JP2519959B2 - 電子機器冷却装置 - Google Patents

電子機器冷却装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は素子の実装密度が高くかつ小型にしなければ
ならない航空機用電子機器や高速コンピューターなどの
電子機器の冷却装置に関する。
〔従来の技術〕
従来から電子機器の小型化、高速化の要求に対して機
器が発する熱の除却の問題が発生した。これに対する有
効な方法として、機器内に液体を循環させ発生した熱を
機器外部へ運び出し放熱させることが行なわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこのような液体冷却装置は液体循環用ポンプと
それを駆動するモーター、その為の電力が必要となり、
小型な装置には不向きであるとともに信頼性、電力省
費、ノイズの点で好ましくない。
本発明の目的はこのような問題を解決し、小型の機器
にも利用できる冷却装置を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
この目的を達成するために、本発明による冷却装置で
は、冷却すべき機器、放熱器又は冷却用熱交換器、およ
び流れを一方向にする２個の逆止弁を含む循環流路と、
機器内の発熱素子からの熱で駆動される熱駆動ポンプ、
該熱駆動ポンプの冷却用の放熱器又は冷却用熱交換器を
含む循環流路があり、２つの循環流路は互いに圧力伝達
装置を介して連結されていることを特徴とする。
〔実施例〕
第１図は本発明による冷却装置の一実施例である。銅
のような熱伝導度の高い材料で作られた、集熱板１の上
には電気絶縁シートで絶縁された電源部用パワートラン
ジスタ２が５ヶ取付けてあり、集熱板１の上部は熱駆動
ポンプＰの加熱部の凹部３を兼ねている。パワートラン
ジスタ３の熱は集熱板１によって凹部３に集まり、内部
の液体の一部を気化させ蒸気泡を作り気・液交換室４内
へ成長させる。これによって気・液交換室内の液体が成
長した気泡容積分だけ１次側吐出逆止弁５を開いて１次
側出口配管６へ排出される。この時１次側吸込み逆止弁
７は閉じていて、気泡容積分の液体は圧力伝達装置８の
ダイヤフラムを上方へ突出させる。次に成長した気泡が
気液交換室内で冷やされて消滅すると、１次側吐出逆止
弁５が閉じ、１次側吸込み逆止弁７が開き第１放熱器９
によって冷された液体が１次側入口配管10を通って、熱
駆動ポンプＰの気・液交換室４内へ導入される。それと
ともに上方へ突出していたダイヤフラムは元の状態へも
どる。このようにして熱駆動ポンプＰを含む１次側循環
流路内の液体はパワートランジスターが発した熱を外部
の１次側放熱器９へ運び出しながら流路を循環するとと
もに圧力伝送装置８のダイヤフラムを動かしている。一
方ダイヤフラム８が上方に突出することによって２次側
循環流路では内部の液体が２次側吐出逆止弁11を開くと
ともに２次側吸込み逆止弁12を閉じ、２次側出口管13か
ら２次側放熱器14へダイヤフラム突出容積分だけ押出さ
れる。そして圧力伝達装置のダイヤフラムがもとの状態
にもどると、液体は電子機器内集熱部15から連結用ゴム
チューブ18、２次側入口管16を通って２次側吸込逆止弁
12を開きもどってくる。このようにして電子機器内部の
熱が２次側循環流路の液体によって２次側放熱器14へ運
ばれ、外部へ放熱される。ウォターハンマー防止逆止弁
17は２次側循環流路の両逆止弁の外側に電子機器内集熱
部15と並列に設置され逆止弁の開閉路に生じるウォター
ハンマーを緩和する。ウォターハンマー防止逆止弁は循
環流路が長い場合に有効であり、熱駆動ポンプを含む１
次側にも設置できる。しかしながら特に無くても冷却装
置としての動作は可能である。
循環流路が金属等の管で作られている場合は２次側循
環流路内にアキュムレーターが必要となるが流路の一部
にゴムや柔軟なプラスチックのパイプを使うことで代用
できる。また１次側流路と２次側流路内の液体の種類を
変えることができ１次側の液体を２次側のものよりより
気化しやすい液体を封入しておくと、ダイヤフラムはよ
