CN100390978C - 电子器件冷却装置及电子器件冷却方法 - Google Patents

电子器件冷却装置及电子器件冷却方法 Download PDF

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Abstract

热分布检测部(178)检测电子器件(200)的表面的热分布状态。喷射控制部(160)按照该检测出的热分布状态，来确定应冷却的位置。喷嘴选择部(180)选择与该位置对应的冷却喷嘴。喷射时间计算部(168)计算冷却喷嘴的冷媒喷射时间或定时。驱动单元(182)接受喷射控制部(160)的指示，通过驱动喷嘴单元(184)，将冷媒喷射到电子器件(200)。

Description

电子器件冷却装置及电子器件冷却方法
技术领域
本发明涉及用于冷却电子器件的技术，特别涉及用于应用喷流传热的原理来冷却电子器件的表面的技术。
背景技术
以控制电子设备的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)或DSP(Digital Signal Processer，数字信号处理器)为代表的各种电子器件由包含晶体管等有源元件和电容器等无源元件的各种电子元器件构成。驱动这些电子元器件的电能的一部分被变换为热能而放热。电子元器件的性能通常依赖于温度，所以该散发的热影响电子元器件、乃至电子器件的性能。因此，用于冷却电子器件的技术对正常控制电子器件来说是极其重要的技术。
作为冷却技术的一例，有电扇的风冷方法。在该方法中，与电子器件的表面对置而配设电扇。将从空气吸入口吸入的冷空气用电扇吹到电子器件表面上。吸收电子器件表面产生的热而被加热了的空气从空气排出口排出。这样，通过用电扇排除电子器件表面产生的热，来冷却电子器件。
作为另一个例子，有用冷却水来冷却电子器件的方法。用防水壳体覆盖电子器件的表面，将冷却水引导到电子器件表面。吸收电子器件表面产生的热而被加热了的冷却水从冷却水排出口排出。通过使冷却水吸收电子器件表面产生的热，来冷却电子器件。
专利文献1：(日本)特开2002-026555号公报
专利文献2：(日本)特开2001-221529号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年的电子器件高速、高性能、高集成化，电子器件产生的热也处于日益增加的趋势。现有的用风冷或液冷来冷却的方法越来越难以充分冷却电子器件。
上述所示的现有的冷却方法，着眼于从宏观的观点来看如何排除电子器件的表面产生的热。但是，从微观的观点来看，电子器件的热并非从其表面均匀产生的。构成电子器件的电子元器件通常按功能被模块化。因此，表面产生的热的分布根据电子器件执行的处理来变化。这是因为，电子器件应发挥的功能因处理而异。
本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种用于有效地冷却电子器件的技术。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面是电子器件冷却装置。该装置包括：喷嘴单元，有与电子器件的表面对置而接近配置的多个冷却喷嘴；驱动单元，作用于导入到该喷嘴单元中的冷媒，使该冷媒从冷却喷嘴中喷射；以及喷射驱动控制部，控制驱动单元的喷射驱动能力，以便参照相对于电子器件的坐标信息，从多个冷却喷嘴中，选择其喷射轴与电子器件表面上的应冷却的部位附近相交的冷却喷嘴，并使得从选择了的冷却喷嘴喷射冷媒。
所谓“冷媒”，是指用于吸收、排出电子器件的表面产生的热的媒体，它是空气等气体或水等液体。在本方面中，通过从冷却喷嘴向电子器件的表面喷射导入到喷嘴单元中的冷媒，来排除电子器件表面产生的热。如后面将详述的那样，通过将冷媒以喷流吹向电子器件表面，能够取得很大的局部传热系数。可以直接将冷媒吹向电子器件表面来进行冷却，也可以通过吹向覆盖电子器件表面的壳体来间接进行冷却。以下，把通过将冷媒喷射到电子器件等发热体上来冷却发热体的方法称为“喷流冷却”。此外，将电子器件表面上与冷却喷嘴的喷射轴相交的点称为“喷射轴点”。
通过用冷却喷嘴进行喷流冷却，能够特别有效地排除喷射轴点近旁产生的热。配置的冷却喷嘴越多，并且冷却喷嘴的冷媒喷射能力越高，则冷却效果也越好。在能够预先设想电子器件中发热量特别大的部位的情况下，也可以在该部位的近旁集中配置冷却喷嘴。以这种部位的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴也可以设计得更强力地喷射。例如，也可以将冷却喷嘴的冷媒喷出口面积、或喷流的速度设定得更大。电子器件冷却装置可以与电子器件一体化来形成，也可以作为单个模块来提供。
