DE4125528A1 - Elektronisches geraet und verfahren zu dessen kuehlung - Google Patents
Elektronisches geraet und verfahren zu dessen kuehlungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Gerät und ein
Verfahren zu dessen Kühlung, und insbesondere auf ein elektronisches Gerät mit
wärmeerzeugenden elektronischen Teilen, welche unter Verwendung eines flüssigen
Kühlmittels und eines Verfahrens zum Kühlen des elektronischen Gerätes gekühlt
werden.
In den letzten Jahren nahm die in dem elektronischen Gerät erzeugte Wärmedichte
zu, da die Technik zur hochdichten Verpackung integrierter Schaltkreise in
einem elektronischen Gerät fortgeschritten ist. Bei diesem elektronischen Gerätetyp
wurde eine Art der Flüssigkeitskühlung, wie z. B. in der US-PS 42 26 281 und der
US-PS 48 00 956 offenbart, verwendet, anstelle einer auf erzwungener Luftkonvektion
basierenden Art der Luftkühlung.
En elektronisches Gerät gemäß dem Stand der Technik, welches die Art der
Luftkühlung anwendet, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12, 13 und 14
beschrieben.
Speziell auf die Fig. 12 bezogen, weist das elektronische Gerät eine Vielzahl
elektronischer Computer 10, 10, . . . auf, wobei jeder verschiedene integrierte
Schaltkreise trägt bzw. aufweist und einen einzigen Kühler 20, der in den integrierten
Schaltkreisen erzeugte Wärme absorbiert, um sie zu kühlen.
In dem Kühler 20 sind, wie in Fig. 14 gezeigt, vorgesehen eine primäre Kühlmittelzirkulationsleitung,
durch die als primäres Kühlmittel dienendes Flon zirkuliert,
und ein Teil einer sekundären Kühlmittelzirkulationsleitung, durch die als sekundäres
Kühlmittel dienendes Wasser zirkuliert.
Die primäre Kühlmittelzirkulationsleitung beinhaltet einen Kompressor 21 zum
Komprimieren von Flon, einen Verflüssiger 22, einen Wärmetauscher 23 zum
Durchführen eines Wärmetausches zwischen Flon und Wasser, und Flonrohre 24
zum gegenseitigen Verbinden der obigen Komponenten.
Die sekundäre Kühlmittelzirkulationsleitung in dem Kühler 20 beinhaltet einen
Tank 25 zum Absorbieren einer Veränderung des Wasservolumens, eine Pumpe 26
zum Unter-Druck-Setzen und Zuführen des Wassers, und Wasserrohre 27 zum
gegenseitigen Verbinden der obigen Komponenten.
Der elektronische Computer 10 beinhaltet, wie in Fig. 14 gezeigt, eine Vielzahl
elektronischer Schaltkreismodule 11, 11, . . ., von denen jedes auf einem Substrat
gebildete integrierte Schaltkreise aufweist, Kühlmäntel 12, 12, . . ., die mit Wasser
gespeist sind, welches als sekundäres Kühlmittel zum Kühlen der elektronischen
Schaltkreismodule 11, 11, . . . dient, Wasserrohre 13 zum Nachfüllen/Ablassen von
Wasser in die und aus den Kühlmänteln 12, und Rohrwege bzw. -pfade 13a.
Die Wasserrohre 13 des elektronischen Computers 10 und Wasserrohre 27 des
Kühlers 20 sind miteinander durch biegsame Wasserrohre 19 verbunden. Die biegsamen
Wasserrohre 19 werden, wie in Fig. 13 gezeigt, unter dem Boden verlegt,
um den Anforderungen der Arbeitseffizienz gerecht zu werden.
Wasser, das aufgewärmt wird, indem es Wärme empfängt, die von den elektronischen
Schaltkreismodulen 11 durch die Kühlmäntel 12 übermittelt wird, wird zu
dem Kühler 20 geführt, und zwar mittels der Wasserrohre 13 und biegsamen
Rohre 19. Innerhalb des Kühlers 20 wird das erwärmte Wasser gekühlt, indem es
dem Wärmeaustausch mit Flon in dem Wärmetauscher 23 in der sekundären
Kühlmittelzirkulationsleitung ausgesetzt wird, und das gekühlte Wasser wird mittels
der Pumpe 26 unter Druck gesetzt und wieder zu den Kühlmänteln 12 des elektronischen
Computers 10 geführt.
Mit der Art der Luftkühlung verglichen ist die obige Art der Flüssigkeitskühlung
in ihrer Kühlleistung drastisch verbessert und ist sehr geeignet zum Kühlen großangelegter
elektronischer Geräte. Aber heute tendieren selbst mittelgroße und
kleine elektronische Geräte dazu, die Wärmeerzeugungsdichte zu erhöhen, wobei
sie eine Äquivalenz mit dem großangelegten elektronischen Geräten zeigen, und in
einigen mittelgroßen und kleinen elektronischen Geräten wurde eine Art der
Flüssigkeitskühlung ähnlich der der großangelegten elektronischen Geräte übernommen.
Wenn jedoch die Art der Flüssigkeitskühlung für die mittelgroßen und kleinen
elektronischen Geräte ähnlich der für die großangelegten elektronischen Geräte
angewendet wird, so daß der elektronische Computer und der Kühler, welche
vereinzelt sind, getrennt angeordnet sind, treten die folgenden Probleme auf:
- 1) Das mittelgroße oder kleine elektronische Gerät ist oft in einem gewöhnlichen Büroraum aufgestellt, und die Verringerung des Installationsraums ist einer seiner wichtigen Leistungsfaktoren. Die Anordnung, in der der elektronische Computer und der Kühler getrennt aufgestellt sind, beeinträchtigt jedoch die Verwirklichung der Verringerung des Installationsraums sehr gegenteilig und macht den Lageplan in dem Installationsraum sehr kompliziert.
- 2) Leitungen müssen zwischen den elektronischen Computern und dem Kühler verlegt werden, und daher ist die Installationsarbeit zeitaufwendig. Besonders, wenn der Installationsplatz ein gewöhnlicher Büroraum ist, ist es zu bevorzugen, daß die Installationsarbeit innerhalb einer so kurz wie möglichen Zeit vollendet werden kann, aber man braucht viel Zeit, um andere Büromaschinen umzustellen, und in jedem Fall wird der Büroraum verschmutzt.
- 3) Aufgrund des Leitungswiderstandes zwischen den elektronischen Computern und dem Kühler muß die Pumpleistung in dem Kühler erhöht werden, um den Leitungswiderstand auszugleichen, und die Größe der Pumpen nimmt dementsprechend zu, und die Betriebskosten steigen.
Dem auf der Art der Flüssigkeitskühlung beruhenden elektronischen Gerät stellt
sich ein weiteres Problem gemäß dem folgenden.
Insbesondere, wenn das elektronische Gerät mit der Art der Flüssigkeitskühlung für
längere Zeit nicht betrieben wird, verschlechtert sich das Kühlmittel, und Korrosion
der Mäntel und Leitungen neigt dazu sich zu beschleunigen. Dies macht es nötig,
das Kühlmittel abzulassen.
Dennoch wird in dem elektronischen Gerät gemäß dem Stand der Technik kein
Verfahren zum Ablassen des Kühlmittels besonders in Betracht gezogen, und selbst
wenn das Ablassen des Kühlmittels in der in Fig. 14 gezeigten Konstruktion
durchgeführt wird, kann das in den unter dem Boden verlegten biegsamen Rohren
19 und in dem Rohrweg 13a befindliche Kühlmittel nicht abgelassen werden,
sondern bleibt darin.
Im Hinblick auf das Verhindern dieses Problems wurde ein Verfahren hervorgebracht,
bei dem unter hohem Druck stehende Luft eingespeist bzw. zugeführt
wird, um das Kühlmittel in den Kühlmänteln zu entfernen, aber nachteiligerweise
benötigt das vorgeschlagene Verfahren einen Kompressor, als eine zusätzliche
Komponente der Wartungsausrüstung und macht zudem die Arbeit des Ablassens
kompliziert.