り活発に動くようになる。
さらに熱駆動ポンプの特性から、電気機器消費電力が
使用に際し変化してもそれに応じて、消費電力の増加、
パワートランジスターの発熱増大、熱駆動ポンプ吐出量
増加、電子機器内２次側流路内の液体循環量の増加、と
いう変化が自動的に起こり、パワートランジスタ、電子
機器内温度の上昇をおさえる。なお第１図点線に囲まれ
た範囲が本発明装置の駆動部である。
また、１次側流路がダイヤフラムへ通じる流路は１次
側流路のどこに設置してもよいが熱駆動ポンプからの熱
をダイヤフラムに伝えにくくする為に１次側放熱器出口
とポンプの１次側吸込み逆止弁の間に設置することが望
ましい。
また２次側流路内の２次側方熱器の位置も２次側流路
内であればどこでも良いが、ダイヤフラムからの出口に
ある２次側吸込逆止弁と電子機器内集熱部の間に設置す
る方が放熱器出口からの冷えた液体を電子機器内部に供
給でき有利である。
第１図に示す実施例では、１次側循環流路と２次側循
環流路をダイヤフラムを介してつないでいるが、ダイヤ
フラムの代りに、第２図のように１次側循環路19と２次
側循環路20の間をＵ字形の管でつなぎ内部に１、２次側
液体より密度が大きくしかも混り合わない液体21を封入
することでもよいし、第３図のように１次側と２次側液
体の間に磁性流体22を封入し、永久磁石23により定位置
に保持するようなものでもよい。
第４図は本発明の別の実施例の斜視図で実際機器に応
用した例を示す。熱駆動ポンプからなる駆動部24、熱源
となる電源ユニット25とパワートランジスター26、１次
側放熱器27、１次側循環流路配管28で熱源と１次側放熱
システムを形成している。
２次側は２次側循環流路配管29によって、２次側放熱
器30から電子機器内集熱部31を経て駆動部へ至る２次側
放熱システムを形成している。電子機器内には第５図の
ようなプリント基板33が集熱部31と結合して多数設けら
れている。
第５図は高密度実装用に作られたプリント基板33を示
し、各電子素子32は銅のような熱伝導度の高い物質で作
られた、ブスバー34に接した状態でハンダ付けされ、こ
れにより各電子素子から発した熱がブスバー34に伝えら
れる。
第６図は第４図のプリント基板ガイド部分の断面図
で、熱良導体で作られた電子機器内集熱部31内のガイド
壁面にスプリング35によりブスバー34に押し付けられ、
熱を集熱部31に伝えている。集熱部内には循環流路36が
設けられて内部の循環液体が集熱部31の熱と外部へ運び
出す。
〔発明の効果〕
本発明による冷却装置は電源部等の発熱素子からの熱
で働く為余分な電力等エネルギー源は必要でなく、伝導
モーターを使っていないのでノイズ発生もなく、また小
型で構造が簡単な為に信頼性が高く、又小型の電子機器
にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電子機器冷却装置の一部断面の概
略全体図、 第２図は本発明による装置の２つの流路を作動的に連結
する別の手段を示す断面図、 第３図は更に別の手段を示す第２図と同様な図、 第４図は本発明による電子機器冷却装置の別の実施例を
示す一部切欠の斜視図、 第５図は電子素子を有するプリンと基板の一部の斜視
図、 第６図はプリント基板を電子機器内集熱部に結合した状
態を示す一部の断面図である。 Ｐ……熱駆動ポンプ、９、14、27、30……放熱器、15…
…冷却すべき機器、11、12……逆止弁。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷却すべき機器、放熱器又は冷却用熱交換
    器、および流れを一方向にする２個の逆止弁を含む循環
    流路と、機器内の発熱素子からの熱で駆動される熱駆動
    ポンプ、該熱駆動ポンプの冷却用の放熱器又は冷却用熱
    交換器を含む循環流路があり、２つの循環流路は互いに
    圧力伝達装置を介して連結されていることを特徴とする
    電子機器冷却装置。
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