JPH05259668A - 可変冷却方法とその冷却装置 - Google Patents

可変冷却方法とその冷却装置

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JPH05259668A
JPH05259668A JP5402492A JP5402492A JPH05259668A JP H05259668 A JPH05259668 A JP H05259668A JP 5402492 A JP5402492 A JP 5402492A JP 5402492 A JP5402492 A JP 5402492A JP H05259668 A JPH05259668 A JP H05259668A
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JP
Japan
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heat
heat transfer
state
radiator
temperature
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JP5402492A
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English (en)
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Masuo Kobayashi
益夫 小林
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱を伝熱体を介して放熱器に伝熱させて冷
却する発熱体の可変冷却方法及びその装置に関し、専用
ヒータを用いないでも低温域にてクイックスタートを可
能とする、放熱冷却力を可変できる可変冷却方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。 【構成】 伝熱体2を放熱器3に密着伝熱状態又は乖離
断熱状態の何れかに設定する設定切替手段4を備え、始
動時には伝熱体2を乖離断熱状態とし、発熱体1の発熱
により伝熱体2を加熱させ、伝熱体2が温度上昇し適用
範囲の上限を超える以前に、設定切替手段4により伝熱
体2を放熱器3に密着伝熱させて放熱するように切替え
制御するように構成する方法であり、伝熱体2を放熱器
3に密着伝熱状態又は乖離断熱状態の何れかに設定させ
る可動機構5と、伝熱体2を何れの状態に設定するかを
判別し、可動機構5をその状態に駆動制御する制御部8
とから構成する装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発熱を伝熱体を介して放
熱器に伝熱させて冷却する発熱体の可変冷却方法に関す
る。
【0002】電子部品にて電子回路を構成させる電子装
置は、電子部品の小形化、高性能化と、その実装技術の
発展により、極めて小形、高性能が図られてきた。これ
により、従来は実施不可能であった屋外移動型の各種小
形電子装置が実用化されてきており、特に、無線通信装
置をはじめ、パソコン、ワープロ等の新装置が誕生して
きている。
【0003】かように電子装置の小形化を図る際の重要
な問題点の一つに発熱部品の放熱冷却処理があり、特に
屋外使用装置ではその温度範囲が屋内使用に比べ極めて
拡大される。又、屋内装置でも寒冷地域や熱帯地域に使
用する共通装置の場合にも同様となり、発熱部品の冷却
処理の適用範囲の拡大は重要問題である。
【0004】
【従来の技術】屋外移動型の電子装置においては、発熱
部品の冷却は、自然又は強制的な空冷によるものが殆ど
であった。
【0005】しかも、効率と小形化のために放熱フィン
を備えた放熱器に発熱部品を直接に固定させている。電
子装置は、その要求される動作温度範囲から使用部品を
選定し、発熱部品の放熱冷却設計を行っている。
【0006】しかし、動作温度範囲が大きくなると、そ
れに適合する使用部品は極めて限られ、且つ高価なもの
となるので、通常は一般使用範囲の部品を使用し、低温
の始動時には、ヒータを備え、先ずヒータを用いて装置
内温度を適温に上昇させ、その後に装置を始動させる方
法が一般的である。
【0007】又、放熱器は使用上限温度を想定して放熱
冷却特性を設計している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、 使用できる部品が無い状態での低温始動において、
専用ヒータを使用するので、装置の大きさ(容積)を要
し、且つ電源部にヒータのための容量増加が必要になり
更に大形となる。 始動と共に装置内部をヒータにより温め、動作温度
に到達すれば回路装置は正常動作状態となるが、発熱部
品は直結した大熱容量の放熱器により、中々適温まで上
昇が行われず、他の部分より長時間を要する。 適温域に到達後はヒータを断たないと、過加熱とな