Die vorliegende Erfindung wird erreicht, um die zuvor genannten Probleme aufgrund
der getrennten Anordnung der elektronischen Computer und des Kühlers in
den Griff zu bekommen, und es ist ein erstes Ziel der Erfindung, ein elektronisches
Gerät und ein Verfahren zum Kühlen des elektronischen Gerätes bereitzustellen,
welches den Installationsraum, die Installationsarbeitszeit und die Größe der
Pumpe verringern kann.
Die vorliegende Erfindung wird erreicht, um auch das zuvor genannte Problem
aufgrund des Ablassens des Kühlmittels in den Griff zu bekommen, und es ist ein
zweites Ziel der Erfindung, ein elektronisches Gerät bereitzustellen, dessen Aufbau
in der Lage ist, das Kühlmittel auf einfache Weise abzulassen.
Um das erste Ziel zu erreichen, weist ein elektronisches Gerät gemäß der Erfindung auf:
eine elektronische Schaltkreiseinheit mit wärmeerzeugenden elektronischen Teilen, und Kühlmänteln, die mit einem Kühlmittel so gespeist werden, daß die wärmeerzeugende elektronische Teile gekühlt werden;
eine Kühlmittelkühleinheit mit einer Kühlmitteleinrichtung zum Kühlen des Kühlmittels von den Kühlmänteln, und eine Kühlmittelzuführeinrichtung zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmitteln; und
eine Trennplatte,
wobei die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit in dem gleichen Schrank untergebracht sind, und die Trennplatte so gelagert ist, daß die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit abgeteilt werden.
eine elektronische Schaltkreiseinheit mit wärmeerzeugenden elektronischen Teilen, und Kühlmänteln, die mit einem Kühlmittel so gespeist werden, daß die wärmeerzeugende elektronische Teile gekühlt werden;
eine Kühlmittelkühleinheit mit einer Kühlmitteleinrichtung zum Kühlen des Kühlmittels von den Kühlmänteln, und eine Kühlmittelzuführeinrichtung zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmitteln; und
eine Trennplatte,
wobei die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit in dem gleichen Schrank untergebracht sind, und die Trennplatte so gelagert ist, daß die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit abgeteilt werden.
Um das erste Ziel zu erreichen, weist ein Verfahren zum Kühlen eines elektronischen
Geräts mit wärmeerzeugenden elektronischen Teilen die folgenden Schritte
auf:
Befestigen von Kühlmänteln an den wärmeerzeugenden elektronischen Teilen des elektronischen Geräts;
Befestigen einer Kühlmittelkühleinheit in demselben Schrank des elektronischen Geräts, zum Kühlen eines Kühlmittels für das elektronische Gerät, und eine Kühlmittelzuführeinheit zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln;
Bereitstellen einer Temperatur zwischen den elektronischen Teilen und der Kühlmittelkühleinheit und der Kühlmittelzuführeinheit; und
Veranlassen der Kühlmittelzuführeinheit, das von der Kühlmittelkühleinheit gekühlte Kühlmittel zu den Kühlmänteln zuzuführen, und Veranlassen der Kühlmäntel, die wärmeerzeugenden elektronischen Teile zu kühlen.
Befestigen von Kühlmänteln an den wärmeerzeugenden elektronischen Teilen des elektronischen Geräts;
Befestigen einer Kühlmittelkühleinheit in demselben Schrank des elektronischen Geräts, zum Kühlen eines Kühlmittels für das elektronische Gerät, und eine Kühlmittelzuführeinheit zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln;
Bereitstellen einer Temperatur zwischen den elektronischen Teilen und der Kühlmittelkühleinheit und der Kühlmittelzuführeinheit; und
Veranlassen der Kühlmittelzuführeinheit, das von der Kühlmittelkühleinheit gekühlte Kühlmittel zu den Kühlmänteln zuzuführen, und Veranlassen der Kühlmäntel, die wärmeerzeugenden elektronischen Teile zu kühlen.
Entsprechend der Erfindung, da die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit
in demselben Schrank befestigt sind, kann eine Verringerung des
Installationsraumes erreicht werden, und der Lageplan in dem Installationsraum
kann vereinfacht werden.
Für die Installationsarbeit des elektronischen Gerätes kann man sich Rohrverlegungsarbeit sparen, und daher kann die Installationsarbeitszeit verringert werden,
und Verunreinigen des Installationsplatzes kann verhindert werden.
Da weiterhin zwischen der elektronischen Schaltkreiseinheit und der Kühlmittelkühleinheit
verlegte Rohre kurz sind und eine feste Länge haben, kann die Pumpleistung
durch ein Erniedrigen des Rohrleitungswiderstands verringert werden,
wodurch die Größe der Pumpe und die Betriebskosten verringert werden.
Da die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit in demselben
Schrank befestigt sind, würde ein unvorhergesehenes Auslaufen des Kühlmittels die
elektronische Schaltkreiseinheit nachteilig beeinträchtigen. In der vorliegenden
Erfindung kann man jedoch dank der Einrichtung einer Trennplatte zwischen der
elektronischen Schaltkreiseinheit und der Kühlmitteleinheit das Kühlmittel daran
hindern, von der Kühlmittelkühleinheit zu der elektronischen Schaltkreiseinheit zu
gelangen, wodurch der Einfluß auf die elektronische Schaltkreiseinheit minimiert
wird.
Um weiterhin das zweite Ziel zu erreichen, weist ein elektronisches Gerät der
Erfindung auf:
wärmeerzeugende elektronische Teile; und
einen zirkulierenden Pfad eines Kühlmittels zum Kühlen der wärmeerzeugenden elektronischen Teile, wobei der zirkulierende Pfad aufweist:
wärmeerzeugende elektronische Teile; und
einen zirkulierenden Pfad eines Kühlmittels zum Kühlen der wärmeerzeugenden elektronischen Teile, wobei der zirkulierende Pfad aufweist:
- a) Kühlmäntel zum Kühlen der wärmeerzeugenden elektronischen Teile,
- b) eine Kühlmittelkühleinrichtung zum Kühlen des Kühlmittels von den Kühlmänteln,
- c) eine Kühlmittelzuführeinrichtung zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln, und
- d) ein Rohrleitungspfad zum Durchführen des Kühlmittels durch die Kühlmittel, eine Kühlmittelkühleinrichtung und eine Kühlmittelzuführeinrichtung;
wobei die wärmeerzeugenden elektronischen Teile und der zirkulierende Pfad in
dem gleichen Schrank untergebracht sind, und eine Kühlmittelablaßöffnung ist am
Boden des U-förmigen Teils des zirkulierenden Pfades eingerichtet.
In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
ein elektronisches Gerät bereitgestellt, worin die Kühlmäntel zum Übertragen der
in den wärmeerzeugenden elektronischen Teilen erzeugten Wärme an ein flüssiges
Kühlmittel und die Kühlmittelkühleinheit einschließlich einer Pumpe, eines Wärmetauschers
und eines Tanks, welche als eine Einrichtung zum Kühlen des Kühlmittels
und Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln dient, in
demselben Schrank untergebracht sind, wobei der Tank an einen Teil des Kühlmittelrohrleitungssystems
gepackt ist, welches auf dem höchsten Niveau liegt, und
andere Teile des Rohrleitungssystems sind frei von Flüssigkeitstagnation. In Überstimmung
mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird ein
elektronisches Gerät bereitgestellt, worin die Kühlmittel, die Pumpe, der Wärmetauscher
und der Tank in demselben Schrank untergebracht sind, zumindest der
Tank höher befestigt ist als der Wärmetauscher, und andere Teile eines Rohrleitungssystems
als der Wärmetauscher sind frei von Flüssigkeitsstagnation.
Entsprechend den obigen Ausführungsbeispielen des elektronischen Geräts, da die
elektronischen Teile und die Pumpe, die Kühlmäntel, der Wärmetauscher und der
Tank, welche einen zirkulierenden Pfad für das Kühlmittel zum Kühlen der elektronischen
Teilen darstellen, in demselben Schrank untergebracht sind, sind die wie
in dem Stand der Technik unter dem Boden verlegten Kühlmittelpfade nicht nötig,
um das Ablassen des Kühlmittels zu erleichtern.