该装置的喷嘴单元也可以包括主喷嘴组和副喷嘴组；主喷嘴组和副喷嘴组都有密集配置的多个冷却喷嘴；在与电子器件的表面水平的方向上错开配置各个喷嘴组。主喷嘴组和副喷嘴组在与电子器件的表面垂直的方向上交错地放置。
喷嘴单元具有的冷却喷嘴越多，则电子器件的喷射轴点越多，整个电子器件的冷却越有效果。在本方面中，将喷嘴单元分为主喷嘴组和副喷嘴组。在主喷嘴组的冷却喷嘴的间隙中配置副喷嘴组的冷却喷嘴的冷媒喷出口。由此，能够更密集地设置冷却喷嘴。此外，主喷嘴组和副喷嘴组也可以在与电子器件表面对置的方向上交错地放置。
该装置也可以还包括：热分布检测传感器，检测电子器件的表面上的热分布状态；喷射驱动控制部按照该检测出的热分布状态，来控制驱动单元。
所谓“热分布状态”，可以像电子器件的表面的温度分布那样是热的分布，也可以是发热量的变化率的分布。所谓“热分布检测传感器”，例如也可以是被嵌入电子器件的内部的温度传感器。或者，也可以是从外部检测由电子器件表面放射的红外线的红外线传感器。通过按照电子器件表面的热分布状态来驱动冷却喷嘴，能够有效地冷却电子器件。例如，如果选择以发热量大的部位的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴，驱动它喷射冷媒，则有时能够比一齐驱动其他冷却喷嘴更有效地进行冷却。此外，通过选择性地驱动冷却喷嘴，也有抑制使用的冷媒、和用于对驱动单元进行驱动的功耗的效果。
该装置的喷射驱动控制部也可以还按照该检测出的热分布状态，来控制驱动单元使冷却喷嘴喷射冷媒的冷媒喷射时间。
例如，如果控制以发热量大的部位的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴喷射冷媒的时间而使其变长，则能够更加有效地冷却电子器件。
该装置的喷射驱动控制部也可以通过控制驱动单元，使得从与最想冷却的位置对应的冷却喷嘴向周围依次使冷却喷嘴进行喷射，而向期望的方向形成冷媒的脉流。
在驱动某个冷却喷嘴、向电子器件表面喷射冷媒的情况下，该喷射轴点的近旁产生的热被冷媒吸收并散发到周边。该散发的热也有可能继续滞留在喷射轴点的周围。在这种情况下，驱动某个冷却喷嘴后，依次驱动位于该冷却喷嘴的周围的冷却喷嘴。由此，喷射轴点的近旁产生的热作为脉流被散发到电子器件之外。因此，散发的热有效地从电子器件的表面上排出。通过该控制，能够更加有效地排除电子器件表面产生的热。
该装置的喷射驱动控制部也可以控制驱动单元，以使该形成的冷媒的脉流奔向排热孔。
在形成了用于回收电子器件表面产生的热的排热孔的情况下，如果驱动冷却喷嘴，以将吸热了的冷媒诱导到排热孔，则能够更加有效地排出电子器件的表面产生的热。
该装置还包括：热分布预测部，预测电子器件的表面上的热分布状态；喷射驱动控制部按照该预测出的热分布状态，来控制驱动单元。
例如，也可以用热检测传感器来适当检测电子器件表面的热分布状态，将与该取得的热分布状态有关的信息作为历史记录到记录媒体上(以下，将该记录的热分布状态的历史信息称为“热分布历史信息”)。也可以根据该热分布历史信息，来预测将来的热分布状态，选择以预测为发热量多的部位的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴，使其喷射冷媒。根据本方面，实际上能够在电子器件的规定的部位变为高温前提前进行冷却。
该装置的热分布预测部也可以按照电子器件应执行的内容，来预测热分布状态。
电子器件表面的热分布根据电子器件执行的处理来变化。例如，根据CPU执行的命令的内容，CPU的特定的模块有时被频繁地驱动，也有时几乎不被驱动。因此，也有时能够电子器件执行的处理，来预测热分布。该预测也可以根据执行的软件的种类、或软件中发挥的功能来进行。例如，可认为在分别执行某个软件内的通信模块和三维绘制模块时，主要驱动的电子器件内的模块不同。
热分布预测部也可以对应于电子器件执行的处理内容，根据定义了电子器件的预测的热分布状态的数据(以下称为“热分布相关数据”)来预测热分布。即，也可以通过按照电子器件应执行的处理的内容，从该热分布相关数据中读出相应的预测信息，来预测热分布。
本发明的另一方面是电子器件冷却装置。该装置包括：喷嘴单元，有与电子器件的表面对置而接近配置的多个冷却喷嘴；驱动单元，作用于导入到喷嘴单元中的冷媒，使每个该冷却喷嘴喷射该冷媒；热分布检测传感器，检测电子器件的表面上的热分布状态；喷嘴选择部，按照检测出的热分布状态，来确定应冷却的位置，选择与确定出的位置对应的冷却喷嘴；以及喷射驱动控制部，用驱动单元使选择出的冷却喷嘴喷射冷媒。
按照电子器件的表面的热分布状态，来选择应驱动的冷却喷嘴。例如，可认为如果用以发热量最大的部位的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴来喷射冷媒，则比其他冷却喷嘴的吸热效率高。由此，实现了冷却喷嘴的最佳控制。
