JP2746938B2 - 電源回路基板用冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子計算機等の電源回路基板を冷却する電源
回路基板用冷却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、電源回路を冷却するには電源回路用基板の下方
に配置されたファンによって強制的に冷却させる方法が
採られていた。ところが近年、電子回路の高集積化が進
むにつれて消費電力が増大し大容量の電源回路が必要に
なってきており、この大容量の電源回路を強制空冷によ
って冷却するためにはヒートシンクを大型化させ、しか
もファンの風量を増大させなければならない。このヒー
トシンクのために装置を小型化できず、また、ファンの
容量を増大させると騒音が大きくなり、騒音規制を満足
させることができなくなるため防音構造を採用しなけれ
ばならなくなる。このため、強制空冷方式に代わり液冷
方式が採用されるようになってきた。この種の冷却構造
は第５図に示すように構成されている。

第５図は従来の冷却装置を示す側断面図で、同図にお
いて、１は電源回路基板としての電源回路部実装モジュ
ールで、この電源回路部実装モジュール１は収納容器２
の底部に設けられたコネクタ３に挿着されている。前記
収納容器２は金属によって形成され、その内部には非腐
食性，非解離性の溶液であるフルオロカーボン等からな
る冷媒液４が封入されている。５は前記冷媒液４を冷却
するための熱交換器で、この熱交換器５は水もしくはそ
の他の冷媒が流され冷却されるように構成されており、
冷却部5aが収納容器２内における前記冷媒液４で満たさ
れていない上部空間に配置され、前記収納容器２の上部
に収納容器２と一体的に取付けられている。すなわち、
前記電源回路部実装モジュール１が発する熱は冷媒液４
に伝わり、これによって加熱された冷媒液４が収納容器
２内で気化される。この気化された冷媒液４は前記熱交
換器５によって吸熱され凝縮されて再び液体に戻る。こ
の動作を繰り返して電源回路部実装モジュール１が冷却
されることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、このように構成された従来の電源回路用冷
却装置においては、収納容器２の蓋体（図示せず）等の
パッキン部から侵入した外気等の非凝縮性ガスや、収納
容器２内に挿着される各部材から発する非凝縮性ガスが
熱交換器５の周囲に濃縮されて溜り易く、この非凝縮性
ガスが冷媒液４の凝縮を妨げるため時間と共に冷却効率
が低下されるという欠点があった。また、熱交換器５を
冷媒液４中に浸漬させれば、冷媒液４中の不純物含有量
に依存せずに冷却能力を安定させることができるが、冷
却部5aの表面積が小さく冷媒液４全体を冷却することが
できないために、冷媒液４の上方に配置した場合に較べ
て冷却効率が劣るという問題があった。また、収納容器
２と熱交換器５とが一体型となっているため、保守時に
は熱交換器５内に流す冷媒液を一旦停止させ冷媒配管等
を取り外さなければならず、作業が複雑で時間が多くか
かり過ぎる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電源回路基板用冷却装置は、電源回路用
基板が回路面を水平にして内蔵されかつ第一の冷媒が封
入される冷却容器の上部に容器内へ臨み第一の冷媒と接
する冷却用フィンを設け、前記冷却容器の上部内面に電
源回路の高発熱部材を密接させて取付けると共に、冷媒
流路を有し第二の冷媒によって冷却される冷却板を前記
容器の上面に密接させて取付けたものである。また、電
源回路用基板が回路面を垂直にして内蔵されかつ第一の
冷媒が封入される冷却容器の上部に容器内へ臨み第一の
冷媒と接する冷却用フィンを設け、前記冷却容器の側部
内面に電源回路の高発熱部材を密接させて取付けると共
に、冷媒流路を有し第二の冷媒によって冷却される冷却
板を前記容器の上面および前記高発熱部材と対応する外
側面にそれぞれ密接させて取付けたものである。