Weiterhin wird das gesamte Kühlmittel durch eine Kühlmittelablaßöffnung abgelassen,
welche am Boden eines U-förmigen in dem Zirkulationspfad geformten Teils
bereitgestellt ist, und daher braucht man Druckluft wie im Stand der Technik nicht
zu benutzen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Figuren. Darin zeigen:
Fig. 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 1 eine Schnittansicht
ist, die den Gesamtaufbau eines elektronischen Geräts zeigt, Fig. 2
eine Perspektivansicht, die den Gesamtaufbau des elektronischen
Geräts zeigt, Fig. 3 eine Bruchschnittansicht, die den Boden eines
Schrankes zeigt und Fig. 4 eine Bruchschnittansicht, welche das
Verbindungsstück zwischen einem Kühlmittelrohr der elektronischen
Schaltkreiseinheit und einem Kühlmittelrohr der Kühlmittelkühleinheit
zeigt;
Fig. 5 eine Bruchschnittansicht, welche eine Abwandlung des Verbindungsstücks
zwischen den Kühlmittelrohren des elektronischen Schaltkreises
und den Kühlmittelkühleinheiten nach dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
Fig. 6 und 7 ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 6 eine Schnittansicht
ist, welche den Gesamtaufbau des elektronischen Gerätes zeigt und
Fig. 7 eine Perspektivansicht, die den Gesamtaufbau des elektronischen
Gerätes zeigt;
Fig. 8 ein Flußdiagramm zum Erklären der Funktionsweise eines Kühlmittellecknachweises
und eines Kühlmittelverringerungsratennachweises;
Fig. 9 ein Flußdiagramm zum Erklären der Funktionsweise des Ersparens
eines Prozesses, welcher gegenwärtig durch eine Informationsverarbeitungseinheit
in einem Speichermedium durchgeführt wird;
Fig. 10A und 10B Blockdiagramme, die ein drittes Ausführungsbeispiel des
elektronischen Gerätes zeigen, wobei Fig. 10A eine Kühlstruktur
zeigt und Fig. 10B einen Kühlmittelpfad zeigt;
Fig. 11A und 11B Blockdiagramme, welche ein viertes Ausführungsbeispiel
des elektronischen Gerätes zeigen, wobei Fig. 11A eine Kühlstruktur
zeigt und Fig. 11B einen Kühlmittelpfad zeigt; und
Fig. 12, 13 und 14 ein elektronisches Gerät nach dem Stand der Technik,
wobei Fig. 12 eine Perspektivansicht ist, die die Gesamtkonstruktion
des elektronischen Gerätes zeigt, Fig. 13 eine schematische
Seitenansicht des elektronischen Gerätes von Fig. 12 und Fig. 14
eine Schnittansicht, welche die Gesamtkonstruktion des elektronischen
Gerätes zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf
Fig. 1 bis 11B beschrieben.
Unter Bezugnahme auf insbesondere Fig. 1 bis 4 wird ein erstes Ausführungsbeispiel
eines elektronischen Gerätes beschrieben.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist das elektronische Gerät hauptsächlich eine
elektronische Schaltkreiseinheit 30 und eine Kühlmittelkühleinheit 40 auf.
Die elektronische Schaltkreiseinheit 30 beinhaltet eine Vielzahl elektronischer
Schaltkreismodule 31, 31, . . ., von denen jedes ein Substrat besitzt, auf dem eine
Vielzahl integrierter Schaltkreise und dergleichen gebildet sind, welche für wärmeerzeugende
elektronische Teile stehen, und Kühlmäntel 32, 32, . . ., welche innig auf
die Oberflächen der elektronischen Schaltkreismodule 31, 31, . . . befestigt sind,
um in den elektronischen Schaltkreismodulen 31, 31, . . . erzeugte Wärme an als
ein Kühlmittel dienendes Wasser zu übertragen. Die Kühlmäntel 32, 32, . . . sind
untereinander durch biegsame Kühlmittelrohre 33, 33, . . . verbunden, wobei ein
biegsames Kühlmittelrohr 33 an einem Ende an einem Kühlmitteleinlaßrohr 35
über ein Sammelrohr 34 verbunden ist und ein anderes biegsames Kühlmittelrohr
33 an dem anderen Ende mit einem Kühlmittelauslaßrohr 36 über ein zweites
Sammelrohr 34 verbunden ist.
Die Kühlmittelkühleinheit 40 beinhaltet einen Wärmetauscher 41, welcher Wärmeaustausch
durchführt zwischen Wasser, das durch die Kühlmäntel 32, 32, . . .
erwärmt wird, und Luft, um das erwärmte Wasser zu kühlen. Einen Tank 42 zum
Absorbieren einer Volumenänderung des Wassers aufgrund thermischer Expansion
und Kontraktion, eine Kühlmittelzuführpumpe 43 zum Zuführen gekühlten Wassers
an die Kühlmäntel 32, 32, . . ., Kühlmittelrohre 44, 44, . . ., um die obigen
Komponenten miteinander gegenseitig zu verbinden, und Blasventilatoren 45, 45, . . .,
um Luft gegen den Wärmetauscher 41 zu blasen.
Die elektronische Schaltkreiseinheit 30 und die Kühlmittelkühleinheit 40 sind beide
in einem einzigen Schrank 50 derart untergebracht, daß die elektronische Schaltkreiseinheit
30 an der Vorderseite des Schrankes 50 angeordnet ist und die Kühlmittelkühleinheit
40 an der Hinterseite des Schrankes 50 angeordnet ist.
Eine Trennplatte 51 ist zwischen der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und der
Kühlmittelkühleinheit 40 eingerichtet. Nippel 52, 52 sind feststehend durch Schweißen
bzw. Schmelzen an die Trennplatte 51 angebracht bzw. montiert, wie in Fig. 1
und 4 gezeigt, um die Kühlmittelrohre 35, 36 der elektronischen Schaltkreiseinheit
30 und die Kühlmittelrohre 44, 44 der Kühlmittelkühleinheit 40 zu verbinden.
Der Wärmetauscher 41, welcher angepaßt ist zum Durchführen eines Wärmeaustausches
zwischen als Kühlmittel dienendem Wasser und Luft, ist aufgebaut aus
einem Rohr mit Kühlrippen, und er ist an dem höchsten Teil oder dem höchsten
Niveau innerhalb des Schrankes 50 angeordnet. Die Blasventilatoren 45 sind direkt
unterhalb des Wärmetauschers 41 angeordnet. Luft wird von unten gegen den
Wärmetauscher 41 geblasen, um es durch Wärmeaustausch erwärmter und an
spezifischem Gewicht verringerter Luft zu erleichtern, nach oben zu entweichen.
In einem Schrankoberteil 53 gebildet und über dem Wärmeaustauscher 41 liegend,
gibt es eine Vielzahl von Abluftlöchern 54, 54, . . ., durch welche durch Wärmeaustausch
erwärmte Luft ausgestoßen wird. In einem Schrankboden 55 gebildet, und
unter den Blasventilatoren 45, 45, . . . liegend, gibt es eine Vielzahl kleiner
Einlaßperforierungen 56, 56, . . ., durch welche die freie Luft in den Schrank 50
eingelassen wird. Jede der Einlaßperforierungen ist mit einem Ausflußverhütungsdamm
58 umgeben, wie in Fig. 3 gezeigt, um Wasser, welches ungewollterweise
aus einem Leck von den Kühlmittelrohren 44 und dergleichen stammt, daran zu
hindern, außerhalb des Schrankes 50 zu gelangen. Direkt über jeder Einlaßperforierung
56 ist eine Platte 57 befestigt, welche bewirkt, daß von oben herabtropfende
Kühlmitteltropfen nicht direkt durch die Einlaßperforierung 46 aus dem Schrank
hinausgehen können.