该装置也可以还包括：喷射时间计算部，按照检测出的热分布状态，来计算选择出的冷却喷嘴的冷媒喷射时间；喷射驱动控制部用驱动单元使选择出的冷却喷嘴在计算出的冷媒喷射时间内喷射冷媒。此外，该装置也可以还包括：喷射定时计算部，按照检测出的热分布状态，来计算选择出的冷却喷嘴的冷媒喷射定时；喷射驱动控制部用驱动单元使选择出的冷却喷嘴按照计算出的冷媒喷射定时来喷射冷媒。
再有，以上构件的任意组合、表现本发明的方法、装置、系统、记录媒体、计算机程序作为本发明的方式也有效。
发明效果
根据本发明，能够有效地冷却电子器件。
附图说明
图1是通过计算机仿真计算对电子器件表面呈网格状配置了冷却喷嘴时的传热所得的图。
图2是电子器件冷却装置的机构的示意图。
图3是从电子器件的对置方向看到的冷却喷嘴的配置的图。
图4是冷媒为空气的情况下电子器件冷却装置的使用状态的图。
图5是冷媒为气体的情况下电子器件冷却装置的外观的图。
图6是冷媒为液体的情况下电子器件冷却装置的外观的图。
图7是电子器件冷却装置的安装的一例的图。
图8是实施方式1的电子器件冷却装置的功能方框图。
图9是实施方式2的电子器件冷却装置的功能方框图。
图10是实施方式3的电子器件冷却装置的功能方框图。
图11是喷嘴图保存部的数据结构图。
图12是热分布历史信息保存部的数据结构图。
图13是热分布相关数据保存部的数据结构图。
图14是实施方式1的从检测热分布到喷射冷媒的过程的流程图。
图15是实施方式2的从检测热分布到喷射冷媒的过程的流程图。
图16是实施方式3的从检测电子器件执行的处理到喷射冷媒的过程的流程图。
标号说明
100电子器件冷却装置，104室，106可动膜，110冷却喷嘴，150顶部电路板，152连接器，160喷射控制部，162喷嘴图(nozzle map)保存部，164脉流计算部，166热分布历史信息保存部，168喷射时间计算部，170热分布预测部，172热分布相关数据保存部，174处理执行检测部，178热分布检测部，180喷嘴选择部，182驱动单元，184喷嘴单元，200电子器件，246温度传感器。
具体实施方式
CPU或DSP等电子器件的表面产生的热是供给到电子器件内的电子元器件或连接电子元器件间的导线上的电能变换为热能而散发出的。该热并非是从电子器件的表面均匀产生的。
作为用于冷却电子器件的表面的技术，如前所述，有电扇风冷方式和冷却水循环液冷方式。这些方式着眼于排出电子器件表面产生的总热量，而并非着眼于电子器件表面产生的热的不均衡性。
通常，液冷方式比风冷方式的冷却效果好。但是，在液冷方式中，由于电子器件的芯片封装和冷却模块是分离的，所以有下述问题：电子器件表面产生的热传导到冷却模块时界面热阻很大。冷却模块和芯片封装之间的接合部通常进入了少量的空气，它起隔热材料的作用。该空气妨碍冷却模块吸热。通过在接合部上涂敷润滑脂，排除该空气，吸热效率略有改善。但是，随着电子器件的高性能化，现有的冷却方式的冷却似乎正在接近极限。
本发明就是鉴于这种现状而提出的应用喷流冷却的原理的新型电子器件冷却技术。
在说明实施方式之前，说明喷流冷却的原理。
众所周知，喷流冷却是能够取得很高的局部传热效率的冷却方法。该方法作为例如切削加工等局部大量产生的热的冷却方法很有效，通过从冷却喷嘴喷射冷媒并吹到发热体上来进行冷却。与喷射的冷媒流垂直的面上的传热以喷流轴点为中心在同心圆上延伸。
喷流半径为r0[m]、冷媒的热导率为λf[W/mK]时的传热系数h0[W/m2K]由
(式1)
h0＝λf·Nu0/r0来表示。这里，Nu0是喷流半径为r0[m]时的平均努塞尔数，它由
(式2)
Nu0＝1.25·Pr0.45·Re0.45来表示。Pr是称为普朗特数的常数，Re是雷诺数。Re由下式来表示。
(式3)
Re＝u0·d0/v
这里，u0[m/s]是喷流的体积流量除以冷却喷嘴喷出口的截面积所得的代表速度。d0[m]表示喷出口的直径，v[s/m2]表示液体的粘度。
图1是通过计算机仿真计算从呈网格状配置的冷却喷嘴向电子器件表面喷射冷媒时的传热的状况所得的图。该图的越浓的部分，表示传热系数越高，即冷却效果越好。在该图中，浓的部分对应于喷流轴点。即，可知，通过喷流冷却，在喷流轴点近旁得到好的冷却效果。在包含多个处理器的电子器件的情况下，电子器件表面的发热容易产生局部性。对这种电子器件，喷流冷却的冷却效果特别好。尤其是，在通过嵌入多个处理器而具有独立地并行进行多个处理的功能的芯片等电子器件的情况下，该芯片中正在执行处理的处理器发热，所以其结果是，芯片的表面的发热容易产生局部性。在这种情况下，配置冷却喷嘴，使得该芯片中嵌入的各处理器的正上方对应于喷流轴点即可。在芯片内，正在执行处理的处理器和未执行处理的处理器的发热量不同。在这种情况下，通过选择性地驱动以正在执行处理的处理器的正上方为喷流轴点的冷却喷嘴，使其喷射冷媒，能够比冷却整个芯片更有效地冷却芯片。
