JP3532801B2 - 液冷方式の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば航空機、船
舶等に搭載されるアレイ型空中線装置のように、同等の
発熱を有する多数のモジュールを有する電子機器に用い
られ、モジュールからの発熱を冷却し、その温度を均一
に制御する液冷方式の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の航空機、船舶等に搭載されるアレ
イ型空中線装置にあっては、同等の発熱を有する多数の
送受信モジュールが密集配置されており、冷却装置を用
いて各モジュールの発熱を冷却することで、それらの電
気的特性を良好に維持している。

【０００３】従来のアレイ型空中線装置で用いられる冷
却装置の全体構成を図１に示す。図１において、空中線
本体１には、多数のアンテナ素子１ａがアレイ状に配列
されている。各アンテナ素子１ａは個別に用意された送
受信モジュール１ｂに直接的に取り付けられている。こ
のため、送受信モジュール１ｂもアンテナ素子１ａと同
じくアレイ状に密集配置されている。

【０００４】送受信モジュール１ｂはアンテナ素子１ａ
の給電を行うため、発熱量が多く、しかも密集配置され
ていることから、空冷では放熱が追いつかない。さら
に、全モジュール１ｂの電気的特性を均一に維持するた
めには、全モジュール１ｂの温度を一定に維持しなけれ
ばならない。そこで、空中線本体１の内部に冷却液循環
パネルによる受熱器２を設け、この受熱器２を外部の冷
却器３とホース４ａ、４ｂで繋いで、冷却液を受熱器２
と冷却器３との間で循環させるようにした液冷システム
が採用されている。

【０００５】ところで、近年、アレイ型空中線装置で
は、高性能化を図るため、さまざまな工夫が試みられて
いるが、特に冷却装置に対しては、次のような要望が出
されている。

【０００６】モジュールの性能アップとコストダウンの
ために、モジュールの内部素子に要求される温度特性を
緩和できるように、各モジュールの温度をより均一かつ
一定になるように制御する。

【０００７】液冷方式では、配管が一部でも破損すると
冷却液を循環できなくなるため、構成を増やさずに冗長
系を組み込む。

【０００８】しかしながら、従来の液冷方式の冷却装置
では、構造的に上記の要望を満足させることが困難であ
った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の液冷方式の冷却装置では、同等の発熱を有する多数の
モジュールの温度制御に限界があること、及び冗長系を
組み込むことが困難であることなどの問題があった。

【００１０】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたもので、同等の発熱を有する多数のモジュールを配
置する電子機器に用いられ、前記モジュールからの発熱
を放熱する場合において、温度制御性能を向上させ、さ
らに冗長系を有する液冷方式の冷却装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、以下のような特徴的構成を有する。

【００１２】（１）同等の発熱を有する多数のモジュー
ルを密集配置する電子機器に用いられ、前記モジュール
からの発熱を放熱する液冷方式の冷却装置において、前
記多数のモジュールが取り付けられる１枚以上のコール
ドプレートと、前記１枚以上のコールドプレート中に冷
却液を媒体として循環させることで前記発熱を有する多
数のモジュールからの熱を受け取ってコールドプレート
外部に運ぶ熱輸送手段と、この熱輸送手段によりコール
ドプレート外部に輸送された熱を放熱する放熱手段とを
具備し、前記熱輸送手段は、前記コールドプレート中の
吸熱板に一方向に配列して埋設される複数の支管と、前
記複数の支管の両端にそれぞれ支管配列方向に沿って配
置される第１及び第２の内部分配管と、前記複数の支管
の両端にそれぞれ支管配列方向に沿って配置される第１
及び第２の内部集合管とを備え、前記支管を１本おき
に、第１の内部分配管及び第１の内部集合管、第２の内
部分配管及び第２の内部集合管に結合して、隣接支管同
士で互いに向きが逆になるように冷却液を流す第１及び
第２の冷却液内部循環系を形成し、前記第１及び第２の
冷却液内部循環系の冷却液入口と冷却液出口を各系の支
管流量特性が互いに相反する位置に設け、それぞれの入
口に冷却液を分配供給し、各出口からの冷却液を集合さ
せてコールドプレート外部に送り出すようにしたことを
特徴とする。