〔作 用〕

電源回路基板はその熱が第一の冷媒を介して冷却用フ
ィンに伝わり、冷却用フィンから冷却板を介して冷却板
内の第二の冷媒に伝導され冷却される。また、冷却容器
における冷却板により冷却される部位に高発熱部材が密
接されるから、高発熱部材を冷却するにあたり熱抵抗が
低減される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図によって
詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の発明に係る電源回路基板用冷
却装置を示す断面図、第２図は第１図中II−II線断面図
である。これらの図において前記第５図で説明したもの
と同一もしくは同等部材については同一符号を付し、こ
こにおいて詳細な説明は省略する。これらの図におい
て、11は冷却容器としての密封容器で、この密封容器11
は金属によって形成されており、上部には容器内に突出
された冷却フィン11aが一体に設けられ、上面には後述
する冷却板が密接される平坦面（図示せず）が形成され
ている。また、この密封容器11内には電源回路基板とし
てのDC−DCコンバータモジュール12が密封容器11の内側
部に設けられたコネクタ３に挿着されて回路面を水平に
して配置され、冷媒液４が前記冷却フィン11aと接する
量をもって封入されている。前記冷媒液４が本発明に係
る第一の冷媒を構成している。13は前記DC−DCコンバー
タモジュール12の高発熱部材たる二次整流ダイオード
で、この二次整流ダイオード13はその熱伝達面13aを前
記密封容器11の上部内面に密接させて取付けられてい
る。14は密封容器11の上部を冷却し冷媒液４から熱伝達
された冷却フィン11aを冷却するためのコールドプレー
トで、黄銅等の熱伝導性の高い金属によって形成されて
いる。また、このコールドプレート14の内部には水等の
冷媒15が流される冷媒流路14aが一体に形成され、かつ
下面には密封容器11と密接される平坦面（図示せず）が
形成されており、取付けねじ16によって密封容器11上に
固定されている。前記冷媒15が本発明に係る第二の冷媒
を構成している。

このように構成された電源回路基板用冷却装置におい
てはDC−DCコンバータモジュール12の熱は冷媒液４に伝
わり、冷媒液４から冷却フィン11aおよびコールドプレ
ート14を介してコールドプレート14内を流れる冷媒15に
伝達されることになり、DC−DCコンバータモジュール12
が冷却されることになる。また、前記二次整流ダイオー
ド13はその熱が熱伝達面13aから密封容器11の上部およ
びコールドプレート14に伝導されることになり、冷媒液
４を介すことなく直接冷却される。また、第３図は本発
明の第２の発明に係る電源回路基板用冷却装置を示す断
面図、第４図は第３図中IV−IV線断面図で、これらの図
において前記第１図および第２図で説明したものと同一
もしくは同等部材については同一符号を付し、ここにお
いて詳細な説明は省略する。これらの図においてはDC−
DCコンバータモジュール12は密封容器11内に回路面を垂
直にして配置されており、二次整流ダイオード13はその
熱伝達面13aを密封容器11の側部内面に密接させて取付
けられている。17は前記二次整流ダイオード13が取付け
られた密封容器11の側部を冷却するための第二のコール
ドプレートで、この第二のコールドプレート17は前記コ
ールドプレート14と同様にして黄銅等の金属からなり、
内部に冷媒流路（図示せず）が一体に形成され、かつ下
面には密封容器11の側面と密接される平坦面（図示せ
ず）が形成されており、取付けねじ18によって密封容器
11の側部に固定されている。また、この第二のコールド
プレート17は密封容器11の上部に配置されたコールドプ
レート14にホース19を介して直列に接続されている。

このように構成された電源回路基板用冷却装置におい
ても前記第１図および第２図に示した電源回路基板用冷
却装置と同様にしてDC−DCコンバータモジュール12の熱
は冷媒液４に伝わり、冷媒液４から主に冷却フィン11a
およびコールドプレート14を介してコールドプレート14
内を流れる冷媒15に伝達されることになり、DC−DCコン
バータモジュール12が冷却されることになる。また、二
次整流ダイオード13はその熱が熱伝達面13aから密封容
器11の側部および第二のコールドプレート17に伝導され
ることになり、冷媒液４を介すことなく直接冷却され
る。