图2是表示本实施方式的电子器件冷却装置100的机构的示意图。在电子器件冷却装置100中，分别嵌入了多个主喷嘴110a和辅助喷嘴110b。通过从电子器件冷却装置100向电子器件200的表面喷射冷媒，来冷却电子器件200。在冷媒为液体的情况下，电子器件200的表面由防水用的壳体覆盖。主喷嘴110a和辅助喷嘴110b是同样的机构。主喷嘴110a比辅助喷嘴110b的冷媒喷出口离电子器件200近，所以冷却效果好。在预先知道电子器件200的表面中的、容易达到高温的部位的情况下，也可以使主喷嘴110a对应于该部位。在将冷却喷嘴110高密度地安装到电子器件冷却装置100上的情况下，如该图所示，也可以与主喷嘴110a交错地嵌入辅助喷嘴110b。
电子器件冷却装置100通过硅加工技术、所谓的微制造技术来实现。冷却喷嘴110由MEMS (Micro Electro Mechanical System，微机电系统)机械驱动来喷射冷媒。具体地说，经冷媒供给线路102将冷媒导入到室104中。室104通过贮藏少量的冷媒来防止干燥。可动膜驱动部108按照来自外部的控制信号来驱动可动膜106。可动膜106通过将室104中积蓄的冷媒压出到电子器件200上来喷射冷媒。喷射到电子器件200上的冷媒由未图示的冷媒回收孔来回收。回收的冷媒可以直接废弃，也可以循环并再次喷射到电子器件200上。可动膜驱动部108也可以从外部接受控制信号，用静电力或压电元件、磁等力来驱动可动膜106。作为冷媒的流体可以是空气等气体，也可以是水等液体。在冷媒是液体的情况下，也可以通过对冷媒的液滴进行局部加热而使其沸腾热膨胀来喷射冷媒。
图3是表示从电子器件的对置方向看到的图2的主喷嘴110a及辅助喷嘴110b的排列的图。冷媒供给管112向主喷嘴110a供给冷媒。冷媒供给管112内的冷媒经冷媒供给线路102被引导到室104。用于向辅助喷嘴110b供给冷媒的冷媒供给线路(未图示)也另外存在。如该图所示，主喷嘴110a及辅助喷嘴110b被交错配置，所以与只配置主喷嘴110a相比，喷射轴点更密集。主喷嘴110a及辅助喷嘴110b可以如该图所示呈网格状配置，也可以将电子器件的特定的部位上的冷却喷嘴的配置调整得最密集来配置。
图4是表示电子器件冷却装置100的使用状态的示意图。这里，示出冷媒是空气、电子器件冷却装置100被作为单个模块来提供的情况。电子器件200通常被配置在电路板220上。电子器件冷却装置100被设置在电子器件200的上方。驱动电子器件冷却装置100的电力从电路板220供给。在该图中，从电子器件冷却装置100的上部导入外气。然后，从电子器件冷却装置100向电子器件200用前述的方法喷射空气。
图5是表示冷媒为空气的情况下电子器件冷却装置100的使用状态的示意图。外气供给线路130将外部的空气供给到电子器件冷却装置100。电子器件冷却装置100将该空气喷射到电子器件200上。空气排出线路132排出被喷射而加热了的空气。外气供给线路130也可以进而冷却该排出的空气并供给到电子器件冷却装置100。
图6是冷媒为水的情况下电子器件冷却装置100的使用状态的示意图。缓冲器140贮藏冷却水。由此，防止应向电子器件冷却装置100供给的冷却水发生不足。液体供给线路134将冷却水供给到电子器件冷却装置100。电子器件冷却装置100将该冷却水喷射到电子器件200上。由电子器件200的表面产生的热加热了的冷却水通过反馈线路136来回收，引导到冷凝部138。该冷却水的反馈可以采用已知的方法--毛细作用力，也可以采用泵等动力。冷凝部138用外部空气来冷却反馈的冷却水。冷却水经缓冲器140再次被供给到电子器件冷却装置100。冷媒例如也可以是酒精等挥发性高的液体。
也可以对液体供给线路134或反馈线路136等液体流过的路径进行减压，用电子器件200的表面产生的热使冷却水气化。反馈线路136上的液体也可以用毛细作用力或泵等来回收。在冷媒是水等热容量大的液体的情况下，以液体夺走电子器件产生的热。如果冷媒是酒精等挥发性高的液体，则通过液体的气化热来夺走电子器件产生的热。在本实施方式中，供给方法因冷媒是气体或液体而异，但是冷媒的喷射是相同的。
图7是电子器件冷却装置100的安装例的图。电子器件冷却装置100由顶部电路板150设置得与电子器件200对置。连接器152决定电子器件冷却装置100相对于电子器件200的位置。驱动电子器件冷却装置100的电力从电路板220经连接器152、顶部电路板150供给到电子器件冷却装置100。同样，与电子器件冷却装置100中嵌入的冷却喷嘴110的驱动有关的控制信号也从电路板220经同样的路径来传递。电子器件冷却装置100内嵌入的各可动膜驱动部108根据来自基板220的控制信号来驱动可动膜106，使其喷射冷媒。在电子器件200的内部各处嵌入用于检测热分布状态的温度传感器246。
