JP2009253140A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】エレクトロニクスモジュール内部の冷却性能を保持しつつ、複数のエレクトロニクスモジュールの交換作業を軽減することができる電子機器を得る。
【解決手段】この発明に係る電子機器は、入口側流路４Ａ，４Ｂと出口側流路５との間に形成された複数の隔室内に、それぞれ一列に複数のブロックが収納され、隔室を区画する隔壁３３には、入口側流路４Ａ，４Ｂ、出口側流路５に連通した複数の連通孔７が形成され、隔壁３３に面接合した各ブロックの鍔部には、連通孔７と連通し冷媒を内部に流入する流入孔と、連通孔７と連通しモジュールを冷却した冷媒を外部に流出する流出孔が形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、電子部品が実装された複数のエレクトロニクスモジュールを冷却する電子機器に関する。

従来の電子機器は、冷却液の流れる冷却板に複数のエレクトロニクスモジュール（以下、モジュール）を接触させて、冷却を行っていた。
この冷却板は、薄肉平板で囲まれた矩形断面の流路が構成され、この流路内を冷却液が輸送される。冷却液が流路を流れ出すと冷却板の内圧が上昇し、内圧上昇により薄肉平板が膨張して、薄肉平板の表面がモジュールに密着する。これによって、モジュールと冷却板との接触面に介在する空気層を減じ、接触熱抵抗を小さくして、モジュールに実装された電子部品の発熱を抑えることができる（例えば、特許文献１参照）。

特公平３−２２０７４号公報（第３頁、図３）

しかしながら、従来の電子機器では、冷却液の圧力によりモジュールと冷却板との接触面に介在する空気層を減じて接触熱抵抗を下げる構成のため、モジュールと冷却板との間の空気層が完全に除去することができず、必ずしも接触熱抵抗は小さくない。
そのため、モジュール内部に実装された電子部品の高出力化、高密度実装化、稼働率向上に伴い発熱量が増大した場合に、電子部品の発熱量を十分に移送することができず、電子部品と冷却液との間に高温度差が生じて、電子部品の温度が許容できない温度に上昇してしまうという問題点があった。

また、このような問題点を解決する手段として、図５に示すようにモジュールと冷却板とを一体化したブロックで構成する手段がある。
この電子機器は、枠体３０の内側に複数本のブロック２０が密接して設けられている。各ブロック２０の内側には、発熱性の電子部品を実装した複数個のモジュール２３が収納されている。このブロック２０の上下にはそれぞれ鍔部２１が形成されている。下側の鍔部２１には冷却液がブロック２０の内部に流入する流入孔３１が形成されている。上側の鍔部２１にはモジュール２３を冷却した冷却液を外部に流出する流出孔３２が形成されている。

枠体３０の下縁部の内部には、冷却液入口部２から流入した冷却液を各ブロック２０の内部に分配する分配流路が形成されている。この分配流路は連通孔２２を介して流入孔３１と通じている。枠体３０の上縁部の内部には、各ブロック２０の内部から流出した冷却液を集合する集合流路が形成されている。この集合流路は連通孔２２を介して流出孔３２に通じている。

この電子機器では、冷却液は、矢印ホに示すように、冷却液入口部２から入り、分配配管、各ブロック２０、集合流路及び冷却液出口部３を通じて外部の冷却手段（図示せず）に送られる。この冷却液は、冷却手段で冷却され、再び冷却液入口部２から各ブロック２０の内部に送られ、各モジュール２３の冷却に供される。

この電子機器の場合、モジュール２３はブロック２０内の冷却液流路と一体で構成されていることからモジュール２３と冷却液との間の接触熱抵抗が従来の電子機器に比較して低減することができる。
しかしながら、この電子機器は、各モジュール２３がブロック２０に実装されているので、各モジュール２３の整備時に、個々のブロック２０を矢印Ｂに示す方向に挿抜する必要がある。例えば電子機器が艦船搭載用のアクティブフェーズドアレイアンテナのような大型の電子機器の場合、このブロック２０が大型で重いので、モジュール２３の整備時の作業性が悪いという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであって、エレクトロニクスモジュール内部の冷却性能を保持しつつ、複数のエレクトロニクスモジュールの交換作業を軽減することができる電子機器を得ることを目的とする。

この発明に係る電子機器は、冷媒を内部に流入する入口側流路、この入口側流路と並行して形成され前記冷媒を外部に流出する出口側流路、前記入口側流路と前記出口側流路との間に形成された複数の隔室、前記入口側流路の端部を連結し流入した前記冷媒を各前記入口側流路に分配する分配流路及び前記出口側流路の端部を連結し流出した前記冷媒を集合する集合流路を有する枠体と、
各前記隔室内にそれぞれ一列に収納されそれぞれの内部に複数のエレクトロニスクモジュールが実装された複数のブロックとを備え、
前記枠体の前記隔室を区画する隔壁には、前記入口側流路、前記出口側流路に連通した複数の連通孔が形成されており、
前記隔壁に接合した各前記ブロックには、前記連通孔と連通し前記冷媒を内部に流入する流入孔と、前記連通孔と連通し前記モジュールを冷却した冷媒を外部に流出する流出孔が形成されている。