【００１３】（２）前記第１の冷却液内部循環系は、冷
却液入口を前記第１の内部分配管の一方端に設け、冷却
液出口を前記第１の内部集合管の前記入口とは逆側の端
に設けたＺ型であり、前記第２の冷却液内部循環系は、
冷却液入口を前記第２の内部分配管の一方端に設け、冷
却液出口を前記第２の内部集合管の前記入口とは逆側の
端に設けたＺ型であり、前記第１の冷却液内部循環系と
前記第２の冷却液内部循環系とで入口及び出口が互いに
逆側にあることを特徴とする。

【００１４】（３）前記第１の冷却液内部循環系は、冷
却液入口を前記第１の内部分配管の一方端に設け、冷却
液出口を前記第１の内部集合管の前記入口とは同一側の
端に設けたＵ型であり、前記第２の冷却液内部循環系
は、冷却液入口を前記第２の内部分配管の一方端に設
け、冷却液出口を前記第２の内部集合管の前記入口とは
同一側の端に設けたＵ型であり、前記第１の冷却液内部
循環系と前記第２の冷却液内部循環系とで入口及び出口
が互いに逆側にあることを特徴とする。

【００１５】（４）前記第１の冷却液内部循環系は、冷
却液入口を前記第１の内部分配管の一方端に設け、冷却
液出口を前記第１の内部集合管の前記入口とは逆側の端
に設けたＺ型であり、前記第２の冷却液内部循環系は、
冷却液入口を前記第２の内部分配管の一方端に設け、冷
却液出口を前記第２の内部集合管の前記入口とは同一側
の端に設けたＵ型であり、前記第１の冷却液内部循環系
と前記第２の冷却液内部循環系とで入口及び出口が互い
に同一側にあることを特徴とする。

【００１６】（５）前記第１の冷却液内部循環系は、冷
却液入口を前記第１の内部分配管の支管結合範囲中央に
設け、冷却液出口を支管結合範囲中央に設けたＣ型であ
り、前記第２の冷却液内部循環系は、冷却液入口を前記
第２の内部分配管の支管結合範囲中央に設け、冷却液出
口を前記第２の内部集合管の両端に設けたＴ型であり、
前記第１の冷却液内部循環系と前記第２の冷却液内部循
環系とで入口及び出口が互いに逆側にあることを特徴と
する。

【００１７】（６）前記熱輸送手段は、前記第１及び第
２の冷却液内部循環系の管圧が互いに等しくなるように
したことを特徴とする。

【００１８】（７）前記熱輸送手段は、前記第１及び第
２の冷却液内部循環系のいずれか一方の冷却液循環を選
択的に停止し、他方の冷却液循環を継続して行う循環系
選択手段を備えることを特徴とする。

【００１９】（８）前記熱輸送手段は、前記コールドプ
レートが複数枚あるとき、前記複数枚のコールドプレー
トの両端にそれぞれコールドプレート配列方向に沿って
配置される第１及び第２の外部分配管と、前記複数枚の
コールドプレートの両端にそれぞれコールドプレート配
列方向に沿って配置される第１及び第２の外部集合管と
を備え、前記コールドプレートを１枚おきに、第１の外
部分配管及び第１の外部集合管、第２の外部分配管及び
第２の外部集合管に結合して、隣接コールドプレート同
士で互いに向きが逆になるように冷却液を流す第１及び
第２の冷却液外部循環系を形成し、前記第１及び第２の
冷却液外部循環系の冷却液入口と冷却液出口を各系のコ
ールドプレート流量特性が互いに相反する位置に設け、
それぞれの入口に冷却液を分配供給し、各出口からの冷
却液を集合させて送り出すようにしたことを特徴とす
る。

【００２０】（９）コールドプレートの冷却液循環構造
としては、内部吸熱板に一方向に配列して埋設される複
数の支管と、前記複数の支管の両端にそれぞれ支管配列
方向に沿って配置される第１及び第２の内部分配管と、
前記複数の支管の両端にそれぞれ支管配列方向に沿って
配置される第１及び第２の内部集合管とを具備し、前記
支管を１本おきに、第１の内部分配管及び第１の内部集
合管、第２の内部分配管及び第２の内部集合管に結合し
て、隣接支管同士で互いに向きが逆になるように冷却液
を流す第１及び第２の冷却液内部循環系を形成し、前記
第１及び第２の冷却液内部循環系の冷却液入口と冷却液
出口を各系の支管流量特性が互いに相反する位置に設
け、それぞれの入口に冷却液を分配供給し、各出口から
の冷却液を集合させて外部に送り出すようにしたことを
特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図２乃至図１３を参照して
本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【００２２】図２は図１に示したアレイ型空中線装置に
用いられる液冷方式冷却装置の全体構成を示すものであ
る。