图8是电子器件冷却装置100的功能方框图。这里所示的各方框在硬件上由计算机的CPU等元件和机械装置来实现，在软件上由计算机程序等来实现，这里描绘了通过它们的合作而实现的功能方框。因此，本领域的技术人员应该理解，这些功能方框可以通过硬件、软件的组合以各种形式来实现。
喷射控制部160综合控制冷却喷嘴110。驱动单元182按照来自喷射控制部160的指示，来驱动包含冷却喷嘴110的喷嘴单元184，使其喷射冷媒。喷射控制部160也可以控制驱动单元，以便像淋浴那样对所有冷却喷嘴110进行同一控制。通过喷流冷却，如图1所示在喷流轴点近旁得到很好的冷却效果。特别是在冷却喷嘴110在电子器件冷却装置100中嵌入得很密集的情况下，或者在预先设想电子器件200的表面产生的热的局部性而配置了冷却喷嘴110的情况下，即使是这种控制，效果也很好。由于控制简单，所以有能够以低成本来实现的优点。实施方式还有几种变化。以下，用图8至图10的各方框图来说明典型的三种实施方式。
实施方式1：
用图8来说明喷射控制部160按照电子器件200的热分布状态来控制喷嘴单元184的情况。喷嘴图保存部162保存与各冷却喷嘴110的配置有关的数据(以下称为“喷嘴图”)。具体地说，保存各冷却喷嘴110相对于电子器件200的坐标信息。后面将结合图11来详述喷嘴图保存部162的数据结构。喷嘴选择部180根据喷嘴图保存部162保存的喷嘴图来选择以应冷却的部位的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴110。
热分布检测部178检测电子器件200的表面的热分布状态。热分布检测部178用电子器件200的各处嵌入的温度传感器246，来检测电子器件200的表面的热分布状态。热分布检测部178定期检测该热分布状态。喷射控制部160根据热分布检测部178检测出的热分布状态，指示喷嘴选择部180选择冷却喷嘴110，以便冷却发热量最大的部位。喷嘴选择部180根据检测出的热分布状态、和喷嘴图保存部162中保存的喷嘴图，来选择应驱动的冷却喷嘴110。喷射控制部160控制驱动单元182，使得该选择出的冷却喷嘴110喷射冷媒。
喷射时间计算部168计算冷却喷嘴110的冷媒喷射时间。通过使得冷却喷嘴110离电子器件200的表面中的发热量大的部位越近，则喷射冷媒的时间越长，能够发挥更好的冷却效果。在喷射控制部160控制使各冷却喷嘴110重复喷射冷媒的情况下，也可以计算各冷却喷嘴110的冷媒喷射时间和未喷射冷媒时间的时间比(以下称为“占空比”)。
脉流计算部164为了使冷却喷嘴110喷射的冷媒形成脉流，计算控制各冷却喷嘴110的方法。如果从与离电子器件200的表面中发热量大的部位最近的喷射轴点对应的冷却喷嘴110喷射冷媒，则该喷射轴点近旁的温度降低。通过喷射冷媒，喷射轴点近旁产生的热由冷媒吸收，该加热了的冷媒散发到喷射轴点的周围。通过经过一定时间后再从喷射了冷媒的该冷却喷嘴110近旁的冷却喷嘴110喷射冷媒，能够将该散发到周围的冷媒进一步压出到外部而使其散发。如果通过同样进行控制，从冷却喷嘴110依次喷射冷媒来形成冷媒的脉流，则能够有效地排出冷媒吸收的热量。
例如，如图5和图6所示，在有回收冷媒的排热孔的情况下，也可以控制该吸热了的冷媒奔向排热孔。此外，即使在不管热分布状态、同时控制所有冷却喷嘴110的情况下，也可以将冷媒控制得从电子器件200的中心排出到外部或排热孔。
实施方式2：
用图9来说明喷射控制部160预测电子器件200的热分布状态来控制喷嘴单元184的情况。这里，说明根据热分布历史信息来进行预测的情况。在图9所示的功能方框图中，与图8对应的方框是相同的。热分布历史信息保存部166根据热分布检测部178定期检测出的与热分布状态有关的信息，来保存热分布历史信息。后面将详述热分布历史信息保存部166的数据结构。热分布预测部170根据热分布历史信息保存部166中保存的热分布历史信息，来预测将来的热分布状态。例如，电子器件200的表面中的发热量持续增大的部位可以说将来进一步发热的可能性很高。进行控制，以便通过提前冷却这种部位，来预防出现发热量超过规定值的部位。
热分布状态的预测例如也可以是，对电子器件200的表面的规定的部位，根据过去几次检测出的温度，通过移动平均法来预测将来的温度。喷射控制部160也可以将冷媒的喷射历史信息记录到记录媒体上。该喷射历史信息，是各冷却喷嘴110的冷媒喷射定时或冷媒喷射时间的信息。热分布预测部170也可以根据冷媒的喷射历史信息来预测热分布。例如，尽管向其近旁喷射了冷媒，但对于发热量却不倾向于减少的部位，需要进一步喷射冷媒。在此情况下，也可以进一步延长对应的冷却喷嘴110的冷媒喷射时间，或者从该部位近旁的多个冷却喷嘴110同时喷射冷媒。此外，在向其近旁几乎未喷射冷媒的部位发热量增加了的情况下，也可以试着短时间喷射冷媒，观察温度变化的状况来决定下一控制。由此，能够按照短期发热的部位、和经常发热的部位来调整冷媒的喷射。