Die Funktionsweise des elektronischen Gerätes nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird nun beschrieben. In dem elektronischen Schaltkreismodul 31 erzeugte
Wärme wird zu Wasser des Kühlmittels durch den Kühlmantel 32 übertragen.
Wasser, welches durch dorthin übertragene Wärme erwärmt wird, wird einmal zu
dem Sammelrohr 34 durch die biegsamen Kühlmittelrohre 33 gesammelt, und dann
durch das Kühlmittelauslaßrohr 36, den Nippel 52 und das Kühlmittelrohr 44 der
Kühlmittelkühleinheit 40 zu dem Wärmetauscher 41 geführt. An dem Wärmetauscher
wird das erwärmte Wasser Wärmeaustausch mit Luft unterworfen, die in
den Schrank 50 mit Hilfe der Blasventilatoren 45, 45 eingesaugt wird, damit es
gekühlt wird. Durch Wärmeaustausch erwärmte Luft wird durch die in dem
Schrankoberteil 53 gebildeten Abluftlöcher 54, 54 ausgestoßen. Das gekühlte
Kühlmittel wird einmal zu dem Tank 42 geschickt, wo sein Druck auf Atmosphärendruck
reduziert wird, und wird dann durch die Kühlmittelzuführpumpe 43 unter
Druck gesetzt.
Das unter Druck stehende Kühlmittel wird wieder zu den Kühlmänteln 32, 32, . . .
der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 geschickt.
Da im elektronischen Gerät des vorliegenden Ausführungsbeispiels die elektronische
Schaltkreiseinheit 30 und die Kühlmittelkühleinheit 40 beide in demselben Schrank
50 untergebracht sind, kann der Raum für die Installation verringert werden.
Weiterhin können die Kühlrohre zwischen der elektronischen Schaltkreiseinheit 30
und der Kühlmittelkühleinheit 40 im Verlauf der Produktion befestigt werden,
wodurch die Installationsarbeitszeit verringert wird. Weiterhin sind die Kühlmittelrohre
zwischen der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und der Kühlmittelkühleinheit
40 kurz mit einer festen Länge, und daher kann die Pumpleistung verringert
werden im Verhältnis zur Verringerung des Pumpwiderstandes, um die
Größe der Pumpe und die Betriebskosten zu verringern.
Es ist vorstellbar, daß der Einbau sowohl der elektronischen Schaltkreiseinheit 30
und der Kühlmittelkühleinheit 40 in den gleichen Schrank 50 eine derartige
Unannehmlichkeit heraufbeschwören würde, daß als Kühlmittel dienendes Wasser
ungewollterweise zu der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 gelangt, daß jedoch
dank der zwischen der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und der Kühlmittelkühleinheit
40 eingerichteten Trennplatte 51 Wasser, welches z. B. aus einem Leck des
Kühlmittelrohres 44 der Kühlmittelkühleinheit 40 stammt, vollständig daran gehindert
werden kann, in die elektronische Schaltkreiseinheit 30 zu gelangen.
Die Verhinderung eines Wasserlecks zu der elektronischen Schaltkreiseinheit 30
muß so perfekt wie möglich sein, und es wird vorzugsweise verhindert, die Rohre
innerhalb der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 durch Schraubenkopplung miteinander
zu verbinden. Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Schraubenkopplung
nur für die Verbindungen der Kühlmittelrohre 35 und 36 an die
Nippel 52 angewandt. Die Anwendung einer Schraubenkopplung für die Verbindung
der Kühlmittelrohre 35 und 36 der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 an die
Kühlmittelrohre 44 der Kühlmittelkühleinheit 40 durch die Nippel 52 erfolgt
aufgrund der Tatsache, daß sich das Herstellungsverfahren und der Inspektionsvorgang
für die elektronische Schaltkreiseinheit 30 von denen der Kühlmittelkühleinheit
40 unterscheiden, und daher müssen diese Einheiten leicht voneinander trennbar
sein.
Die in mittelgroßen oder kleinen elektronischen Geräten erzeugte Menge an
Wärme ist im allgemeinen klein, und daher ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Kühlmittelkühleinrichtung aus einem Wärmeaustauscher 41 und Blasventilatoren
45 aufgebaut, um die Größe des elektronischen Gerätes zu verringern. Falls
die Wärmeerzeugungsmenge groß ist, können ein Verflüssiger und ein Verdampfer
unter Verwendung von Flon als ein Kühlmittel zusätzlich eingerichtet sein, obwohl
die Größenverringerung beeinträchtigt wird.
Eine Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nun unter Bezugnahme
auf Fig. 5 beschrieben.
Bei dieser Abwandlung ist das Verbindungsstück des Kühlmittelrohres 35a der
elektronischen Schaltkreiseinheit 30 zu einem Nippel 52a versetzt angeordnet, und
zwar relativ zu der Trennplatte 51, zu der Kühlmittelkühleinheit 40 hin.
An seinem im wesentlichen axial zentralen Teil ist der Nippel 52 mit einem
Flansch 52b versehen, der mit einer Vielzahl von Löchern gebildet ist, durch
welche Bolzen zum Befestigen des Nippels 52a an die Trennplatte 51 eingeführt
werden können. In der Nähe seines Endes ist das Kühlmittelrohr 35a der elektronischen
Schaltkreiseinheit 30 mit einem Flansch 35b versehen, und auf ähnliche
Weise ist ein Kühlmittelrohr 44a der Kühlmittelkühleinheit 40 in der Nähe seines
Endes mit einem Flansch 44b versehen. Der Flansch 35b ist auch mit einer
Vielzahl von Löchern gebildet zum Einführen von Bolzen.
Um das Kühlmittelrohr 35a der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und das
Kühlmittelrohr 44a der Kühlmitteleinheit 40 miteinander zu verbinden, wird der
Flansch 52b des Nippels 52a auf die Seite der Kühlmittelkühleinheit 40 gebracht,
das Kühlmittelrohr 35a der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und das Kühlmittelrohr
44a der Kühlmittelkühleinheit 40 werden mit dem Nippel 52a unter dieser
Bedingung in Eingriff gebracht, und der Flansch 52b des Nippels 52a und der
Flansch 35b des Kühlmittelrohres 35a der elektronischen Schaltkreiseinheit 30
werden miteinander durch die Trennplatte 51 mit Hilfe eines Bolzens 52c verbunden.
Zwischen jedem der Flansche 35b und 52b und der Trennplatte 51 ist
eine Dichtung 52d zwischengelagert.
Mit diesem Aufbau kann die elektronische Schaltkreiseinheit 30 frei von Schraubenkopplung
sein, um Faktoren für ein Wasserleck zu minimieren und die Trennung
zwischen der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und der Kühlmittelkühleinheit 40
zu erleichtern.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des elektronischen Gerätes wird nun beschrieben
unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7.
In dem elektronischen Gerät, entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
ist dieselbe Kühlmittelkühleinheit 40 wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel in
einem Rahmen 60 befestigt, um eine Einheitsstruktur bereitzustellen und, wie im
Falle des ersten Ausführungsbeispiels, ist die Einheitsstruktur zusammen mit der
elektronischen Schaltkreiseinheit 30 in einem Schrank 50a untergebracht. Im
wesentlichen hat das vorliegende Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie der des
ersten Ausführungsbeispiels, wobei die einzige Ausnahme darin besteht, daß die
Kühlmitteleinheit die Einheitsstruktur besitzt, und daher sind die gleichen
Elemente wie die des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und werden hierin nicht beschrieben.
Der Rahmen 60 hat eine Trennplatte 61, welche der elektronischen Schaltkreiseinheit
30 gegenübersteht, und welche mit Mitteln 62, 62 versehen ist, die dazu
angepaßt sind, Kühlmittelrohre 35, 36 der elektronischen Schaltkreiseinheit 30 und
Kühlmittelrohre 44, 44 der Kühlmittelkühleinheit 40 miteinander zu verbinden. Im
Unterteil des Rahmes 60 sind Einlaßperforierungen 63, 63, . . . geformt, durch
welche die freie Luft eingesaugt wird, und im Oberteil des Rahmens 60 sind
Abluftlöcher 64, 64, . . . geformt, durch welche von einem Wärmetauscher 41
erwärmte Luft ausgestoßen wird.