る恐れがある。 ヒータと放熱器の両方を備える矛盾と無駄がある。
等の問題点がある。
【0009】本発明は、かかる問題点に鑑みて、専用ヒ
ータを用いないでも低温域にてクイックスタートを可能
とする、放熱冷却力を可変できる可変冷却方法及びその
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、図1、図2
及び図3に示す如く、 [1] 発熱を伝熱体2を介して放熱器3に伝熱させて冷却
する発熱体1の冷却方法において、伝熱体2を放熱器3
に密着伝熱状態又は乖離断熱状態の何れかに設定する設
定切替手段4を備え、始動時には伝熱体2を乖離断熱状
態とし、発熱体1の発熱により伝熱体2を加熱させ、伝
熱体2が温度上昇し適用範囲の上限を超える以前に、設
定切替手段4により伝熱体2を放熱器3に密着伝熱させ
て放熱するように切替え制御する、本発明の可変冷却方
法により達成される。 [2] 発熱を伝熱体2を介して放熱器3に伝熱させて冷却
する発熱体1の冷却装置であって、放熱器3と、放熱器
3に密着又は乖離することができ、発熱体1の発熱を吸
収し伝熱させる伝熱体2と、伝熱体2を放熱器3に密着
伝熱状態又は乖離断熱状態の何れかに設定させる可動機
構5と、伝熱体2を何れの状態に設定するかを判別し、
可動機構5をその状態に駆動制御する制御部8とから構
成する、本発明の可変冷却装置により適えられる。 [3] 上記の制御部8が、発熱体1の始動時に可動機構5
を乖離状態に動作させ、その後所定に設定した遅延時間
にて可動機構5を密着状態に切替えるように制御するタ
イマー6である、第一発明の可変冷却装置9によって適
えられる。 [4] 又、上記の制御部8が、発熱体1の始動時に可動機
構5を乖離状態に動作させ、温度センサ71にて伝熱体2
の温度を検出し、その温度が所定の設定温度を超えると
密着伝熱状態に可動機構5を切替えるように制御する温
度検出器7である、第二発明の可変冷却装置99によって
も達成される。
【0011】
【作用】即ち、図1の原理説明図の(a) 構成図に示すよ
うに、放熱器3と密着または乖離状態となることができ
る伝熱体2に発熱体1を取付け、始動時には乖離状態に
あり、発熱体1の発熱により自己加熱が行われ、更に伝
熱体2のみが加熱される。
【0012】従って、発熱体1自体、伝熱体2及び装置
内部の温度が上昇する。このままでは放熱冷却が足りな
くなるので、温度はどんどん上昇して行く。この温度上
昇値が適用範囲の上限を超えないように、設定切替手段
4により伝熱体2を放熱器3に密着伝熱させるので、放
熱冷却状態となり適用範囲内に維持できる。
【0013】この温度時間特性は、図1の(b) に示す実
線の経過をたどり、適用範囲θ1 〜θ2 より低温で始動
させた場合に、放熱器3と乖離断熱しているので、放熱
体1又は伝熱体2は図示のように急速に温度上昇し、下
限の適用温度θ1 に時間T1にて到達し、正常動作に至
ると共に、更に上昇して行き、上限のθ2 に到達する前
のT2 時間にて設定切替手段4を動作させて、伝熱体2
を放熱器3に密着伝熱させて正常放熱冷却状態に切替え
るので、温度は放熱特性に従い低減され、発熱と放熱と
の平衡状態の一定温度に到達する。
【0014】これに対して、前述の従来例にてヒータが
無い場合には、同図中に点線にて示すように、熱容量の
大きな放熱器3が発熱体1に直接固定してあるので、始
動後も緩やかにしか温度上昇が行われず、適用下限温度
θ1 に到達するのにT1 ′を要し、更に上昇して行き本
発明と同一の一定温度に到達する。
【0015】かように、T1 ≪T1 ′となり正常動作に
至る時間が大きく短縮されると共に、別の加熱専用のヒ
ータを無くすることができる。ここで、適用温度の上限
近くで始動をさせる場合でも、発熱体1→伝熱体2の順
に加熱して温度上昇するが、設定切替手段4により上限
値を超えることなく密着放熱状態に切替えられるので何
ら問題はない。
【0016】この方法を実現する可変冷却装置は、伝熱
体2の密着伝熱状態又は乖離断熱状態に切替える設定切
替手段4を、可動機構5とその制御部8とで構成し、第
一発明の装置9では、図2のように制御部8を所定に遅
延時間を設定でき可動機構5を駆動制御するタイマー6
としたものである。
【0017】始動後に発熱体1と伝熱体2とで構成する
加熱器は、図1の(b) のような所定の加熱特性にて温度
上昇する。ここで、上昇温度を所定値に選定することに
より、始動後の到達時間が定まるので、その到達時間を
タイマー6にセットし、タイマー6の動作にて可動機構
5を密着伝熱状態に切替え動作させれば、放熱器3によ
り冷却されて過大に温度上昇することはなく常に適温範
囲内に維持される。
【0018】これに対して第二発明の装置99は、図3の
ように制御部8を温度センサ71を有する温度検出器7に
て構成したものであり、乖離断熱状態から密着伝熱状態
へ切替える時点を伝熱体2の温度を温度センサ71にて検
