JP4670828B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明はスイッチング素子などの発熱素子の放熱を効果的に行うようにした誘導加熱装置などの電子機器に関するものである。

従来、この種の電子機器、例えば誘導加熱装置において、スイッチング素子などの発熱素子は、回路基板上に、インバータ回路部品の一部として構成され、ヒートシンクおよび冷却ファンを用いて放熱を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２７２８１７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、高出力化による発熱素子の発熱量増加に対しては、冷却ファンの風量を増加させ、ヒートシンクを大型化する必要がある。その結果、冷却
ファンの大型化によるコストアップや、風量増加により騒音が大きくなる。また、ヒートシンクの大型化となれば、回路基板に占める投影面積の増加、回路基板を含めた制御回路自体の大型化につながるという課題を有している。また、冷却風を１点に集中して当てることが難しく、風が発散して冷却効率が上がらないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷却ファンやヒートシンクを大型化することなく、発熱素子の放熱を効果的に行うようにした誘導加熱装置などの電子機器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電子機器は、回路基板と、前記回路基板に取り付けた発熱素子と、前記発熱素子の発熱を放熱するためのヒートシンクと、前記ヒートシンクの放熱を促す冷却風を発生させる冷却ファンと、前記回路基板の部品挿入用のスルーホールに差し込み半田づけされる端子を有し制御回路が形成されたハイブリッドＩＣと、を備え、前記ハイブリッドＩＣは、前記回路基板上に設けられ前記冷却風をヒートシンクに案内するようにヒートシンクとそれ以外の領域との間に配置されたものである。

これによって、ハイブリッドＩＣにより冷却風を発熱領域に案内することで、冷却ファンやヒートシンクを大型化することなく、発熱素子の放熱を効果的に行うことができるものである。

本発明の電子機器は、冷却ファンやヒートシンクを大型化することなく、発熱素子の放熱を効果的に行うことができる。

第１の発明は、回路基板と、前記回路基板に取り付けた発熱素子と、前記発熱素子の発熱を放熱するためのヒートシンクと、前記ヒートシンクの放熱を促す冷却風を発生させる冷却ファンと、前記回路基板の部品挿入用のスルーホールに差し込み半田づけされる端子を有し制御回路が形成されたハイブリッドＩＣと、を備え、前記ハイブリッドＩＣは、前記回路基板上には冷却風をヒートシンクに案内するようにヒートシンクとそれ以外の領域との間に配置された電子機器とするものである。これによって、ハイブリッドＩＣにより冷却風を発熱領域に案内することで、冷却ファンやヒートシンクを大型化することなく、発熱素子の放熱を効果的に行うことができる。

また、制御回路を形成しハイブリッドＩＣとしたことにより、回路基板全体の小型化および部品点数の削減が可能となるものである。

また、ハイブリッドＩＣに端子を設け、この端子を回路基板の部品挿入用のスルーホールに差し込み半田づけしたことにより、ハイブリッドＩＣは他の部品とともに回路基板上に実装できるものであり、容易に組立てが可能である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１における電子機器として誘導加熱装置の回路基板構成を例示している。

図１に示すように、本実施の形態における電子機器は、樹脂製の基板ケース５に固定し
ている回路基板４と、回路基板４に取り付けた、誘導加熱のためのインバータに用いられるスイッチング素子である発熱素子１と、発熱素子１の発熱を放熱するため表面積を大きな形状（フィン形状）として回路基板４上に構成されているヒートシンク２と、ヒートシンク２の放熱を促す冷却風を発生させる冷却ファン３とを備えている。発熱素子１はヒートシンク２と、図２に示すように熱的に接触して取り付けており、発熱素子１の発熱はヒートシンク２を介して放熱されるものである。

そして、前記回路基板４上には、冷却ファン３による冷却風をヒートシンク２に案内するようにヒートシンク２とそれ以外の領域とを仕切る絶縁素材からなる仕切り板６を設けたものである。仕切り板６の回路基板４上への取り付けは、冷却ファン３による冷却風の方向と同一方向になるように取り付けている。

