JPH0432036A - 強制冷却装置及びその冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、光デイスク装置の光ヘッドのように
、駆動時に近傍雰囲気温度の上昇に応じて上昇する物体
温度を、所定温度まで強制的に冷却する強制冷却装置及
びその冷却方法に関するものである。

（従来の技術） 第２図は、従来の光デイスク装置における冷却方法を説
明するための図であって、１は半導体レーザ、２は光ヘ
ッド、３は光ディスク、４はへラドアクチュエータ、５
はスピンドルモータ、６はケース、７はファンである。

光デイスク装置では、半導体レーザ１から出射されるレ
ーザビームを光ヘッド２の光学系（図示せず）により、
記憶媒体である光ディスク３の上に集光して用いる。光
ヘッド２は、ヘッドアクチュエータ４によって光ディス
ク３の半径方向に移送することができ、レーザ集光スポ
ットのトラックアクセスが可能となっている。また、光
ディスク３はスピンドルモータ５によって回転させられ
、レーザ集光スポットのトラック長手方向のアクセスが
可能となっている。このレーザ集光スポットのパワーを
適当に制御することによりデータの記録・再生が行われ
る。

この際、ヘッドアクチュエータ４及びスピンドルモータ
５の稼働に伴って熱が発生し、ケース６の内部の温度が
上昇して光ヘッド２及び半導体レーザ１の温度が上昇す
る。さらに、ヘッドアクチュエータ４からの熱伝導によ
っても、光ヘッド２及び半導体レーザ１の温度が上昇す
る。一般に、半導体レーザ１は、使用時のパッケージ温
度が高くなるにしたがって、即ち、使用時の発光部温度
が高くなるにしたがって、その寿命が短くなることが知
られている。そこで、従来の光デイスク装置では、ファ
ン７を用いてケース６−の内部の空気を外部の空気と強
制的に換気するように構成していた。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の冷却方法は、ファン７による強制換気の
みで、積極的な冷却を行っていなかったので、半導体レ
ーザ１の使用温度を外気温より数度高い温度以下に下げ
ることができず、高温の環境で使用する場合に、半導体
レーザ１の寿命が短くなるという欠点があった。また、
高速光ディスク装置では、ヘッドアクチュエータ４及び
スピンドルモータ５の発熱が大きく、かつ、半導体レー
ザ１自体の発熱も大きいので、半導体レーザ１の発光部
の温度がより高くなり寿命が極めて短くなるという欠点
があった。さらに、複数のレーザビームを出射するマル
チビーム半導体レーザを用いて並列記録再生を行う光デ
イスク装置においては、マルチビーム半導体レーザがビ
ーム数だけの発熱源を近接して有しているので、発光部
の温度上昇が極めて大きくなり、マルチビーム半導体レ
ーザの寿命が極めて短くなるという欠点があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、使用時に上昇してしまう物体温度を外気温度
と外気湿度を考慮しながら所定温度まで冷却でき、ひい
ては半導体レーザ等のように高温状態における使用によ
り寿命に影響を受は易い冷却対象部の寿命を向上させる
ことができる強制冷却装置及びその冷却方法を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、駆動信号
の入力により冷却対象部を冷却する強制冷却部と、前記
冷却対象部の近傍の雰囲気温度を検知する第１の温度セ
ンサと、前記冷却対象部の近傍の雰囲気湿度を検知する
湿度センサと、前記冷却対象部の温度を検知する第２の
温度センサと、前記第１の温度センサによる第１検知温
度信号と前記湿度センサによる検知湿度信号とを入力し
、前記第１検知温度信号に基づく第１検知温度値と前記
検知湿度信号に基づく検知湿度値とに基づいて、雰囲気
の蒸気圧値が飽和蒸気圧−に等しくなる温度値に所与の
温度値を加えた温度値を示す第１設定温度信号を出力す
る第１設定温度発生部と、前記第１設定温度信号と前記
第２の温度センサによる第２検知温度信号とを入力し、
前記第１設定温度信号に基づく第１設定温度値が第２設
定温度値を超えている場合に、前記第２検知温度信号に
基づく第２検知温度値と第１設定温度値との比較結果に
応じて前記駆動信号の出力制御を行う冷却制御部とを備
えた。