【００２３】図２において、冷却器３は、液ポンプ３
ａ、冷却液タンク３ｂ、流量調整用の弁３ｃによる冷却
液循環サイクル系と、圧縮機３ｄ、凝縮器３ｅ、膨張弁
３ｆにより冷媒を循環させる冷凍サイクル系とを備え、
両循環サイクル系を熱交換器３ｇで結合している。

【００２４】一方、空中線本体１には、図３に示す受熱
器２が設けられる。この受熱器２は、受熱部として機能
するコールドプレート２ａを複数枚並列に配置し、各コ
ールドプレート２ａの上端部及び下端部に、各コールド
プレート２ａへ冷却液を分配供給する一対の外部分配管
２ｂ、２ｅと各コールドプレート２ａからの冷却液を集
合させる一対の外部集合管２ｃ、２ｄを架設したもので
ある。一対の外部分配管２ｂ、２ｅ及び一対の外部集合
管２ｃ、２ｄは、それぞれ分配器２ｆ、集合器２ｇと結
合され、さらにホース４ａ、４ｂを通じて冷却器３の冷
却液循環サイクル系クイックディスコネクト３ｈ、３ｉ
に結合される。

【００２５】上記コールドプレート２ａの表面には、長
手方向に沿って互いに同等の発熱を有する多数のモジュ
ール１ｂが装着される。各コールドプレート２ａには、
詳細は後述するが、図４に示すように、長手方向に冷却
液を流す多数の支管２１が埋設された吸熱板２２と、こ
の吸熱板２２の長手方向両側に配置され、各支管２１を
交互に束ねてそれぞれ上記一対の外部分配管２ｂ及び一
対の外部集合管２ｃに結合する一対の内部分配管２３、
２４及び一対の内部集合管２５、２６が埋設されてい
る。

【００２６】すなわち、各コールドプレート２ａに対
し、外部分配管２ｂ、２ｅから内部分配管２３、２４に
冷却液を送り込み、支管２１を通じて内部集合管２５、
２６に集められた冷却液を外部集合管２ｃ、２ｄに流す
ことにより、冷却液循環サイクル系がループ形成され
る。空中線本体１側において、モジュール１ｂからの発
熱はコールドプレート２ａに熱伝達され、さらに内部の
支管２１を流れる冷却液に熱伝達される。この冷却液に
伝達された熱は、冷却器３側の冷却液循環サイクル系に
より熱交換器３ｇに送られ、ここで冷凍サイクル系と熱
交換され、冷凍サイクル系により最終的に外気と熱交換
して放熱される。

【００２７】冷凍サイクルの原理は、家庭で使われてい
る冷蔵庫の原理と同じである。圧縮機３ｄで圧縮された
冷媒は凝縮器３ｅを通って液化する。液化された冷媒
は、膨張弁３ｆを通ることで流量が調整される。冷媒は
熱交換器（蒸発器）３ｇを通過すると気化し、その際、
熱を奪うことで冷却する。気化した冷媒は、圧縮機３ｄ
へと戻る。

【００２８】以上のように、上記構成における液冷方式
の冷却装置では、コールドプレート２ａ内の支管２１に
内部分配管２３、２４及び内部集合管２５、２６を介し
て冷却器３で冷却された液を循環させ、その表面に装着
されたモジュール１ｂの発熱を冷却液で吸収する熱交換
機能を実現している。

【００２９】上記構成による液冷方式の冷却装置におい
て、以下に本発明の特徴となるコールドプレート２ａの
詳細について説明する。

【００３０】まず、図５を参照して、コールドプレート
２ａの支管と内部分配管と内部集合管の関係について説
明する。尚、図５において、Ｖi は分配管入口速度、Ｖ
0 は集合管出口速度、Ｖ1(x) は分配管局所速度、Ｖ2
(x) は集合管局所速度、Ｐ1(x)は分配管局所圧力、Ｐ2
(x) は集合管局所圧力、Ａ1 は分配管断面積、Ａ2 は集
合管断面積、ａは支管断面積、Ｌは分配管及び集合管の
長さ、ｌは支管ピッチ、ｑn は支管流量を示している。