ここで、電子機器にて加熱を行うと、発熱素子１は高周波数（例えば、２５ｋＨｚ）でオン／オフのスイッチングがなされ、数十アンペアの電流が流れる。それにより発熱素子１には数十ワットの損失が発生する。一般にスイッチング素子である発熱素子１は半導体でジャンクション温度が１５０℃を超えると破壊してしまうので、発熱素子１をヒートシンク２に熱的に取り付け、冷却ファン３により作られる冷却風をヒートシンク２に当てることで冷却している。さらに、ヒートシンク２に冷却風を効率よく当てるために、ヒートシンク２とそれ以外の領域とを仕切る仕切り板６を設けて、冷却風の通り道を限定し、より多くの冷却風が効率良くヒートシンク２に当たるように構成している。また、仕切り板６は、ヒートシンク２以外の領域に形成される部品に対して、冷却風がもたらす水蒸気や油煙などの影響から守る役割を果たし、安定した品質を保つことができる。

このように、本実施の形態では、仕切り板６により冷却風を発熱領域に案内することで、冷却ファン３やヒートシンク２を大型化することなく、発熱素子１の放熱を効果的に行うことができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における電子機器として誘導加熱装置の回路基板構成を例示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態における電子機器は、仕切り板６上にインバータ部の制御を行う制御回路８を形成しハイブリッドＩＣ７としたものである。

この構成により、回路基板４全体の小型化および部品点数の削減が可能となり、発熱素子１の放熱を効果的に行うことに加えて、実装コストを下げる効果も有する。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における電子機器として誘導加熱装置の回路基板構成を例示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態における電子機器は、仕切り板６に端子９を設け、この端子９を回路基板４の部品挿入用のスルーホールに差し込み半田づけしたものである。

この構成により、仕切り板６は発熱素子１などの他の部品とともに回路基板４上に実装できるものであり、発熱素子１の放熱を効果的に行うことに加えて、容易に組立てが可能である。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における電子機器として誘導加熱装置の回路基板構成を例示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態における電子機器は、仕切り板６とヒートシンク２の間に冷却風の流れを整えるための整流板１０を設けたものである。具体的には、回路基板４に対して垂直な仕切り板６に、所定幅の整流板１０を水平方向に一定間隔をあけて複数取り付けているものである。

この構成により、冷却ファン３による冷却風が乱れることを低減し、整流された冷却風をヒートシンク２に供給することができ、発熱素子１の放熱を効果的に行うことができる。

なお、上記各実施の形態１〜４では電子機器として誘導加熱装置を例示して説明したが、誘導加熱装置に限らず、発熱素子、ヒートシンクおよび冷却ファンを備えた電子機器であればいずれの機器にも何ら問題なく適用できるものである。

以上のように、本発明にかかる電子機器は、冷却ファンやヒートシンクを大型化することなく、発熱素子の放熱を効果的に行うことができるので、誘導加熱装置をはじめ、電子機器全般に適用できる。

本発明の実施の形態１における電子機器の回路基板構成を示す平面図 同電子機器の回路基板構成を示す断面図 本発明の実施の形態２における電子機器の回路基板構成を示す断面図 本発明の実施の形態３における電子機器の回路基板構成を示す断面図 本発明の実施の形態４における電子機器の回路基板構成を示す断面図

１ 発熱素子
２ ヒートシンク
３ 冷却ファン
４ 回路基板
５ 基板ケース
６ 仕切り板
７ ハイブリッドＩＣ
８ 制御回路
９ 端子
１０ 整流板

Claims (1)

1. 回路基板と、前記回路基板に取り付けた発熱素子と、前記発熱素子の発熱を放熱するためのヒートシンクと、前記ヒートシンクの放熱を促す冷却風を発生させる冷却ファンと、前記回路基板の部品挿入用のスルーホールに差し込み半田づけされる端子を有し制御回路が形成されたハイブリッドＩＣと、を備え、前記ハイブリッドＩＣは、前記回路基板上に設けられ前記冷却風を前記ヒートシンクに案内するように前記ヒートシンクとそれ以外の領域との間に配置された電子機器。
   

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