック２２の散逸熱と接触するために使用される。取り付けリッジ部３４は、固定具またはクリップ３６の取り付け面として使用される。固定具およびクリップ３６は、トライアック２２を、ヒートシンク３０のほぼ平坦な側部３２に対して保持するべく使用される。さらに、ヒートシンク３０のほぼ平坦な側部３２に対してトライアック２２を固定するために、熱伝導性接着剤を使用してもよい。
【００１８】
さらに、ヒートシンク３０は、ヒートシンク３０を、コントローラハウジングユニット１６の底部上に置くための脚３７を備えている。これに加え、ヒートシンク３０をコントローラハウジングユニット１６の底部に取り付けるために、ブラケット３８およびねじ３９を使用してもよい。
【００１９】
図４は、ヒートシンク３０の端面図を示している。ヒートシンク３０は、内部フィン４２を備えた管状本体４０を有している。内部フィン４２は、管状本体４０の内面から放射状にのびており、管状本体４０の中心線の周りでほぼ対称な形状である。
【００２０】
ある実施形態では、内部フィン４２は、４セットのフィン４２ａ〜４２ｉを備えている。各セットにおけるフィンの長さは異なる。セットの中心に位置するフィンは、各セットの縁に位置するフィンよりも長い。長さの異なるフィン４２により、より多くのフィンを管状本体４０の内面から突出させることができる。例えば、図３に示した実施形態では、各セットは、セットの縁にあるフィン（４２ａ、４２ｂ、４２ｈ、および４２ｉ）よりも長い、中心フィン（４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ）を備えている。特に、管状本体４０の内径が２２インチである一実施形態では、フィンの長さは以下の通りである。
【表１】

【００２１】
本発明は、これらの寸法または長さに限定されるものではない。当業者は、この開示の恩恵により、本発明の範囲を逸脱しない限り、これ以外の寸法および長さも使用できることを理解するであろう。重要なのは、管状本体の内面から複数のフィンが突出しているために、対流冷却用の表面積がより多く得られることである。これについて以下により詳細に説明する。
【００２２】
図５に示すように、ヒートシンク３０の一端には送風機４４が取り付けられている。送風機４４は、ねじ４６でヒートシンク３０に取り付けてもよい。ねじ４６は、ヒートシンク３０の本体上のねじ穴４７に挿入される。送風機４４は電気駆動され、一対のワイヤ４８により電源と接続している。送風機４４は、周囲の空気をヒートシンク３０に強制的に通気する。空気は、管状本体４０の内面へ、また内部送風機４２へと強制的に送られる。フィンの大きい表面積は、ヒートシンク３０からの活発な対流によって熱を除去する上で非常に効率的である。
【００２３】
追加の対流冷却を提供するために、ヒートシンク３０に、管状本体の外面の少なくとも一部分からのびる外部フィン５２を設けてもよい。上述したように、コントローラハウジングユニット１６には、周囲の空気をハウジングユニット１６内で強制的に循環させるための送風機を設ける必要がない。外部フィン５２は、対流を介して熱を散逸するための追加の手段を提供する。
【００２４】
ここで説明したのは、回路基板上のトライアックやＳＣＲのような温度感受性を有する部品を冷却するためのヒートシンクである。本発明によるフィン配置の構成により、非常に効率的に熱を除去することができ、また、最高動作温度がより低い部品をシステム内で用いることができる。一般に、部品の最高動作温度は、部品の価格におけるファクタである。本発明のヒートシンクにより、より低コストの部品を回路基板に用いることが可能になる。
【００２５】
前述を考慮すると、本発明のいくつかの目的が達成され、その他の有益な結果が得られることがわかるであろう。
【００２６】
本発明の範囲から逸脱しない限り、上述の構成に様々な変更を加えることができるので、上述した記載に含まれ、または添付の図面に示した全ての事項は、限定する意図ではなく、例示として解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の加熱ユニット、回路基板、および回路基板上の部品を冷却するための本発明のヒートシンクを備えた調理レンジ上面の上面図である。
【図２】回路基板に取り付けた本発明のヒートシンクの一実施形態の斜視図である。
【図３】図２のヒートシンクの端面図である。
【図４】図２のヒートシンクの側面図である。
【図５】図２のヒートシンクおよび回路基板を示す別の斜視図である。
【図６】図２のヒートシンクおよび回路基板の上面図である。
【符号の説明】
１０ 調理レンジ上面
１２ ガラスセラミック板
１４ 加熱ユニット
１６ コントローラハウジングユニット
１８ 回路基板
２０ ヒートシンクアセンブリ
２２ トライアック
３０ ヒートシンク
３２ 平坦な側部
３４ 取り付けリッジ部
３６ 固定具
３８ ブラケット
３９ ねじ
４０ 管状本体
４２ａ、４２ｂ、４２ｈ、４２ｉ 縁フィン
４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ 中心フィン
４４ 送風機
４６ ねじ
４７ ねじ穴
４８ ワイヤ
５２ 外部フィン

Claims (16)