また、請求項（２）によれば、冷却対象部の近傍の雰囲
気の温度と湿度を検知するとともに、前記冷却対象部の
温度を検知し、検知した前記近傍雰囲気温度を示す第１
検知温度値と検知した前記近傍雰囲気湿度を示す検知湿
度値とから、雰囲気の蒸気圧値が飽和蒸気圧に等しくな
る温度値に所与の温度値を加えた第１設定温度値を発生
し、この第１設定温度値と予め設定した第２設定温度値
とを比較し、第１設定温度値が第２設定温度値を超えた
場合に、検知した前記冷却対象部温度を示す第２検知温
度値と前記第１設定温度値との差に応じた駆動信号を強
制冷却部に送出して、前記冷却対象部を前記第１設定温
度値まで強制的に冷却するように構成した。

（作用） 請求項（１）によれば、冷却対象部の近傍に配置された
第１の温度センサは、冷却対象部の近傍の雰囲気温度を
検知し、この第１検知温度値を示す第１検知温度信号を
出力し、これが第１設定温度発生部へ入力される。また
、冷却対象部の近傍に配置された湿度センサは、冷却対
象部の近傍の雰囲気湿度を検知し、この検知湿度値を示
す検知湿度信号を出力し、これが第１設定温度発生部へ
入力される。第１設定温度発生部では、入力した第１検
知温度信号に基づく第１検知温度値と入力した検知湿度
信号に基づく検知湿度値に基づいて、雰囲気の蒸気圧が
飽和蒸気圧に等しくなる温度値に所与の温度値を加えた
温度値を示す第１設定温度信号を出力し、これが冷却制
御部へ入力される。

一方、第２の温度センサは、駆動に伴って近傍の雰囲気
温度よりも高温となった冷却一対象部の温度を検知して
、この第２検知温度値を示す第２検知温度信号を出力し
、これが冷却制御部へ入力される。冷却制御部では、入
力した第１設定温度信号に基づく第１設定温度値と予め
設定した第２設定温度値との比較が行われる。その結果
、第１設定温度値が第２設定温度値を超えているならば
、次に、第２検知温度信号に基づく第２検知温度値と第
１設定温度値との比較が行われる。冷却制御部は、その
比較結果に応じて、強制冷却部に対する駆動信号のａ力
制御を行う。強制冷却部は、駆動信号の入力により冷却
動作を開始し、これにより、冷却対象部は強制的に冷却
される。

請求項（２）によれば、第１検知温度値と検知湿度値と
から、雰囲気の蒸気圧値が飽和蒸気圧に等しくなる温度
値に所与の温度値を加えた第１設定温度値が発生される
。この第１設定温度値が予め設定した第２設定温度値を
超えた場合にのみ、検知した冷却対象部の温度を示す第
２検知温度値と第１設定温度値との比較が行われる。第
２検知温度値が第１設定温度値を超えたならば、両者の
差に応じた駆動信号が強制冷却部に出力される。これに
より、冷却対象部に対する強制冷却が開始され、この冷
却動作は、検知される冷却対象部の温度、即ち、第２検
知温度値が第１設定温度値と等しくなるまで続けられる
。

（実施例） 第１図は、本発明方法を採用した強制冷却装置の一実施
例を示す構成図であって、冷却対象部を光デイスク装置
の光ヘッドとした場合の構成例を示している。図中、１
は半導体レーザ、２は光ヘッド、１１は強制冷却部、１
２は第１の温度センサ、１３は湿度センサ、１４は第２
の温度センサ、１５は第１設定温度発生部、１６は冷却
制御部である。なお、第１図では、図面の簡略化のため
第２図における光ディスク、スピンドルモータ等の図示
を省略している。