实施方式3：
用图10来说明喷射控制部160预测电子器件200的热分布状态来控制喷嘴单元184的情况。这里，说明按照电子器件200执行的处理的内容来预测热分布状态的情况。在图10所示的功能方框中，与图8、图9对应的方框是相同的。处理执行检测部174判断电子器件200执行的处理的内容。热分布相关数据保存部172保存电子器件200执行的处理的内容、和随之预测的发热分布的预测数据--热分布相关数据。该热分布相关数据由计算机可读的记录媒体来提供，该记录媒体分别相对应地保存着电子器件200执行的处理的内容、和预测执行这些处理后电子器件200的表面的发热分布所得的热分布预测信息。也可以对电子器件200执行的每个计算机程序提供该数据。此外，也可以根据电子器件100实际执行各处理时的电子器件200的表面上的发热分布，来适当校正热分布相关数据。后面将详述热分布相关数据保存部172的数据结构。热分布预测部170通过从热分布相关数据保存部172中取得与处理执行检测部174取得的电子器件200执行的内容对应的热分布相关数据，来预测电子器件200的各部位的发热量。
接着说明数据结构。
图11是喷嘴图保存部162的数据结构的图。喷嘴图保存部162如图3所示，保存冷却喷嘴110相对于电子器件200的喷嘴图。喷嘴ID栏188示出识别各冷却喷嘴110的ID号码--喷嘴ID。主辅栏183示出各冷却喷嘴110是主喷嘴还是辅助喷嘴。X坐标栏185示出各冷却喷嘴110的X坐标。Y坐标栏186示出各冷却喷嘴110的Y坐标。这里所说的坐标，是以对置的电子器件200为基准的坐标。在该图中，设电子器件200的中心坐标为(0，0)，以(-50，50)、(50，-50)、(-50，50)、(50，50)为4个顶点呈网格状配置着冷却喷嘴110。根据该图，例如喷嘴ID为[03]的冷却喷嘴110是主喷嘴，其坐标是(-30，-50)。
图12是热分布历史信息保存部166的数据结构的图。热分布历史信息保存部166保存热分布检测部178定期检测出的电子器件200的表面的热分布状态作为热分布历史信息。如前所述，电子器件200的多个部位中嵌入的温度传感器246检测电子器件200的表面的热分布状态。与此对应，在电子器件200的表面上设定了几个温度检测位置。位置ID栏190示出用于识别该温度检测位置的ID号码--位置ID。X坐标栏192示出温度检测位置的X坐标。Y坐标栏194示出温度检测位置的Y坐标。这里所说的坐标，是以对置的电子器件200为基准的坐标。时刻t1栏196示出热分布检测部178定期取得的热分布信息中的、上次取得的各温度检测位置上的温度(℃)。时刻t2栏198示出上上次取得的各温度检测位置上的温度。这样，时刻t1栏196～时刻t10栏208的各栏示出各温度检测位置上的温度。
例如位置ID为“01”的温度检测位置的坐标是(-50，-50)。该位置的温度以…50.0℃、60.0℃、68.5℃而急剧上升。因此，图9的热分布预测部170预测为坐标(-50，-50)的温度进一步上升的可能性很高。喷嘴选择部180从喷嘴图保存部162中保存的喷嘴图中搜索以该位置ID“01”的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴110。根据图11，喷嘴ID为“01”的冷却喷嘴110(主喷嘴)的喷射轴点恰好对应，所以喷射控制部160进行控制，以便从该冷却喷嘴110重点喷射冷媒。
图13是热分布相关数据保存部172的数据结构的图。热分布相关数据保存部172保存电子器件200执行的每个处理的内容的热分布相关数据。处理ID栏230示出用于识别电子器件200执行的处理的内容的ID号码--处理ID。位置ID01栏232示出图12的位置ID栏190所示的位置ID“01”的温度预测信息。同样，位置ID02栏232～位置ID36栏244也示出各位置ID上的温度预测信息。这里，“A”表示是预测为随着处理而变为高温的部位。“B”是尽管不到“A”的程度、但是预测为温度上升的部位，“C”表示是预测为没有显著的温度上升的部位。