1. 部品を冷却するためのヒートシンクであって、前記ヒートシンクが、
   内面および外面を備える熱伝導性材料の単一押し出し成形で形成された管状本体を有し、前記外面の少なくとも一部分が、管状本体に対して接線方向に向けられた面を画定する平坦な側部を画定し、前記ヒートシンクがさらに、
   前記管状本体の前記内面からのびた複数の内部フィンと、
   平坦な側部からのび、かつ平坦な側部に垂直に向けられた取り付けリッジ部とを有し、取り付けリッジ部は、管状本体の平坦な側部に対して前記部品を保持するためのクリップを受けるヒートシンク。
2. 前記複数の内部フィンが、管状本体の中心線の周りで対称である、請求項１に記載のヒートシンク。
3. 前記ヒートシンクがさらに、前記管状本体の外面からのびた複数の外部フィンを有する、請求項１に記載のヒートシンク。
4. 前記管状本体の開口端部に隣接して配置された送風機をさらに有する、請求項１に記載のヒートシンク。
5. 前記複数の内部フィンが、複数のセットで構成され、セットの中心における内部フィンが、セットの縁部における内部フィンより長い、請求項２に記載のヒートシンク。
6. 回路基板上の部品を冷却するためのヒートシンクアセンブリであって、前記ヒートシンクアセンブリが、
   内面および外面を備える熱伝導性材料の単一押し出し成形で形成された管状本体を有し、前記外面の少なくとも一部分が、管状本体に対して接線方向に向けられた面を画定する平坦な側部を画定し、前記ヒートシンクアセンブリがさらに、
   管状本体の内面からのびた複数の内部フィンと、
   周囲の空気を前記管状本体に強制通気するための、前記管状本体の開口端部の１つに隣接する送風機と、
   回路基板が管状本体の平坦な側部に垂直にのびるように、管状本体の平坦な側部に取り付けられた一端部を有する回路基板とを有し、該回路基板は、取り付けられた部品を有し、前記ヒートシンクアセンブリがさらに、
   取り付けリッジ部が回路基板に平行にのびるように、管状本体の平坦な側部からのび、かつ管状本体の平坦な側部に垂直に向けられた取り付けリッジ部と、
   取り付けリッジ部に受けられる第１の端部と、管状本体の平坦な側部に対して前記部品を保持するために部品と接触する第２の端部とを有する取り付けクリップとを有する、ヒートシンクアセンブリ。
7. 前記複数の内部フィンが、複数のセットで構成され、各セットの内部フィンが、異なる長さで平行にのびる、請求項６に記載のヒートシンクアセンブリ。
8. さらに、前記管状本体の前記外面からのびる複数の外部フィンを有する、請求項６に記載のヒートシンクアセンブリ。
9. 前記複数の内部フィンが、前記管状本体の中心線の周りで対称である、請求項７に記載のヒートシンクアセンブリ。
10. セットの中心における内部フィンが、セットの縁部における内部フィンより長い、請求項９に記載のヒートシンクアセンブリ。
11. 前記管状本体の開口端部に隣接して配置された送風機をさらに有する、請求項８に記載のヒートシンクアセンブリ。
12. 調理レンジ上面であって、
    調理板と、
    前記調理板の下に取り付けられた複数の加熱ユニットと、
    前記調理板の下に取り付けられたコントローラハウジングユニットと、
    前記加熱ユニットを制御するための回路基板とを有し、前記回路基板が、複数の部品を有し、前記回路基板が前記コントローラハウジングユニットの内部に取り付けられており、前記調理レンジ上面が、
    前記複数の部品を冷却するためのヒートシンクアセンブリをさらに有し、前記ヒートシンクアセンブリが、前記コントローラハウジングユニット内部に取り付けられ、
    前記ヒートシンクアセンブリが、
    内面、外面、および２つの開口端部を有し、熱伝導性材料の単一押し出し成形で形成された管状本体と、
    前記管状本体の前記内面からのびた複数の内部フィンと、
    前記管状本体に周囲の空気を強制通気させるために、前記管状本体の前記２つの開口端部の片方に隣接する送風機とを有し、
    前記回路基板の前記管状本体の前記外面が、管状本体に対して接線方向に向けられた面を画定する少なくとも１つの平坦な側部を画定し、回路基板は、回路基板が管状本体の平坦な側部に垂直にのびるように、平坦な側部に接続された一端部を有し、平坦な側部は、部品から熱を除去するために複数の部品と接触し、前記ヒートシンクアセンブリがさらに、
    取り付けリッジ部が回路基板に平行にのびるように、管状本体の平坦な側部からのび、かつ管状本体の平坦な側部に垂直に向けられた取り付けリッジ部と、
    管状本体の平坦な側部に対して複数の部品を保持するために複数の取り付けクリップとを有し、各クリップは、取り付けリッジ部に受けられる第１の端部と、それぞれ部品と接触する第２の端部とを有する、調理レンジ上面。
13. 前記複数の内部フィンが、前記管状本体の中心線の周りで対称である、請求項１２に記載の調理レンジ上面。
14. 前記複数の内部フィンが、複数のセットで構成され、セットの中心における内部フィンが、セットの縁部における内部フィンより長い、請求項１３に記載の調理レンジ上面。
15. 前記管状本体がさらに、前記ヒートシンクの前記外面からのびた複数の外部フィンを有する、請求項１２に記載の調理レンジ上面。
16. 前記管状本体の開口端部に隣接して配置された送風機をさらに有する、請求項１５に記載の調理レンジ上面。

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