半導体レーザ１は、アルミニウム等の金属で形成された
光ヘツドフレームに取り付けられ、光ヘッド２を構成す
る。本実施例では、上述したように、光ヘッド２の全体
が冷却対象部であり、この光ヘッド２には、強制冷却部
１１が接合されている。強制冷却部１１は、光ヘッド２
に接合するペルチェ冷却モジュールｌｌａ及びその高温
側に接合された放熱フィン１１ｂにより構成されている
。

また、光ヘッド２の近傍には、その近傍雰囲気温度を検
知する第１の温度センサ１２及び近傍雰囲気湿度を検知
する湿度センサ１３が配置されている。これら第１温度
センサ１２及び湿度センサ１３により検知された第１検
知温度値ｔ、１及び検知湿度値ｈａは、それぞれ第１検
知温麿信号Ｔｄ１及び検知湿度信号Ｈ６として第１設定
温度発生部１５へ入力される。第１設定温度発生部１５
は、入力した第１検知温度値ｔ、１と検知湿度値り、と
から、雰囲気の蒸気圧値ｅが飽和蒸気圧に等しくなる温
度値ｔ、に所与の温度値１．（可変値であってもよいが
、本実施例では２℃の一定値）を加えた第１設定温度値
ｔｓ１を発生する機能を有し、この第１設定温度値ｔ、
１を示す第１設定温度信号Ｔ、１を冷却制御部１６へ送
出する。一方、光ヘッド２の内部には、光ヘッドの内部
温度を検知する第２の温度センサ１４が埋め込まれてい
る。この第２温度センサ１４により検知された第２検知
温度値ｔｄ２は、第２検知温度信号Ｔｄ２として冷却制
御部１６へ入力される。冷却制御部１６は、所与の温度
値の第２設定温度値ｔ、２（本実施例では２０℃）をそ
の内部で発生する機能、入力した第１設定温度値ｔｓ１
と第２設定温度値ｔ、２との比較結果に応じて後述の機
能を動作させる機能、及び入力した第２検知温度値ｔｄ
２と第１設定温度値ｔｓｌの差に応じた駆動信号りを発
生する機能を有し、この駆動信号りをペルチェ冷却モジ
ュールｌｌａに印加する。

次に、第３図に基づいて、第１設定温度発生部１５にお
ける第１設定温度値ｔｓ１の設定方法について説明する
。第３図において、横軸は光ヘッド２の近傍の雰囲気温
度（ｔｅ、ｔｓｌ）を表し、縦軸は蒸気圧を表している
。また、破線の曲線は雰囲気温度と飽和蒸気圧の関係を
表し、実線の曲線は第１設定温度ｔｓｌと蒸気圧の関係
を表している。

いま、第１検知温度値ｔ、１が４０℃−１検知湿度値り
、が３１．７％であったとする（第３図のＡ点）。

この時の蒸気圧値ｅは、４０℃における飽和蒸気圧値７
３．８ｉ＋ｂに３１．７％を掛けて、２３．４ｍｂとな
る。この蒸気圧値ｅ−２３，４■ｂが飽和蒸気圧値に等
しくなる温度値ｔ、は２０℃となる（第３図のＢ点）。