【００３１】支管２１を流れる冷却液の流量ｑn は、以
下に示す分配管の式（１）と集合管の式（２）及び支管
の流量の式（３）の連立微分方程式を差分法により数値
的に求めることができる。

【００３２】

【数１】

【００３３】次に、コールドプレート２ａにおける冷却
液の分配と流し方に関する考察結果について、図６、図
７、図８、図９を参照して説明する。尚、これらの図に
おいて、（ａ）はコールドプレート２ａ内の配管構成、
（ｂ）はその温度及び流量特性を示している。但し、各
図（ａ）では、紙面の都合上、プレートの長さ寸法を無
視して示している。

【００３４】図６（ａ）に示すコールドプレート２ａ
は、吸熱板２２の図中上側に分配管２３を、下側に集合
管２５を各１本づつ配置し、分配管２３と集合管２５の
間を吸熱板２２中に埋設された多数の支管２１で結合し
て構成され、分配管２３の図中左側を冷却液の入口、集
合管２５の図中右側を冷却液の出口としている。この場
合、冷却液全体の流れ方がＺ字型を成すことから、これ
をＺ型とする。

【００３５】Ｚ型の場合は、図６（ｂ）に示すように、
分配管２３の入口から遠ざかるに従って、支管２１を流
れる流量が増大する。したがって、コールドプレート表
面温度は、流量に反比例して温度が下降することにな
る。

【００３６】図７（ａ）に示すコールドプレート２ａ
は、図６（ａ）の場合と同様の配管構成となっている
が、分配管２３の図中左側を冷却液の入口、集合管２５
の図中左側を冷却液の出口としている。この場合、冷却
液全体の流れ方がＵ字型を成すことから、これをＵ型と
する。

【００３７】Ｕ型の場合は、図７（ｂ）に示すように、
分配管２３の入口から遠ざかるに従って、支管２１を流
れる流量が減少する。したがって、コールドプレート表
面温度は、流量に反比例して温度が上昇することにな
る。

【００３８】図８（ａ）に示すコールドプレート２ａ
は、図６（ａ）の場合と同様の配管構成となっている
が、分配管２３の図中中央を冷却液の入口、集合管２５
の図中中央を冷却液の出口としている。この場合、冷却
液全体の流れ方がＵ型を左右対称に配置したものと同じ
になる。これをＣ型とする。

【００３９】Ｃ型の場合は、図８（ｂ）に示すように、
Ｕ型に対してコールドプレート表面温度の上昇を半分に
することができる。

【００４０】図９（ａ）に示すコールドプレート２ａ
は、図６（ａ）の場合と同様の配管構成となっている
が、分配管２３の図中中央を冷却液の入口、集合管２５
の図中左右両方を冷却液の出口としている。この場合、
冷却液全体の流れ方がＺ型を左右対称に配置したものと
同じになる。これをＴ型とする。

【００４１】Ｔ型の場合は、図９（ｂ）に示すように、
Ｚ型に対してコールドプレート表面温度上昇を半分にす
ることができる。

【００４２】以上のことからわかるように、Ｕ型、Ｚ
型、Ｃ型、Ｔ型のいずれも、冷却液の入口から遠ざかる
に従って、モジュールの発熱を吸収して冷却液温度が上
昇することにより、コールドプレート表面温度が上昇す
ることになる。

【００４３】以上の考察の基に、本発明に係るコールド
プレート２ａについて、図１０、図１１、図１２、図１
３を参照して説明する。尚、これらの図において、
（ａ）は図４に示した一対の内部分配管２３、２４及び
一対の内部集合管２５、２６を有するコールドプレート
２ａ内の配管構成、（ｂ）はその温度及び流量特性を示
している。但し、各図（ａ）では、紙面の都合上、プレ
ートの長さ寸法を無視して示している。

【００４４】第１の実施形態として、図１０（ａ）に示
すコールドプレート２ａは、図６（ａ）に示したＺ型配
管構成を２組用い、内部分配管２３と内部集合管２５に
よる第１のＺ型配管部と内部分配管２４と内部集合管２
６による第２のＺ型配管部とで各支管２１を交互に逆流
させるようにしたもので、これをＺ＊Ｚ型とする。Ｚ型
は、前述のように、分配管２３の入口から遠ざかるに従
って支管２１を流れる流量が増大する。コールドプレー
ト表面温度は流量に反比例して上昇するから、第１のＺ
型配管部と第２のＺ型配管部により各支管２１を交互に
逆流させると、図１０（ｂ）に示すように各配管部で流
量特性が互いに逆特性となるため、コールドプレート２
ａの表面温度は均熱化されるようになる。