したがって、二次整流ダイオード13は密封容器11にお
けるコールドプレート14および第二のコールドプレート
17によって冷却される部位に密接されるため、熱抵抗が
低減され効率よく冷却され、かつ冷却フィン11aによっ
て冷媒液４が直接冷却されるから安定した冷却を行なう
ことができる。また、冷却フィン11aを冷媒液４との接
触面積が電源容量に応じた適正な面積となるよう形成す
ることができるから、効率よく冷却を行なうことができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の第１の発明に係る電源回
路基板用冷却装置は、電源回路用基板が回路面を水平に
して内蔵されかつ第一の冷媒が封入される冷却容器の上
部に容器内へ臨み第一の冷媒と接する冷却用フィンを設
け、前記冷却容器の上部内面に電源回路の高発熱部材を
密接させて取付けると共に、冷媒流路を有し第二の冷媒
によって冷却される冷却板を前記容器の上面に密接させ
て取付け、また、本発明の第２の発明に係る電源回路基
板用冷却装置は、電源回路用基板が回路面を垂直にして
内蔵されかつ第一の冷媒が封入される冷却容器の上部に
容器内へ臨み第一の冷媒と接する冷却用フィンを設け、
前記冷却容器の側部内面に電源回路の高発熱部材を密接
させて取付けると共に、冷媒流路を有し第二の冷媒によ
って冷却される冷却板を前記容器の上面および前記高発
熱部材と対応する外側面にそれぞれ密接させて取付けた
ため、電源回路基板はその熱が第一の冷媒を介して冷却
用フィンに伝わり、冷却用フィンから冷却板を介して冷
却板内の第二の冷媒に伝導され冷却される。また、冷却
容器における冷却板により冷却される部位に高発熱部材
が密接されるから、高発熱部材を冷却するにあたり熱抵
抗が低減される。したがって、高発熱部材が効率よく冷
却されることになり、かつ冷却用フィンによって第一の
冷媒が直接冷却されるから安定した冷却を行なうことが
できる。また、冷却用フィンと第一の冷媒との接触面積
を電源容量からの熱解析計算に基づいて冷却能力に合致
した適正な面積に設計し得るから、効率のよい冷却装置
を得ることができる。さらにまた、冷却容器と冷却板と
が別体に形成されているため、冷却板に流される第二の
冷媒を一旦停止させたり、冷却板の配管を取り外すこと
なく着脱することができるから保守作業が簡略化され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の発明に係る電源回路基板用冷却
装置を示す断面図、第２図は第１図中II−II線断面図、
第３図は本発明の第２の発明に係る電源回路基板用冷却
装置を示す断面図、第４図は第３図中IV−IV線断面図、
第５図は従来の冷却装置を示す側断面図である。 ４……冷媒液、11……密封容器、11a……冷却フィン、1
2……DC−DCコンバータモジュール、13……二次整流ダ
イオード、14……コールドプレート、14a……冷媒流
路、15……冷媒、17……第二のコールドプレート。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源回路用基板が回路面を水平にして内蔵
   されかつ第一の冷媒が封入される冷却容器の上部に容器
   内へ臨み第一の冷媒と接する冷却用フィンを設け、前記
   冷却容器の上部内面に電源回路の高発熱部材を密接させ
   て取付けると共に、冷媒流路を有し第二の冷媒によって
   冷却される冷却板を前記容器の上面に密接させて取付け
   たことを特徴とする電源回路基板用冷却装置。
2. 【請求項２】電源回路用基板が回路面を垂直にして内蔵
   されかつ第一の冷媒が封入される冷却容器の上部に容器
   内へ臨み第一の冷媒と接する冷却用フィンを設け、前記
   冷却容器の側部内面に電源回路の高発熱部材を密接させ
   て取付けると共に、冷媒流路を有し第二の冷媒によって
   冷却される冷却板を前記容器の上面および前記高発熱部
   材と対応する外側面にそれぞれ密接させて取付けたこと
   を特徴とする電源回路基板用冷却装置。