出し、この温度を監視し、適用温度の上限に到達したら
出力して、可動機構5を切替え動作させるようにセット
すればよい。これは一度セットすれば適用温度範囲はも
とより、下限より低下した温度であっても何ら変更する
ことなくそのまま使用できる。
【0019】かくして、本発明により、専用ヒータを用
いないでも低温域にてクイックスタートを可能とする、
放熱冷却力を可変できる可変冷却方法及びその装置を提
供することが可能となる。
【0020】
【実施例】以下図面に示す実施例によって本発明を具体
的に説明する。全図を通し同一符号は同一対象物を示
す。図2に第一発明の一実施例の構成図、図3に第二発
明の一実施例の構成図を示す。
【0021】本実施例は屋外可搬型無線機に適用したも
ので、送信出力用のトランジスタにて約40Wを消費し、
フィンを備えた所定の放熱器にて自然空冷させている。
第一発明の一実施例は、図2に示す如く、パワートラン
ジスタの発熱体1を取付け受熱する4×4×厚 0.5cmの
四角形銅板の伝熱体2と、この伝熱体2が基部に半埋設
状態に密着伝熱するように基部の一面に密着穴31を設
け、反対面に放熱フィン33を立設した外形10×15×高4
cmのアルミ材の放熱器3と、伝熱体2を放熱器3に密着
又は乖離させる可動機構5と、可動機構5を動作制御す
る制御部8とから構成している。
【0022】可動機構5は、伝熱体2の放熱器3と接触
する伝熱面の中央に垂設した1×1cmの角棒材21が、放
熱器3の密着穴31の中央に垂直に貫設したガイド孔32に
挿入緩嵌して、伝熱体2の動きをガイドしており、更
に、伝熱体2の縁と放熱器3の密着穴31の縁部に両端を
取付けた引張ばね52により、伝熱体2は常時密着孔31に
密着状態に付勢されている。又、放熱器3のガイド孔32
から露出した角棒材21の先端には鉄芯22が固着してあ
り、ガイド孔32と同心に放熱器3に固定したソレノイド
51に挿入され、鉄芯22は中央より所定に先位置に在る。
【0023】ソレノイド51に通電すると磁気吸引力が作
用し、引張ばね52の引張力に抗して角棒材21の先部の鉄
材がソレノイド51の中央部に引き戻され、伝熱体2を反
対面に固定したストッパ53の位置まで密着穴31から約3
mm押し出し、乖離断熱状態となる。図2はこの乖離状態
を示す。しかし、ソレノイド51の通電を断てば磁気吸引
力は失われ、引張ばね52の付勢により伝熱体2は密着穴
31に引張込まれ、密着伝熱状態に自動的に戻る。
【0024】制御部8は、このソレノイド51の通電を制
御する部分であり、本装置9ではタイマー6を用いてい
る。このタイマー6は、装置を始動させる電源スイッチ
88と連結して、この電源スイッチ88の“ON”によりタ
イマーが起動し、任意に設定できるスタートからの経過
時間の設定により、その時間中“ON”又は“OFF”
する他の独立開閉回路61を備えた、遅延動作スイッチで
あり、ソレノイド51の駆動電源に直列に接続し、電源ス
イッチ88の投入と略同時にソレノイド51に通電し、伝熱
体2を放熱器3から乖離断熱状態にし、タイマー6の設
定時間経過すれば、通電を断ち密着伝熱状態に切替える
ように制御させる。
【0025】ここで、ソレノイド51の通電は装置始動後
の設定時間内のみであり、装置使用中に常時通電させる
のではないので、装置の信頼性を損なうことは無く、
又、断線や接触不良等によりソレノイド51の通電が断た
れた場合には、伝熱体2は直ちに密着伝熱状態に切替わ
り、安全である。
【0026】第二発明の一実施例は、図3に示す如く
で、上記第一発明の可変冷却装置9と異なる部分につい
てのみ説明する。制御部8が異なり、タイマー6に代わ
り、伝熱体2の発熱体1の近くに伝熱体2の温度を検知
する温度センサ71が固着してあり、その温度が任意に設
定した設定温度を超えると出力を発し、ソレノイド51の
通電を断つようにした温度検出器7が使用される。
【0027】これにより、装置を始動させると連動して
可動機構5のソレノイド51に通電され、伝熱体2は放熱
器3と断熱状態となる。このため前述の図1の(b) のよ
うに急速に発熱体1及び伝熱体2、装置内部が温度上昇
して行く。伝熱体2が所定の設定温度(図示T2 )に到
達したら温度検出器7が出力して、ソレノイド51の通電
を断ち、伝熱体2を放熱器3に密着させ、正規の伝熱冷
却状態に切替えるので、以後装置は適温範囲にて正常動
作が行われる。
【0028】始動して乖離から密着への状態切替えは、
本装置99では温度設定にて行われるので、如何なる使用
温度にあっても、設定値を変更する必要はない。しか
し、これを遅延時間の設定にて行う前述の第一発明装置
9では、低温使用時と高温使用時にて多少時間を違えて
設定した方が安全である。
【0029】上記各実施例は一例を示したものであり、
各部の機構、形状、寸法、材料は上記のものに限定する
ものではない。尚、伝熱体2には発熱体1の他に、低温
で動作不能となる部品も取付けることも差支えない。