この発明による電子機器によれば、入口側流路と出口側流路との間に形成された複数の隔室内に一列に配列された複数のブロックを収納したので、大型の電子機器でもエレクトロニクスモジュール内部の冷却性能を保持しつつ、複数のエレクトロニクスモジュールの交換作業を軽減することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による艦船搭載用のアクティブフェーズドアレイアンテナ（以下、アレイアンテナと略称する。）を示す全体斜視図、図２は図１の枠体１の正面図である。
この実施の形態１による電子機器であるアレイアンテナは、枠体１と、複数の発熱性の電子部品を実装した複数個のエレクトロニクスモジュール（以下、モジュールと略称する。）が収納された複数のブロック１０とを備えている。但し、図１においてモジュールは省略されている。
枠体１では、隔壁３３により、冷媒である、例えばエチレングリコール水溶液の冷却液を内部に流入する入口側流路４Ａ，４Ｂと、冷却液を外部に流出する出口側流路５とそれぞれ設けられている。入口側流路４Ａ，４Ｂと出口側流路５とは交互に並行に配置されている。最上段及び最下段の隔壁３３には、入口側流路４Ａと連通する連通孔７が等分間隔で一列に並んで形成されている。中間段の隔壁３３には、出口側流路５、入口側流路４Ｂと連通する連通孔７が等分間隔で二列に並んで形成されている。
入口側流路４Ａ，４Ｂ及び出口側流路５の一端部は、冷却液入口部２と連通した分配流路８が連結されている。入口側流路４Ａ，４Ｂ及び出口側流路５の他端部は、冷却液出口部３と連通した集合流路９が連結されている。
入口側流路４Ａ，４Ｂは、分配流路８側の端部が開口されており、集合流路９側の端部が閉止部材６で密封されている。
出口側流路５は、分配流路８側の端部が閉止部材６で密封されており、集合流路９側の端部が開口されている。

入口側流路４Ａ，４Ｂと出口側流路５との間に形成された各隔室には、それぞれ複数のブロック１０が一列に密接して収納されている。
各ブロック１０の上部及び下部には、鍔部１１が形成されている。一方の鍔部１１には冷却液がブロック２０の内部に流入する流入孔３４が形成されている。他方の鍔部１１にはモジュール２３を冷却した冷却液を外部に流出する流出孔３５が形成されている。
各ブロック１０の鍔部１１は、各隔壁３３と、流入孔３４、流出孔３５が連通孔７と同心で接合手段を用いて接合されている。
なお、接合手段は、図示されていないが、ネジであり、個々のブロック１０は、鍔部１１を隔壁３３にネジを用いて接合して枠体１に着脱可能に取り付けられている。

この実施の形態のアレイアンテナでは、冷却液は、矢印イに示すように、冷却液入口部２から入り、分配配管８、入口側流路４Ａ，４Ｂ、各ブロック１０、出口流路５、集合流路９及び冷却液出口部３を通じて外部の冷却手段（図示せず）に送られる。この冷却液は、冷却手段で冷却され、再び冷却液入口部２から各ブロック１０の内部に送られ、各モジュールの冷却に供され、各ブロック１０に実装されたモジュールは許容温度範囲内に保持される。
また、モジュールの交換作業等でブロック１０を整備する際には、矢印Ａに示す挿抜方向にブロック１０を移動し枠体１より脱着すればよく、アレイアンテナが大型でも、ブロック１０の挿抜時の作業性を考慮した大きさで構成することで、ブロック１０を挿抜する際の作業性が向上する。

なお、実施の形態１のアレイアンテナでは隔室数は４であるが、隔室数はブロック１０の挿抜時の作業性を考慮した上で決定されるもので、４室に勿論限定されない。
また、入口側流路４Ａ，４Ｂ、出口側流路５を形成する４面の隔壁のうち、中間の流路４Ｂ，５では、対向した上下の隔壁について、ブロック１０の上壁面、下壁面で兼用することで、上下の隔壁を削除してもよい。
また、流入孔３４、流出孔３５と連通孔７は、容易に着脱可能カップラ、ホース等の配管部品を介して接合されてもよい。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示すアレイアンテナの枠体１の正面図である。
この実施の形態では、入口側流路４Ａ，４Ｂ及び出口側流路５には、途中冷却液の流れを遮り冷却液を迂回させる迂回部材３６が設けられている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態２によるアレイアンテナでは、冷却液は、分配流路８から矢印ロに示すように入口側流路４Ａ，４Ｂに流入し、迂回部材３６で遮られるまでの点線で示すａの領域では、各ブロック１０内では、矢印ハの方向に流れる。
その後、各ブロック１０内を通過した冷却液は、入口側流路４Ａ，４Ｂ間の出口側流路５に流入する。この冷却液は、途中迂回部材３６で遮られるまでの点線で示すｂの領域では、各ブロック１０内では、矢印ハと反対方向の矢印二の方向に流れる。
次に、冷却液は、再び入口側流路４Ａ，４Ｂに流入し、点線で示すｃの領域では、各ブロック１０内では、再び矢印ハの方向に流れ、出口側流路５を経て集合流路９に流れる。