【００４５】第２の実施形態として、図１１（ａ）に示
すコールドプレート２ａは、図７（ａ）に示したＵ型配
管構成を２組用い、内部分配管２３と内部集合管２５に
よる第１のＵ型配管部と内部分配管２４と内部集合管２
６による第２のＵ型配管部とで各支管２１を交互に逆流
させるようにしたもので、これをＵ＊Ｕ型とする。Ｕ型
は、前述のように、分配管２３の入口から遠ざかるに従
って支管２１を流れる流量が減少する。コールドプレー
ト表面温度は流量に反比例して上昇するから、第１のＵ
型配管部と第２のＵ型配管部により各支管２１を交互に
逆流させると、図１１（ｂ）に示すように各配管部で流
量特性が互いに逆特性となるため、コールドプレート２
ａの表面温度は均熱化されるようになる。

【００４６】第３の実施形態として、図１２（ａ）に示
すコールドプレート２ａは、図６（ａ）に示したＺ型配
管構成と図７（ａ）に示したＵ型配管構成を組み合わ
せ、内部分配管２３と内部集合管２５によるＺ型配管部
と内部分配管２４と内部集合管２６によるＵ型配管部と
で各支管２１を交互に逆流させるようにしたもので、こ
れをＺ＊Ｕ型とする。勿論、内部分配管２３と内部集合
管２５によりＵ型配管部を構成し、内部分配管２４と内
部集合管２６によりＵ型配管部を構成し、各配管部で各
支管２１を交互に逆流させるようにして、Ｕ＊Ｚ型とし
てもよい。これらの場合、Ｕ型配管部とＺ型配管部によ
り各支管２１を交互に逆流させると、図１２（ｂ）に示
すようにＵ型とＺ型で流量特性が互いに逆特性となるた
め、コールドプレート２ａの表面温度は均熱化されるよ
うになる。

【００４７】第４の実施形態として、図１３（ａ）に示
すコールドプレート２ａは、図８（ａ）に示したＣ型配
管構成と図９（ａ）に示したＴ型配管構成を組み合わ
せ、内部分配管２３と内部集合管２５によるＴ型配管部
と内部分配管２４と内部集合管２６によるＣ型配管部と
で各支管２１を交互に逆流させるようにしたもので、こ
れをＴ＊Ｃ型とする。勿論、内部分配管２３と内部集合
管２５によりＣ型配管部を構成し、内部分配管２４と内
部集合管２６によりＴ型配管部を構成し、各配管部で各
支管２１を交互に逆流させるようにして、Ｃ＊Ｔ型とし
てもよい。これらの場合、Ｃ型配管部とＴ型配管部によ
り各支管２１を交互に逆流させると、図１３（ｂ）に示
すようにＣ型、Ｔ型で流量特性が互いに逆特性となるた
め、コールドプレート２ａの表面温度は均熱化されるよ
うになる。

【００４８】ここで、図１０乃至図１３の各（ａ）に示
す構成において、内部分配管２３、２４の各冷却液入口
は分配結合器２７を通じて外部分配管２ｂ、２ｅのいず
れか一方、または両方に接続し、内部集合管２５、２６
の冷却液出口は集合結合器２８（図１３のＴ型配管構造
の場合は一次集合結合器２８及び二次集合結合器２９）
を通じて外部集合管２ｃ、２ｄのいずれか一方、または
両方に接続する。これにより、２つの配管部は共に稼働
状態となる。

【００４９】但し、図１０乃至図１３の各（ａ）に示す
構成においては、コールドプレート内の内部分配管２３
と内部集合管２５による行きと内部分配管２４と内部集
合管２６による戻り（逆流）の流量を同じにして均熱化
するために、コールドプレート内の行きの系と戻り（逆
流）の系とで圧力損失を同じにする必要がある。

【００５０】そこで、上記の各実施形態において、各支
管２１を全て同一の径とし、内部分配管２３、２４及び
内部集合管２５、２６も全て同一の径とすれば、分配結
合器２７から分配管２３、２４までの各配管を同一の径
及び長さとし、各内部集合管２５、２６から集合結合器
２８（図１３の場合は二次集合結合器２９）までの各配
管を同一の径及び長さとする。これにより、配管の条件
が行きと戻りで同一になり、圧力損失も同じになる。