例如示出，执行了处理ID为“0004”的处理后，与位置ID“02”及“03”对应的部位变为特别高温。图10的处理执行检测部174检测出电子器件200执行或预定执行处理ID为“0004”的处理后，热分布预测部170从热分布相关数据保存部172保存的热分布相关数据中取得对应的数据。从图13预测为，随着执行处理ID为“0004”的处理，位置ID“02”及“03”将变为特别高温。喷嘴选择部180对喷嘴图保存部162进行存取，选择以该位置ID“02”及“03”的近旁为喷射轴点的冷却喷嘴110。然后，喷射控制部160进行控制，以便按规定的定时使该选择出的冷却喷嘴110喷射冷媒。热分布预测部170按照电子器件200执行的处理的内容来预测温度将会上升的部位，所以能够事先冷却该部位。热分布相关数据也可以预先由用户按照应冷却的电子器件200来设定。或者，也可以使应用软件有自己的热分布相关数据。在此情况下，也可以随着安装该应用软件，将该热分布相关数据保存到热分布相关数据保存部172中。
以上分别示出了实施方式1至3，但是它们也可以互相组合来实施。例如，通常控制得从所有冷却喷嘴110同时喷射冷媒，但是如果热分布检测部178检测出热分布的不均衡，则也可以与此对应，切换到个别控制各冷却喷嘴110的方式。此外，喷射控制部160也可以根据热分布检测部178检测出的热分布的信息和热分布预测部170预测出的热分布的信息这两者，来控制喷嘴单元184。该预测可以根据热分布历史信息，可以根据热分布相关数据，也可以根据该两者。热分布相关数据也可以根据热分布检测部178检测出的热分布状态来适当修正。由此，热分布相关数据的精度进一步提高。本领域的技术人员应该理解，这些各种各样的组合被包含在本发明的范围内。
图14是实施方式1的从检测热分布到喷射冷媒的过程的流程图。与图8对应来进行说明。首先，热分布检测部178检测电子器件200的表面的热分布状态(S10)。喷射控制部160按照该检测出的热分布状态来确定应冷却的部位(S12)。喷嘴选择部180接受喷射控制部160的指示，根据喷嘴图保存部162保存的喷嘴图，来确定应喷射冷媒的冷却喷嘴110(S14)。喷射时间计算部168接受来自喷射控制部160的指示，决定喷射冷媒的占空比(S16)。喷射时间计算部168也决定喷射冷媒的定时。如前所述，在控制冷媒形成脉流的情况下(S18的Y)，脉流计算部164计算为了进行该控制而驱动冷却喷嘴110的定时(S20)。喷射控制部160指示驱动单元182根据这些计算来驱动规定的冷却喷嘴110(S22)。
图15是实施方式2的从检测热分布到喷射冷媒的过程的流程图。与图9对应来进行说明。热分布检测部178检测电子器件200的表面的热分布状态(S10)，向热分布历史信息保存部166中记录热分布历史信息(S24)。热分布预测部170根据该热分布历史信息保存部166保存的热分布历史信息来预测将来的热分布(S26)。以下与图14相同。
图16是实施方式3的从检测电子器件200执行的处理到喷射冷媒的过程的流程图。与图10对应来进行说明。首先，处理执行检测部174检测电子器件200执行的处理(S28)。热分布预测部170根据热分布相关数据保存部172保存的热分布相关数据来预测热分布(S30)。以下与图14相同。
以上，在实施方式中，能够通过喷流冷却以很低的热阻来实现热分布产生不均衡的电子器件的冷却。对应于发热量大的部位、预测为发热量将增大的部位来控制冷媒的喷射，所以能够使电子器件的表面的温度均匀。由此，在避免电子器件内的、特别是晶体管等半导体元件变得高温、异常工作的事态方面很有效果。进而，有提高电子器件本身的耐久性和处理的可靠性的效果。
由于能够控制得只冷却电子器件的必要的部位，所以能够抑制喷射所使用的冷媒的量和喷射所需的电力。此外，向电子器件冷却装置供给冷媒的系统、和回收使用过的冷媒的系统能够直接采用现有的风冷方式或液冷方式中使用着的技术。如果根据温度传感器检测出的热分布状态来进行反馈控制，则也可以只用电子器件冷却装置来实现自主的温度控制。也可以与电扇等散热机构合作来进一步进行高级的温度控制。
以上根据实施方式说明了本发明。其中，本发明并不限于该实施方式，其各种各样的变形例作为本发明的方面也很有效。
作为这种变形例，也可以按照冷媒的温度，来选择性地控制应重点使用电扇和冷媒喷射中的哪一个。例如，在电子器件的热加热了冷媒时，也可以进行控制，在加热了的冷媒被冷却之前，转而用电扇进行冷却。或者，也可以如下进行控制：在电子器件整体发热时，用电扇进行冷却；在电子器件的发热具有局部性的情况下，进行冷媒喷射。
此外，装置也可以根据冷媒的喷射历史、热分布历史信息、热相关数据、热分布信息，来学习有效地控制冷却喷嘴的方法。冷媒的种类也可以因主喷嘴和辅助喷嘴而异。
产业上的可利用性
本发明能够作为用于冷却控制电子设备的电子器件的技术来应用。

Claims (14)

1.一种电子器件冷却装置，其特征在于，包括：
喷嘴单元，有与电子器件的表面对置而接近配置的多个冷却喷嘴；
驱动单元，作用于导入到上述喷嘴单元中的冷媒，使该冷媒从上述冷却喷嘴中喷射；以及