実施の形態１での冷却液は、入口側流路４Ａ，４Ｂ、各ブロック１０の内部及び出口側流路５の順序で、並列に流れる。
これに対して、この実施の形態２での冷却液は、入口側流路４Ａ，４Ｂ、各ブロック１０の内部、出口側流路５、各ブロック１０の内部、入口側流路４Ａ，４Ｂ、各ブロック１０の内部及び出口側流路５の順序で迂回して流れる。

従って、実施の形態１と比較して実施の形態２では、アレイアンテナに流れる流量が同じ場合には、一つのブロック１０の内部に流れる流速が約３倍となり、それだけ冷却液とモジュールとの間での熱伝達係数が大きくなり、モジュールの冷却効率が高い。

なお、上記実施の形態では、入口側流路４Ａ，４Ｂ、出口側流路５に迂回部材３６を一つずつ設けたが、例えば２つずつ設けることで、冷却液の迂回回数を増やし、冷却液の流速をそれだけ増大させるようにしてもよい。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示すアレイアンテナにおいてブロック１３を一部抜き取った状態での正面図である。
この実施の形態では、入口側流路１４、出口側流路１５を画成する各隔壁３３には、入口側流路１４、出口側流路１５に連通する連通孔７が形成されている。各連通孔７は、一列に等分間隔で形成されている。
各ブロック１３は、上下とも段差形状の鍔部１６を有しており、上下の隣接したブロック１３の鍔部１６同士は、組み合わされている。
他の構成は、実施の形態１と同じであり、また冷却液は実施の形態１と同じく、入口側流路１４、各ブロック１３の内部及び出口側流路１５の順序で、並列に流れる。

この実施の形態によるアレイアンテナによれば、ブロック１３の鍔部１６を段差形状にし、隣接した鍔部１６同士を組み合わせることにより、各隔壁３３には連通孔７を一列に配設することが可能となり、それだけ入口側流路１５及び出口側流路１６の幅（図４において上下方向）の寸法を縮小することができ、アレイアンテナを小型化することができる。

なお、上記各実施の形態では、電子機器としてアレイアンテナを用いた場合について説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、他の例えば実装された電子部品の冷却のために冷却液が供給されるカードを複数実装した電子機器であってもよい。
また、冷媒としてエチレングリコール水溶液を用いたが、他の液体でもよいし、また気体でもよい。

この発明の実施の形態１によるアクティブフェーズドアレイアンテナを示す斜視図である。 図１の枠体を示す正面図である。 この発明の実施の形態２によるアクティブフェーズドアレイアンテナの枠体を示す正面図である。 この発明の実施の形態３によるアクティブフェーズドアレイアンテナにおいて一部ブロックを抜き取った状態での正面図である。 従来のアクティブフェーズドアレイアンテナの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 枠体、２ 冷却液入口部、３ 冷却液出口部、４Ａ，４Ｂ，１４ 入口側流路、５，１５ 出口側流路、７ 連通孔、８ 分配流路、９ 集合流路、１０，１３ ブロック、１１，１６ 鍔部、３３ 隔壁、３４ 流入孔、３５ 流出孔、３６ 迂回部材。

Claims (3)

1. 冷媒を内部に流入する入口側流路、この入口側流路と並行して形成され前記冷媒を外部に流出する出口側流路、前記入口側流路と前記出口側流路との間に形成された複数の隔室、前記入口側流路の端部を連結し流入した前記冷媒を各前記入口側流路に分配する分配流路及び前記出口側流路の端部を連結し流出した前記冷媒を集合する集合流路を有する枠体と、
   各前記隔室内にそれぞれ一列に収納されそれぞれの内部に複数のエレクトロニクスモジュールが実装された複数のブロックとを備え、
   前記枠体の前記隔室を区画する隔壁には、前記入口側流路、前記出口側流路に連通した複数の連通孔が形成されており、
   前記隔壁に接合した各前記ブロックには、前記連通孔と連通し前記冷媒を内部に流入する流入孔と、前記連通孔と連通し前記モジュールを冷却した冷媒を外部に流出する流出孔が形成されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記入口側流路及び前記出口側流路には、前記冷媒の流れを途中遮り前記冷媒を迂回させる迂回部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 各前記隔壁には、前記分配流路から前記集合流路に向かって一列に並んだ前記連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。

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