この温度値ｔ、＝２０℃に所与の温度値ｔ、＝２℃を加
えることにより、第１設定温度値ｔ５□として２２℃が
求まる（第３図の６点）。

次に、上記構成による動作を、第４図のフローチャート
を参照して説明する。光ヘッド２の近傍に配置された第
１の温度センサ１２は、光ヘッド２の近傍の雰囲気温度
を検知し、この検知温度値（第１検知温度値１．＋よ）
を示す第１検知温度信号Ｔｄ１を出力し、これが第１設
定温度発生部１５へ入力される（Ｓｌ）。また、光ヘッ
ド２の近傍に配置された湿度センサ１３は、光ヘッド２
の近傍の雰囲気湿度を検知し、この検知湿度値り、を示
す検知湿度信号Ｈ６を出力し、これが第１設定温度発生
部１５へ入力される（Ｓ２）。第１設定温度発生部１５
は、入力した第１検知温度信号Ｔ、１に基づく第１検知
温度値ｔ０と入力した検知湿度信号Ｈ，に基づく検知湿
度値り、とから、雰囲気の蒸気圧値ｅが飽和蒸気圧に等
しくなる温度値ｔ、に所与の温度値１．に所与の温度値
１．（可変値であってもよいが、本実施例では２℃の一
定値）を加えた第１設定温度値ｔｓ１を発生しくＳ３）
、この第１設定温度値ｔｓｌを示す第１設定温度信号Ｔ
５１を出力し、これが冷却制御部１６へ入力される（Ｓ
４）。一方、光ヘッド２の内部に埋め込まれた第２の温
度センサ１４は、光ヘッドの内部温度を検知し、この検
知温度値（第２検知温度値ｔ、２）を示す第２検知温度
信号Ｔ、２を出力し、これが冷却制御部１６へ入力され
る（Ｓ５）。

冷却制御部１６は、入力した第１設定温度信号ＴＳＩに
基づく第１設定温度値ｔｓｌが第２設定温度値としての
２０℃を超えているか否かの判別を行う（Ｓ６）。冷却
制御部１６は、このステップＳ６において、第１設定温
度値ｔｓＩが２０℃を超えていると判別したならば、入
力した第２検知温度信号Ｔｄ２に基づく第２検知温度値
ｔ、２が第１設定温度値ｔｓ、を超えているか否かの判
別を行う（Ｓ７）。冷却制御部１６は、このステップＳ
７において、第２検知温度値ｔ、２が第１設定温度値ｔ
５、を超えていると判別したならば、（ｔ　ａ２ｔ　ｓ
、）に比例した大きさの駆動信号（電流）Ｄを強制冷却
部１１のペルチェ冷却モジュール１１ａに圧力する（Ｓ
８）。これにより、ペルチェ冷却モジュールｌｌａは、
光ヘッド２から熱を奪ってこの熱を放熱フィン１１ｂ側
へ運ぶ。この動作は第２検知温度値ｔｄ２が第１設定温
度値ｔｓ１に等しくなるまで続けられ（Ｓ９）、光ヘッ
ド２は第１設定温度値ｔｓｌまで強制冷却される。即ち
、光ヘッド２は、雰囲気の蒸気圧値が飽和蒸気圧に等し
くなる温度値より２℃だけ大きい温度値に強制冷却され
る。飽和蒸気圧に等しくなる温度値まで冷却しないのは
、冷やし過ぎにより結露を回避するためである。又、Ｓ
６においてｔｓｌが２０℃に等しいか２０℃より小さい
場合、Ｓ７においてｔ、２かｔｓｌより小さい場合、Ｓ
９において、ｔｄ２がｔ５□に等しくなる場合にはＳｌ
に戻り同様の信号処理が行われる。

以上説明したように、本実施例によれば、高温の環境で
使用する場合及び発熱が大きい高速光ディスク装置やマ
ルチビーム半導体レーザを用いて並列記録再生を行う光
デイスク装置における半導体レーザ１の発光部温度を低
下させ、半導体レーザ１の寿命を向上させることができ
る等の利点がある。

なお、本実施例では、冷却対象部を光ヘツド全体とした
が、例えば半導体レーザを光ヘツドフレームに断熱接合
して半導体レーザのみを冷却対象部とする等、冷却対象
部としては種々の部分を選択できる。また、光ヘッドの
構成は半導体レーザから対物レンズまでを１つの光ヘツ
ドフレームに取り付ける光源一体型としたが、半導体レ
ーザと対物レンズを分離独立したフレームに取り付けて
対物レンズ側を移動させる光源分離型であってもよい。

さらに、強制冷却部は液冷モジュールを使用する等、ペ
ルチェ冷却モジュールに限定されるものではない。さら
にまた、第１設定温度値の発生方法は種々の変形が可能
であり、また第２設定温度値は２０℃に限定されるもの
ではない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の請求項（１）によれば、
使用時に上昇してしまう物体温度を、外気温度と外気湿
度を考慮しながら所定温度まで的確に冷却できる。これ
により、高温状態下において使用される素子等の冷却対
象部の寿命を向上させることができる。従って、例えば
、高温の環境で使用する場合及び発熱が大きい高速光デ
ィスク装置やマルチビーム半導体レーザを用いて並列記
録再生を行う光デイスク装置において、半導体レーザの
寿命を向上させる等の利点かある。