Innerhalb des Rahmens 60 sind Bestandteile der Kühlmittelkühleinheit 40 angeordnet,
welche der Wärmetauscher 41, ein Tank 42, eine Kühlmittelzuführpumpe 43,
die Kühlmittelrohre 44, 44 zum gegenseitigen Verbinden der obigen Komponenten,
und Blasventilatoren 45 sind. Zusätzlich zu dem obigen werden in Übereinstimmung
mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt: ein Kühlmittelmengendetektor
47 zum Nachweisen der Kühlmittelmenge in dem Tank 42, eine
Steuerung 48, die auf die nachgewiesene Kühlmittelmenge anspricht, um ein Kühlmittellecknachweissignal und ein Pumpenstoppsignal zu erzeugen, und eine Alarmeinrichtung
49, die bedienbar ist, um einen Alarm zu erzeugen, wenn das Kühlmittellecknachweissignal
empfangen wird. Der Kühlmittelmengendetektor 47 kann
aus einem bekannten Schwimmer und einem Potentiometer aufgebaut werden,
welches angepaßt ist den Schwimmer zu stützen, und kann dazu betrieben werden,
den Flüssigkeitsstand in dem Tank 42 zu überwachen. Der mechanische Aufbau des
Detektors ist dem Fachmann geläufig, und seine Abbildung ausgelassen.
Der Kühlmittelmengendetektor 47 arbeitet mit einer Steuerung 48 zusammen, um
die Kühlmittelverringerungsrate und ein Kühlmittelleck nachzuweisen, und die
Steuerung 48 arbeitet mit der Kühlmittelzuführpumpe 43 zusammen, um eine
Zufuhr des Kühlmittels zu stoppen.
Der zuvor beschriebene Rahmen 60 und verschiedene andere in dem Rahmen
befestigte Komponenten bilden eine Kühleinheit 40a. Die der Kühlmittelverringerungsnachweisoperation
und die der Kühlmittellecknachweisoperation werden nun
detaillierter beschrieben.
Da der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Tank 42 ein dem
atmosphärischen Druck ausgesetzter Tanktyp ist (nicht luftdichte Art), verdampft das
Kühlmittel, wenn auch nur sehr langsam, während gewöhnlichem Kühlbetrieb, und
der Flüssigkeitsstand des Kühlmittels in dem Tank sinkt zunehmend. Andererseits
überwacht der Kühlmittelmengendetektor 47 den Flüssigkeitsstand unter Verwendung
des in dem Tank positionierten Schwimmers, so daß, wenn der Flüssigkeitsstand
unter einen Pegel fällt, bei dem Nachfüllen des Kühlmittels benötigt wird, eine
Flüssigkeitsnachfüllalarmanzeige, die nicht gezeigt ist, aufleuchtet. Da das Kühlmittel
spontan abnimmt, senkt sich der Flüssigkeitsstand zu dem Pegel, bei dem Zuführen
der Flüssigkeit nötig ist, aber in diesem Fall ist es nicht notwendig, sofort zu
handeln, und das elektronische Gerät arbeitet weiterhin.
Im Gegensatz dazu führt das Auftreten eines Kühlmittellecks zu einem thermischen
Bruch der elektronischen Schaltkreiseinheit oder dazu, daß Kühlmittel auf den
Boden gelangt, auf welchem das elektronische Gerät aufgestellt ist, und es muß
streng unterschieden werden von der zuvor genannten spontanen Abnahme an
Kühlmittel, um notwendiges Handeln schleunigst in die Wege zu leiten. Daher wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kühlmittelverringerungsrate in dem
Tank 42 andauernd überwacht, und durch Wahrnehmung ihres Wertes als Überschuß
eines festgelegten Wertes (die spontan zu erwartende Verringerungsrate),
kann das Lecken des Kühlmittel nachgewiesen werden. Weiterhin, entsprechend
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, falls das Lecken von Kühlmittel nachgewiesen
wird, wird in Überstimmung mit dem Ausmaß der Kühlmittelverringerungsrate
entschieden, ob das Lecken von Kühlmittel für das elektronische Gerät
gefährlich ist, d. h., ob eine Sicherheitsverriegelung notwendig ist, und dann werden
verschiedene Schutzoperationen durchgeführt, die von der Notwendigkeit oder Nicht-Notwendigkeit einer Sicherheitsverriegelung abhängen.
Die Funktionsweise nach Auftreten eines Kühlmittels wird nun beschrieben
unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm der Fig. 8.
Das zuvor genannte Potentiometer zum Nachweis der Position des Schwimmers,
welcher in dem Tank 42 bereitgestellt ist, weist immer den Flüssigkeitsstand nach
und informiert die Steuerung 48 über den nachgewiesenen Wert des Flüssigkeitsniveaus
bzw. -stands (Schritt 181). Andererseits enthält die Steuerung 48 einen
Bezugssignalgenerator, welcher ein Bezugssignal zu einer vorbestimmten Zeitdauer
erzeugt (Schritt 182).
Die Steuerung 48 berechnet eine Kühlmittelverringerungsrate auf der Basis des
nachgewiesenen Wertes des Flüssigkeitsstandes und des Bezugssignals (Schritt 183).
Die Steuerung 48 wird voreingestellt mit der zuvor erwähnten spontanen Verringerungsrate
(festgelegter Wert), die man aufgrund des Verdampfens des Kühlmittels
erwartet, und mit einer Verringerungsrate (kritischer Wert), bei welcher
eine Sicherheitsverriegelung für die Kühleinheit benötigt wird. In dem Falle, wo
das Kühlmittel durch ein Leck austritt, nimmt die Menge an Kühlmittel in der
Kühlmittelzirkulationsleitung abrupt ab, wobei die Menge an Kühlmittel in dem
Tank 42 abnimmt und der Flüssigkeitsstand in dem Tank gesenkt wird. Die
Steuerung 48 berechnet eine Verringerungsrate des Kühlmittels in Schritt 183 in
Übereinstimmung mit einer Abnahme des Flüssigkeitsstandes. Die Steuerung
vergleicht zuerst die berechnete Rate mit dem zuvor genannten festgelegten Wert
(Schritt 184) und, falls die Verringerungsrate des Kühlmittels den festgelegten Wert
übersteigt, vergleicht sie dann die Verringerungsrate mit dem zuvor genannten
kritischen Wert (Schritt 185). Falls der kritische Wert nicht überschritten wird,
sendet die Steuerung nur ein Kühlmittellecknachweissignal an die Alarmeinrichtung
49 (Schritt 186), aber wenn der kritische Wert überschritten wird, sendet sie das
Kühlmittellecknachweissignal an die Alarmeinrichtung 49, und zur gleichen Zeit
erkennt sie die Notwendigkeit einer Sicherheitsverriegelung, wobei ein Pumpenstoppsignal
an die Kühlmittelpumpe 43 gesendet wird (Schritt 187). Auf Empfang
des Kühlmittellecknachweissignals löst die Alarmeinrichtung 49 einen Alarm aus,
um die Bedienungsperson über das Kühlmittelleck zu informieren. Die über den
Alarm informierte Bedienungsperson kann notwendige Maßnahmen treffen, wie das
Anhalten des Betriebes der elektronischen Schaltkreiseinheit oder Inspektion des
Kühlmittels.
Falls die Kühlmittelleckmenge sehr groß ist und den kritischen Wert übersteigt,
sendet die Steuerung 48 ein Pumpenstoppsignal aus wie zuvor beschrieben, um die
Kühlmittelzuführpumpe 43 anzuhalten. Das hat zum Ergebnis, daß das Kühlmittel
daran gehindert wird, durch die Kühlmittelzirkulationsleitung zu zirkulieren, und der
Einfluß des Lecks kann auf ein Minimum unterdrückt werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können dieselben Effekte wie in dem
ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden, und obendrein kann die Kühlmittelkühleinheit
40 in der Form der Einheitsstruktur sehr leicht in den Schrank 50a oder
aus dem Schrank 50a ein- bzw. ausgebaut werden.