【0030】又、可動機構5の駆動源に、ソレノイド51
を用いたが電磁石でも差支えなく、可動ガイド機構に蝶
番等による擺動機構を用いても差支えない。更に、伝熱
体2の形状も、直方体以外に半球状、角錐状等形状は問
わない。又、放熱器3への密着伝熱状態を、密着穴31へ
の半埋設状態とせず平面接触や凹凸面の係合密着でも差
支えない。
【0031】
【発明の効果】以上の如く、本発明により、 低温状況下での始動時、従来より遙かに短い時間で
動作状態となる。 専用ヒータを追加使用しないので、装置の小形化が
図れる。 専用ヒータを使わないので、電源容量もその分小さ
くなる。 低温動作のために高価で入手難の部品を使用しなく
ても済む。 の実用的効果が得られ、装置の設計、運用、低コスト化
に寄与すること大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図 (a) 構成図 (b) 一例の放熱冷却特性
【図2】 第一発明の一実施例の構成図
【図3】 第二発明の一実施例の構成図
【符号の説明】
1 発熱体 2 伝熱体 3
放熱器 4 設定切替手段 5 可動機構 6
タイマー 7 温度検出器 8 制御部 9,
99 可変冷却装置 21 角棒材 22 鉄芯 31
密着穴 32 ガイド孔 33 放熱フィン 51
ソレノイド 52 引張ばね 53 ストッパ 61
開閉回路 71 温度センサ 88 電源スイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱を伝熱体(2) を介して放熱器(3) に
    伝熱させて冷却する発熱体(1) の冷却方法において、 伝熱体(2) を放熱器(3) に密着伝熱状態又は乖離断熱状
    態の何れかに設定する設定切替手段(4) を備え、 始動時には該伝熱体(2) を乖離断熱状態とし、発熱体
    (1) の発熱により該伝熱体(2) を加熱させ、該伝熱体
    (2) が温度上昇し適用範囲の上限を超える以前に、該設
    定切替手段(4) により該伝熱体(2) を該放熱器(3) に密
    着伝熱させて放熱するように切替え制御することを特徴
    とする可変冷却方法。
  2. 【請求項2】 発熱を伝熱体(2) を介して放熱器(3) に
    伝熱させて冷却する発熱体(1) の冷却装置であって、 放熱器(3) と、 該放熱器(3) に密着又は乖離することができ、発熱体
    (1) の発熱を吸収し伝熱させる伝熱体(2) と、 該伝熱体(2) を該放熱器(3) に密着伝熱状態又は乖離断
    熱状態の何れかに設定させる可動機構(5) と、 該伝熱体(2) を何れの状態に設定するかを判別し、該可
    動機構(5) をその状態に駆動制御する制御部(8) とから
    構成することを特徴とする可変冷却装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の制御部(8) が、発熱体
    (1) の始動時に可動機構(5) を乖離状態に動作させ、そ
    の後所定に設定した遅延時間にて該可動機構(5) を密着
    状態に切替えるように制御するタイマー(6) であること
    を特徴とする、第一発明の可変冷却装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の制御部(8) が、発熱体
    (1) の始動時に可動機構(5) を乖離状態に動作させ、温
    度センサ(71)にて伝熱体(2) の温度を検出し、その温度
    が所定の設定温度を超えると密着伝熱状態に該可動機構
    (5) を切替えるように制御する温度検出器(7) であるこ
    とを特徴とする、第二発明の可変冷却装置。
JP5402492A 1992-03-13 1992-03-13 可変冷却方法とその冷却装置 Withdrawn JPH05259668A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001185881A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Nec Saitama Ltd 内部温度制御装置および内部温度制御方法
JP2007048824A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Fujitsu Ltd 発熱体の冷却装置
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JP2011129300A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Mitsubishi Electric Corp 熱スイッチ

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Effective date: 19990518