喷射驱动控制部，控制上述驱动单元的喷射驱动能力，以便参照相对于上述电子器件的坐标信息，从上述多个冷却喷嘴中，选择其喷射轴与上述电子器件表面上的应冷却的部位附近相交的冷却喷嘴，并使得从选择了的冷却喷嘴喷射冷媒。
2.一种电子器件冷却装置，其特征在于，包括：
喷嘴单元，有与电子器件的表面对置而接近配置的多个冷却喷嘴；
驱动单元，作用于导入到上述喷嘴单元中的冷媒，使该冷媒从上述冷却喷嘴中喷射；以及
喷射驱动控制部，控制上述驱动单元的喷射驱动能力，
上述喷嘴单元包括主喷嘴组和副喷嘴组，
上述主喷嘴组和上述副喷嘴组都有呈网格状配置的多个冷却喷嘴，
上述主喷嘴组和上述副喷嘴组在与上述电子器件的表面水平的方向上错开配置各个喷嘴组。
3.如权利要求2所述的电子器件冷却装置，其特征在于，上述主喷嘴组和上述副喷嘴组在与上述电子器件的表面垂直的方向上交错地放置。
4.如权利要求1或2所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
还包括热分布检测传感器，检测上述电子器件的表面上的热分布状态；
上述喷射驱动控制部按照上述检测出的热分布状态，来控制上述驱动单元。
5.如权利要求4所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
上述喷射驱动控制部还按照上述检测出的热分布状态，来控制由上述驱动单元使上述冷却喷嘴喷射冷媒的冷媒喷射时间。
6.如权利要求1或2所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
上述喷射驱动控制部控制上述驱动单元，使得从与最想冷却的位置对应的冷却喷嘴向期望的方向依次使冷却喷嘴进行喷射。
7.如权利要求6所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
上述喷射驱动控制部控制上述驱动单元，以便向上述期望的方向形成冷媒的脉流。
8.如权利要求7所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
上述喷射驱动控制部控制上述驱动单元，以便使上述形成的冷媒的脉流奔向排热孔。
9.如权利要求1或2所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
还包括热分布历史信息保存部，存储用于表示上述电子器件表面的热分布随时间的状态变化的热分布历史信息，
上述喷射驱动控制部根据上述热分布历史信息，从上述多个冷却喷嘴中，选择其喷射轴与上述电子器件表面上的应冷却的部位附近相交的冷却喷嘴。
10.如权利要求1或2所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
还包括：热分布预测部，预测上述电子器件的表面上的热分布状态；
上述喷射驱动控制部按照上述预测出的热分布状态，来控制上述驱动单元。
11.如权利要求10所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
上述热分布预测部按照上述电子器件应执行的内容，来预测上述热分布状态。
12.如权利要求1所述的电子器件冷却装置，其特征在于，
还包括：热分布检测传感器，检测上述电子器件表面的热分布状态；以及
喷射定时计算部，按照上述检测出的热分布状态，来计算上述选择出的冷却喷嘴的冷媒喷射定时；
上述喷射驱动控制部用上述驱动单元使上述选择出的冷却喷嘴按照上述计算出的冷媒喷射定时来喷射冷媒。
13.一种电子器件冷却方法，其特征在于，包括：
控制冷媒导入机构，以向与电子器件的表面对置而接近配置的多个冷却喷嘴导入冷媒的步骤；
参照相对于上述电子器件的坐标信息，从上述多个冷却喷嘴中，选择其喷射轴与上述电子器件表面上的应冷却的部位附近相交的冷却喷嘴的步骤；以及
控制冷媒喷射机构，以从上述被选择了的冷却喷嘴向与上述冷却喷嘴接近配置的电子器件的表面喷射冷媒的步骤。
14.一种电子器件冷却方法，其特征在于，包括：
控制冷媒导入机构，以向多个冷却喷嘴导入冷媒的步骤；
根据热传感器的输出值来检测在集成了多个处理器模块的电子器件的表面上，由于集成在上述电子器件上的处理器模块的发热而产生的热分布状态的步骤；
按照上述检测出的热分布状态，来确定上述电子器件的表面的应冷却的位置的步骤；
根据与冷却喷嘴的配置有关的数据，从上述多个冷却喷嘴中选择与上述确定出的位置对应的冷却喷嘴步骤；以及
控制冷媒喷射机构，以从上述选择出的冷却喷嘴喷射冷媒的步骤，
所述电子器件冷却方法还包括：按照上述检测出的热分布状态，来计算上述选择出的冷却喷嘴的冷媒喷射时间的步骤。
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