Daher kann das elektronische Gerät hergestellt werden, indem man die elektronische
Schaltkreiseinheit 30 und die Kühlmittelkühleinheit 40 in vollständig getrennten
Produktionsketten herstellt und indem man am Schluß die Kühleinheit 40a in
den Schrank baut, wodurch der Produktionsablauf und der Inspektionsablauf
während der Produktion vereinfacht wird. Weiterhin aufgrund der sehr einfachen
Trennung der Kühlmittelkühleinheit 40 von der elektronischen Schaltkreiseinheit 30
können Wartungs-, Inspektions- und Reparaturarbeiten einfach und sehr schnell
durchgeführt werden.
Zusätzlich kann man ungewolltes Auslaufen von Kühlmittel in den Griff bekommen,
indem ein Alarm ausgelöst wird und die Kühlmittelzuführpumpe angehalten
wird, und daher kann das elektronische Gerät des vorliegenden Ausführungsbeispiels
in seiner Zuverlässigkeit mehr verbessert werden als das elektronische Gerät
des ersten Ausführungsbeispiels. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei
sehr großer Kühlmittelleckmenge die Kühlmittelzuführpumpe 53 angehalten, aber
alternativ kann ein in die Kühlmittelzirkulationsleitung eingebautes elektromagnetisches
Ventil unter dem Befehl der Steuerung 48 geschlossen werden.
Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Kühlmittelleck nachgewiesen
wird, indem man die Kühlmittelmenge in dem Tank 42 nachweist, kann man
alternativ das Kühlmittelleck auch direkt nachweisen, indem man einen am Boden
des Rahmens eingerichteten Leckdetektor verwendet.
In dem Falle, wo zum Beispiel die elektronische Schaltkreiseinheit 30 ein Informationsverarbeitungsgerät darstellt, kann ein für ein nachgewiesenes Kühlmittelleck
stellvertretendes Signal an eine CPU angelegt werden, welche sich in dem Gerät
befindet, und die dieses Signal empfangende CPU kann einen Vorgang, der gegenwärtig
durchgeführt wird, in einem Speichermedium abspeichern.
Die Abspeicherungsoperation wird detaillierter unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm
der Fig. 9 beschrieben.
Die zuvor genannte Steuerung 48 der Kühleinheit 40a sendet ein Pumpenstoppsignal
an die Pumpe 43 aus, und gleichzeitig damit sendet sie ein Signal an eine
CPU (nicht gezeigt), das die CPU anweist, einen Prozeß abzuspeichern, wenn die
Kühlmittelverringerungsrate den kritischen Wert in Schritt 184 überschreitet, wie er
in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben ist. Wenn die CPU dieses Signal empfängt
(Schritt 191), speichert sie den gegenwärtig ausgeführten Vorgang in einem Speichermedium
ab, wie zum Beispiel einem Magnetband (Schritt 192), bestätigt die
Vollendung des Abspeicherns (Schritt 193) und hält daraufhin die elektronische
Schaltkreiseinheit an (Schritt 194).
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel, selbst wenn das elektronische Gerät
aufgrund eines Kühlmittellecks angehalten wird, werden die Ergebnisse bereits
ausgeführter Operationen niemals verloren.
Offensichtlich können der Kühlmitteldetektor 47, die Steuerung 48 und die Alarmeinrichtung
49, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt
werden auf das erste Ausführungsbeispiel angewandt werden.
In den vorigen Ausführungsbeispielen wird durch die Bereitstellung eine Einrichtung
zum Nachweis eines Kühlmittelaustritts die Möglichkeit geschaffen, eine Bedienperson
zu zwingen, auf ein ungewolltes Kühlmittelleck schnell zu reagieren. Zusätzlich
dank der Bereitstellung einer Einrichtung zum Anhalten der Kühlmittelzufuhr, kann
die Kühlmittelzufuhr zu der elektronischen Schaltkreiseinrichtung angehalten werden,
in dem Fall, wo ein schweres Kühlmittelleck vorliegt, wobei der Einfluß des Kühlmittellecks
auf die elektronische Schaltkreiseinheit minimiert wird.
Die Bereitstellung sowohl der elektronischen Schaltkreiseinheit und der Kühlmittelkühleinheit
in demselben Schrank wird jedoch das Problem aufwerfen, daß der
Unterschied im Produktionsverlauf, dem Inspektionsverfahren und der Lebensdauer
der elektronischen Schaltkreiseinheit und der Kühlmittelkühleinheit den Produktionsverlauf
und das Reparaturvorgehen erschwert.
Um dieses Problem zu lösen, wird wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel die
Kühlmittelkühleinheit mit einem Rahmen versehen, in welchem verschiedene
Komponenten der Kühlmittelkühleinheit einstückig befestigt sind, um die Einheitsstruktur
bereitzustellen. Die Kühlmittelkühleinrichtung, welche die Einheitsstruktur
annimmt, macht es möglich die Trennung der Kühlmitteleinheit von der
elektronischen Schaltkreiseinheit zu erleichtern, und gestattet und erleichtert getrennte
Produktion, Inspektion und Reparaturen dieser Einheiten. Speziell in dem
Fall eines Flüssigkeitslecks kann eine neue Kühleinheit an den Ort gebracht
werden, wo ein elektronisches Gerät installiert und benutzt worden ist, und eine
Einheitsstruktur einer defekten Einheit, welche ein Flüssigkeitsleck aufweist, kann
mit der neuen Einheit ausgetauscht werden, wodurch die Reparatur zügig durchgeführt
wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 10A, 10B 11A und 11B wird nun ein drittes
und viertes Ausführungsbeispiel des elektronischen Gerätes beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele
bewirken ein Erleichtern des Ablassens von Kühlmittel.
Wie in Fig. 10A gezeigt, weist das elektronische Gerät entsprechend dem dritten
Ausführungsbeispiel eine elektronische Schaltkreiseinheit und eine Kühlmittelkühleinheit
auf zum Kühlen eines Kühlmittels, welche beide in einem einzigen Schrank
101 untergebracht sind.
Die elektronische Schaltkreiseinheit beinhaltet eine Vielzahl elektronischer Schaltkreismodule
116, von denen jedes integrierte Schaltkreise hat, die auf ein Substrat
gepackt sind, und einen Kühlmantel 104, der in innigem Kontakt auf der Oberfläche
eines jedem der Module so befestigt ist, daß in jedem der elektronischen
Schaltkreismodule erzeugte Wärme auf ein Kühlmittel übertragen wird.
Das von der Kühlmittelkühleinheit zugeführte Kühlmittel wird sequentiell von
einem unteren Kühlmantel zu einem oberen Kühlmantel geführt, und das Kühlmittel,
welches nun durch die Aufnahme von Wärme erwärmt wird, wird zu der
Kühlmittelkühleinheit geschickt.
Der Leitungsverlauf innerhalb der elektronischen Schaltkreiseinheit ist so entworfen,
daß er keine U-förmigen Teile enthält, wo Flüssigkeit dazu neigt, zu stagnieren.
Die Kühlmittelkühleinheit beinhaltet eine Pumpe 103 zum Unter-Druck-Setzen und
Zuführen von Flüssigkeit des Kühlmittels, einen Wärmeaustauscher 105 und Gebläse
106 zum Kühlen des erwärmten Kühlmittels, indem man es dem Wärmeaustausch
mit Luft unterwirft, welche durch den oberen Teil des Schrankes hereingelassen
wird, einen Tanktyp 102, der dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, zum
Absorbieren einer Volumenänderung des Kühlmittels aufgrund thermischer Expansion
und Kontraktion, und Rohrleitungsstücken zum gegenseitigen Verbinden der
obigen Komponenten. In dem dritten Ausführungsbeispiel fließt kühle Luft 108 von
oben nach unten.
Die Komponenten sind untereinander durch die Rohrleitungsstücke verbunden in
der Reihenfolge der Pumpe 103, der elektronischen Schaltkreiseinheit 104, des
Wärmeaustauschers 105 und Tankes 102, wie in Fig. 10a gezeigt, um einen zirkulierenden
Pfad zu erzeugen, der zu der Pumpe 103 zurückgeht.