また、請求項（２）によれば、冷却対象部近傍の雰囲気
温度を示す第１検知温度値と冷却対象部近傍の雰囲気湿
度を示す検知湿度値とから、雰囲気の蒸気圧値が飽和蒸
気圧に等しくなる温度値に所与の温度値を加えた第１温
度値を発生し、この第１設定温度値と予め設定した第２
設定温度値とを比較し、第１設定温度値が第２設定温度
値を超えた場合に、検知した前記冷却対象部近傍を示す
第２検知温度値と前記第１設定温度値との差に応じた駆
動信号を強制冷却部に送出して、冷却対象部を第１設定
温度値まで強制的に冷却するようにしたので、冷やし過
ぎによる結露を回避することができ、結露による冷却対
象部への悪影響を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
の光デイスク装置における冷却方法を説明するための図
、第３図は本発明に係わる第１設定温度発生部における
第１の設定温度値の設定方法の説明図、第４図は第１図
の動作を説明するためのフローチャートである。 １・・・半導体レーザ、２・・・光ヘッド、１１・・・
強制冷却部、１２・・・第１の温度センサ、１３・・・
湿度センサ、１４・・・第２の温度センサ、１５・・・
第１設定温度発生部、１６・・・冷却制御部。 特許出願人　　　日本電信電話株式会社代理人　弁理士
　　　吉１）精孝 １５第１設定湛度児生部 本究明の一実施例を示す構成図 第 図 ３゜ す 雰囲気温度［’Ｃ］　（ｔｅ、　ｔｓｌ）第 図 ３光デイスク １半導体レーザ ）　　　　４へ７ドアクチユエータ 制御１乍のフローチャ ト 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動信号の入力により冷却対象部を冷却する強制
   冷却部と、 前記冷却対象部の近傍の雰囲気温度を検知する第１の温
   度センサと、 前記冷却対象部の近傍の雰囲気湿度を検知する湿度セン
   サと、 前記冷却対象部の温度を検知する第２の温度センサと、 前記第１の温度センサによる第１検知温度信号と前記湿
   度センサによる検知湿度信号とを入力し、前記第１検知
   温度信号に基づく第１検知温度値と前記検知湿度信号に
   基づく検知湿度値とに基づいて、雰囲気の蒸気圧値が飽
   和蒸気圧に等しくなる温度値に所与の温度値を加えた温
   度値を示す第１設定温度信号を出力する第１設定温度発
   生部と、前記第１設定温度信号と前記第２の温度センサ
   による第２検知温度信号とを入力し、前記第１設定温度
   信号に基づく第１設定温度値が予め設定した第２設定温
   度値を超えている場合に、前記第２検知温度信号に基づ
   く第２検知温度値と第１設定温度値との比較結果に応じ
   て前記駆動信号の出力制御を行う冷却制御部とを備えた ことを特徴とする強制冷却装置。
2. （２）冷却対象部の近傍の雰囲気の温度と湿度を検知す
   るとともに、前記冷却対象部の温度を検知し、 検知した前記近傍雰囲気温度を示す第１検知温度値と検
   知した前記近傍雰囲気湿度を示す湿度値とから、雰囲気
   の蒸気圧値が飽和蒸気圧に等しくなる温度値に所与の温
   度値を加えた第１設定温度値を発生し、 この第１設定温度値と予め設定した第２設定温度値とを
   比較し、 第１設定温度値が第２設定温度値を超えた場合に、検知
   した前記冷却対象部温度を示す第２検知温度値と前記第
   １設定温度値との差に応じた駆動信号を強制冷却部に送
   出して、前記冷却対象部を前記第１設定温度値まで強制
   的に冷却する ことを特徴とする強制冷却方法。