Der Tank 102 befindet sich auf dem höchsten Punkt und andere Komponenten
und Rohrleitungsteile sind so angeordnet, daß Stagnation der Flüssigkeit verhindert
wird.
Eine Ablaßeinrichtung 107 zum Ablassen des Kühlmittels ist an der untersten
Stelle oder dem Boden eines U-förmigen Teiles des Rohrleitungssystems angeordnet.
Da der dem Atmosphärendruck ausgesetzte Tanktyp 102 auf dem höchsten Niveau
angeordnet ist, kann mit der obigen Konstruktion das Kühlmittel in dem Rohrleitungssystem
vollständig durch die Ablaßeinrichtung 107 abgelassen werden, welche
nach Entleeren des Kühlmittels geöffnet wird, indem Atmosphärendruck an den
Tank 102 angelegt wird.
Fig. 10B zeigt einen Kühlmittelpfad in dem elektronischen Gerät entsprechend
dem dritten Ausführungsbeispiel. Der Tank (der auch die Rolle eines Luftventils
für Luftzufuhr erfüllt) ist, wie gezeigt, am Oberteil eines umgekehrten U-förmigen
Teiles angeordnet, welches in dem Zirkulationspfad gebildet ist, und die Kühlmittelablaßöffnung
ist am Boden eines U-förmigen Teiles angeordnet, welches in dem
Zirkulationspfad gebildet wird. Dank der Bereitstellung des Tanks auf dem höchsten
Niveau ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht nötig, ein
zusätzliches Luftventil bereitzustellen.
Das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben. Komponenten,
wie solche des dritten Ausführungsbeispiels, werden mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und ihre Beschreibung wird ausgelassen.
In dem elektronischen Gerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 11A
gezeigt, wird Kühlluft 208 dazu gezwungen, von unten nach oben zu fließen,
und ein Tank 202 ist höher angeordnet als der Wärmetauscher aber niedriger als
die elektronische Schaltkreiseinheit.
In dem vierten Ausführungsbeispiel mit dem Aufbau wie oben befindet sich ein
Luftventil 209 auf dem höchsten Niveau des Rohrleitungssystems, und eine zweite
Ablaßeinrichtung 217 befindet sich unterhalb des Wärmetauschers 205. Ferner gibt
es einen Schrank 201.
Das Ablassen des Kühlmittels wird in zwei Schritten durchgeführt.
In dem ersten Schritt wird das Luftventil 209 auf dem höchsten Niveau geöffnet,
so daß Kühlmittel in der elektronischen Schaltkreiseinheit 204, den Tank 202 und
der Pumpe 203 durch eine Ablaßeinrichtung 207 auf dem niedrigen Niveau
abgelassen werden kann.
In dem zweiten Schritt wird die zweite Ablaßeinrichtung 217 geöffnet, so daß das
Kühlmittel in dem Wärmetauscher 205 abgelassen werden kann.
Fig. 11B zeigt einen Kühlmittelpfad in dem elektronischen Gerät entsprechend
dem vierten Ausführungsbeispiel. Wie gezeigt, befinden sich die Tanks (welche
auch die Rolle von Luftventilen erfüllen) jeweils am Scheitel von zwei umgekehrten
U-förmigen Teilen, welche in dem Zirkulationspfad gebildet sind, und die Kühlmittelablaßöffnungen
befinden sich jeweils am Boden zweier U-förmiger Teile,
welche in dem zirkulierenden Pfad gebildet werden.
Wie oben beschrieben und in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
kann das Kühlmittel des Rohrleitungssystems mit Leichtigkeit abgelassen
werden, ohne auf die Anwendung äußeren Druckes zurückgreifen zu müssen, und
die Ausrüstungen der Wartung des Gerätes können vereinfacht werden.
In dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel wird der dem Atmosphärendruck
ausgesetzte Tanktyp verwendet, aber die Erfindung kann auf ein elektronisches
Gerät angewandt werden, welches einen Tank geschlossenen Typs verwendet,
durch Einsatz eines getrennten Luftventils oder von Luftventilen. Zusätzlich zu der
Art, wie das Kühlmittel mit Luft gekühlt wird, kann die Erfindung passend auf
eine Art angewendet werden, bei welcher das Kühlmittel beispielsweise mit Flon
gekühlt wird, und das elektronische Gerät wird gekühlt unter Verwendung des
gekühlten Kühlmittels.
In dem vorhergehenden wurden verschiedene Bauweisen des elektronischen
Gerätes beschrieben, indem auf verschiedene Ausführungsbeispiele hingewiesen
wurde, aber die Bauweisen dieser Ausführungsbeispiele können passend in Kombination
verwendet werden. Zum Beispiel kann das elektronische Gerät in Verbindung
mit der im ersten Ausführungsbeispiel detailliert beschriebenen Trennplatte
mit der Kühlmittelablaßöffnung des dritten Ausführungsbeispiels versehen werden.
Während verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und
beschrieben wurden, wird es Fachleuten klar sein, daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen gemacht werden können, ohne daß man von der vorliegenden
Erfindung in ihrem weiteren Aspekt abweicht.
Claims (20)
1. Elektronisches Gerät mit einer elektronischen Schaltkreiseinheit (30) einschließlich
wärmeerzeugender elektronischer Teile (31), und Kühlmänteln (32), die
mit einem Kühlmittel so gespeist werden, daß sie die wärmeerzeugenden
elektronischen Teile kühlen;
einer Kühlmittelkühleinheit (40) einschließlich einer Kühlmittelkühleinrichtung (41, 45) zum Kühlen des Kühlmittels von den Kühlmänteln, und eine Kühlmittelzufuhreinrichtung (43) zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln; und
einer Trennplatte (51),
wobei die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit im selben Schrank (50) untergebracht sind, und die Trennplatte so gelagert ist, daß sie die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit abtrennt.
einer Kühlmittelkühleinheit (40) einschließlich einer Kühlmittelkühleinrichtung (41, 45) zum Kühlen des Kühlmittels von den Kühlmänteln, und eine Kühlmittelzufuhreinrichtung (43) zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln; und
einer Trennplatte (51),
wobei die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit im selben Schrank (50) untergebracht sind, und die Trennplatte so gelagert ist, daß sie die elektronische Schaltkreiseinheit und die Kühlmittelkühleinheit abtrennt.
2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelkühleinheit so
angeordnet ist, daß sie zumindest nicht direkt über der elektronischen Schaltkreiseinheit
ist.
3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelkühleinheit in
einem einzigen Rahmen oder einer Basis (60) befestigt ist mit einer Trennplatte
(61) an der Seite der elektronischen Schaltkreiseinheit, um die Form
einer Einheitsstruktur einer Kühleinheit anzunehmen.
4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelkühleinrichtung
(40) ein Kühlmittelrohr mit Kühlrippen beinhaltet, durch welche das Kühlmittel
hindurchgeht, und Kühlventilatoren (45), um Luft an das Kühlmittelrohr mit
Kühlrippen zu blasen.
5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei Enden von Kühlmittelrohren
(35a) von der elektronischen Schaltkreiseinheit aus bezüglich dieser Trennplatte
auf die Kühlmittelkühleinheit hinzu verschoben sind und in der versetzten
Stellung an Kühlmittelrohre (44a) von der Kühlmittelkühleinheit angeschlossen
sind.
6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Kühlmittellecknachweiseinrichtung
(47, 48) zum Nachweisen eines Kühlmittellecks; und
einer Kühlmittelleckalarmeinrichtung (49) zum Erzeugen eines Alarms, wenn ein
Kühlmittelleck nachgewiesen wird.
7. Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei eine Vorgangsbeendigungseinrichtung
eingerichtet ist, welche betreibbar ist, um auf passende Weise einen
Vorgang oder eine Operation zu beenden, welche gegenwärtig durch die
elektronische Schaltkreiseinheit durchgeführt wird, falls ein Kühlmittelleck
nachgewiesen wird.
8. Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei eine Kühlmittelzuführstoppeinrichtung
eingerichtet ist, welche betreibbar ist, die Zufuhr an Kühlmittel zu
der elektronischen Schaltkreiseinheit zu stoppen, wenn ein Kühlmittelleck
nachgewiesen wird.
9. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, wobei die Kühleinheit aufweist:
eine Kühlmitteleinrichtung (41, 45) zum Kühlen des Kühlmittels;
eine Kühlmittelzuführeinrichtung (43) zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu Gegenständen (31), die gekühlt werden müssen;
eine Lecknachweiseinrichtung (47, 48) zum Nachweisen eines Kühlmittellecks;
eine Kühlmittelleckalarmeinrichtung (49) zum Erzeugen eines Alarms, wenn ein Kühlmittelleck nachgewiesen wird; und
eine Kühlmittelzuführstoppeinrichtung (48) zum Stoppen der Kühlmittelzufuhreinrichtung, wenn ein Kühlmittelleck nachgewiesen wird.
eine Kühlmitteleinrichtung (41, 45) zum Kühlen des Kühlmittels;
eine Kühlmittelzuführeinrichtung (43) zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu Gegenständen (31), die gekühlt werden müssen;
eine Lecknachweiseinrichtung (47, 48) zum Nachweisen eines Kühlmittellecks;
eine Kühlmittelleckalarmeinrichtung (49) zum Erzeugen eines Alarms, wenn ein Kühlmittelleck nachgewiesen wird; und
eine Kühlmittelzuführstoppeinrichtung (48) zum Stoppen der Kühlmittelzufuhreinrichtung, wenn ein Kühlmittelleck nachgewiesen wird.
10. Elektronisches Gerät nach Anspruch 9, wobei ein Rahmen (50) bereitgestellt
ist, welcher feststehend verbunden ist mit der Kühlmittelkühleinheit einschließlich
der Kühlmittelkühleinrichtung, der Kühlmittelzuführeinrichtung, der Kühlmittellecknachweiseinrichtung,
der Kühlmittelleckalarmeinrichtung und der
Kühlmittelzuführstoppeinrichtung, und welcher zumindest eine Seite einer
Trennplatte (51) aufweist, und diese Trennplatte mit einer Verbindungseinrichtung
(52) befestigt ist zum Verbinden von Kühlrohren (35, 36) auf der
Seite der zu kühlenden Gegenstände und Kühlmittelrohre (44) auf der Seite
der Kühlmittelkühleinheit.
11. Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei die Kühlmittellecknachweiseinrichtung
eine Kühlmittelverringerungsratennachweiseinrichtung besitzt zum
Nachweisen der Verringerungsrate des Kühlmittels, das den zu kühlenden
Gegenständen zuzuführen ist, so daß ein Kühlmittelleck bestimmt werden kann,
wenn die Verringerungsrate des Kühlmittels einen vorbestimmten Wert überschreitet.
12. Elektronisches Gerät nach Anspruch 9, wobei die Kühlmittellecknachweiseinrichtung
eine Kühlmittelverringerungsratennachweiseinrichtung besitzt zum
Nachweisen einer Verringerungsrate des Kühlmittels, welches den zu kühlenden
Gegenständen zuzuführen ist, so daß ein Kühlmittelleck bestimmt werden kann,
wenn die Verringerungsrate des Kühlmittels einen vorbestimmten Wert überschreitet.
13. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Rohrleitungspfad
zum Durchführen des Kühlmittels durch die Kühlmäntel, einer Kühlmittelkühleinrichtung
und einer Kühlmittelzuführeinrichtung, und einer Kühlmittelablaßöffnung
(107), die im unteren Teil eines U-förmigen Teils des Rohrleitungspfades
eingerichtet ist.
14. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, weiterhin mit einem Rohrleitungspfad
zum Durchführen des Kühlmittels durch die Kühlmäntel, einer Kühlmittelkühleinrichtung
und einer Kühlmittelzufuhreinrichtung, und einer Kühlmittelablaßöffnung
(107), die im unteren Teil eines U-förmigen Teils des Rohrleitungspfades
eingerichtet ist.
15. Elektronisches Gerät mit:
wärmeerzeugenden elektronischen Teilen (116); und
einem zirkulierenden Pfad eines Kühlmittels zum Kühlen der wärmeerzeugenden elektronischen Teile, wobei der zirkulierende Pfad aufweist:
wärmeerzeugenden elektronischen Teilen (116); und
einem zirkulierenden Pfad eines Kühlmittels zum Kühlen der wärmeerzeugenden elektronischen Teile, wobei der zirkulierende Pfad aufweist:
- (a) Kühlmäntel zum Kühlen der wärmeerzeugenden elektronischen Teile;
- (b) eine Kühlmittelkühleinrichtung zum Kühlen des Kühlmittels von den Kühlmänteln;
- (c) eine Kühlmittelzuführeinrichtung zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln, und
- (d) ein Rohrleitungspfad zum Durchführen des Kühlmittels durch die Kühlmäntel, Kühlmittelkühleinrichtung und die Kühlmittelzufuhreinrichtung;
wobei die wärmeerzeugenden elektronischen Teile und der zirkulierende Pfad
in demselben Schrank untergebracht sind, und eine Kühlmittelablaßöffnung im
unteren Teil eines U-förmigen Teils dieses zirkulierenden Pfades eingerichtet
ist.
16. Elektronisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der zirkulierende Pfad weiterhin
einen dem Atmosphärendruck ausgesetzten Tanktyp 102 enthält, welcher auf
dem höchsten Niveau des zirkulierenden Pfades angeordnet ist.
17. Elektronisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der zirkulierende Pfad umgekehrte
U-förmige Teile besitzt, in deren Scheitelpunkten Luftventile (202, 209)
eingerichtet sind.
18. Verfahren zum Kühlen eines elektronischen Geräts mit wärmeerzeugenden
elektronischen Teilen, welches die folgenden Schritte aufweist:
Befestigen von Kühlmänteln (32) an den wärmeerzeugenden elektronischen Teilen (31) des elektronischen Geräts;
Befestigen einer Kühlmittelkühleinheit (40) in demselben Schrank (50) des elektronischen Gerätes zum Kühlen eines Kühlmittels für das elektronische Gerät, und eine Kühlmittelzuführeinheit (41) zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln;
Bereitstellen einer Trennplatte (51) zwischen den elektronischen Teilen und der Kühlmittelkühleinheit und der Kühlmittelzuführeinheit; und
Bewirken, daß die Kühlmittelzuführeinheit das durch die Kühlmittelkühleinheit gekühlte Kühlmittel den Kühlmänteln zuführt und Bewirken, daß diese Kühlmäntel die wärmeerzeugenden elektronischen Teile kühlen.
Befestigen von Kühlmänteln (32) an den wärmeerzeugenden elektronischen Teilen (31) des elektronischen Geräts;
Befestigen einer Kühlmittelkühleinheit (40) in demselben Schrank (50) des elektronischen Gerätes zum Kühlen eines Kühlmittels für das elektronische Gerät, und eine Kühlmittelzuführeinheit (41) zum Zuführen des gekühlten Kühlmittels zu den Kühlmänteln;
Bereitstellen einer Trennplatte (51) zwischen den elektronischen Teilen und der Kühlmittelkühleinheit und der Kühlmittelzuführeinheit; und
Bewirken, daß die Kühlmittelzuführeinheit das durch die Kühlmittelkühleinheit gekühlte Kühlmittel den Kühlmänteln zuführt und Bewirken, daß diese Kühlmäntel die wärmeerzeugenden elektronischen Teile kühlen.
19. Verfahren zum Kühlen eines elektronischen Geräts mit wärmeerzeugenden
elektronischen Teilen nach Anspruch 18, weiterhin mit dem Schritt zum
Bereitstellen einer Kühlmittelablaßöffnung (107) im unteren Teil eines U-förmigen
Teils eines zirkulierenden Pfades zum Zirkulieren des Kühlmittels
durch die Kühlmäntel, die Kühlmittelkühleinheit und die Kühlmittelzuführeinheit.
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