【００５１】ところで、液冷方式の場合、液漏れの不具
合はシステムダウンにつながる致命傷になる。かといっ
て、冷却系を二重（バックアップ）に持たせると、装置
全体が大型化してしまい、好ましくない。そこで、本発
明では、最も問題となるコールドプレートについて、構
成を増やさずに冗長系を持たせる。

【００５２】前述のように、空中線本体内部の受熱器２
には、均熱化の分配と流し方によるコールドプレート内
で行きの系と逆流（戻り）の系がある。そこで、一次分
配に三方弁等を操作して、どちらかの系を遮断して、生
き残れるようにする。この場合は、どちらかの系のみの
運用になるため、均熱化はできなくなる。従って、非常
時運用モードとして使用する。

【００５３】具体的に説明すると、分配／集合結合器２
７、２８の少なくともいずれか一方に、２つの配管部の
冷却液の流れを選択的に止める三方弁等の栓を設けてお
く。これにより、２つの配管部のいずれか一方で液漏れ
等の事故が発生した場合でも、その系統の冷却液の流れ
を遮断することができ、若干特性が劣化するが、継続し
てモジュールを冷却し、空中線を継続して稼働できるよ
うになる。

【００５４】さらに、分配結合器２７を外部分配管２
ｂ、２ｅの両方に接続し、集合結合器２８を外部集合管
２ｃ、２ｄの両方に接続した場合には、図２に示した分
配器２ｆ、集合器２ｇの少なくともいずれか一方に外部
分配管２ｂ、２ｅ、外部集合管２ｃ、２ｄの冷却液の流
れを選択的に止める栓を設けておけば、いずれか一方の
外部分配管、外部集合管に損傷が生じた場合でも、他方
の管によって全コールドプレート２ａに継続して冷却液
を流すことができる。

【００５５】ところで、上記の各実施形態は、コールド
プレート２ａの内部構造に本発明を適用したものである
が、本発明はコールドプレート２ａ間の温度差是正にも
適用可能である。

【００５６】すなわち、図６乃至図９において、支管２
１を一つのコールドプレート２ａに、内部分配管２３を
外部分配管２ｂに、内部集合管２５を外部集合管２ｄに
それぞれ置き換えて考えると、Ｕ型、Ｚ型、Ｃ型、Ｔ型
の配管構造が成立する。各配管構造において、冷却液の
入口から遠ざかるに従って、各コールドプレート２ａに
流れる冷却器の流量が変化するため、コールドプレート
２ａ間で温度差が生じることになる。

【００５７】そこで、図１０乃至図１３において、支管
２１を一つのコールドプレート２ａに、内部分配管２
３、２４を外部分配管２ｂ、２ｅに、内部集合管２５、
２６を外部集合管２ｃ、２ｄにそれぞれ置き換えて、Ｚ
＊Ｚ型、Ｕ＊Ｕ型、Ｚ＊Ｕ型またはＵ＊Ｚ型、Ｔ＊Ｃ型
またはＣ＊Ｔ型の一対の配管部を構成し、各配管部で互
いに隣接コールドプレート２ａ間で冷却液の流れの向き
が逆になるようにする。

【００５８】これらの構造がコールドプレート間の温度
差を是正し、均一化を実現できることは、図１０乃至図
１３の実施形態で説明したコールドプレート内部構造の
場合と同様である。

【００５９】また、冗長系のことに関しても、分配結合
器２７、集合結合器２８、２９を図２に示した分配器２
ｆ、集合器２ｇに置き換えてみれば、図１０乃至図１３
の実施形態で説明したコールドプレート内部構造の場合
と同様に結合することで、構成を増やさずに実現するこ
とができる。

【００６０】前記した如く、上記構成による液冷方式の
冷却装置によれば、空中線本体１内の受熱器２におい
て、複数のコールドプレート２ａを使用する場合に、コ
ールドプレート内部、コールドプレート間の温度差をな
くすことができ、これによって各コールドプレート２ａ
に取り付けられる全モジュールの温度を均一に維持する
ことができる。

【００６１】また、液冷方式で問題となる「液漏れに対
する冗長性」については、非常時運用モードでの使用と
なるが、最も問題となるコールドプレート内部、コール
ドプレート間について、構成を増やさずに実現すること
ができる。

【００６２】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、その他、同等の発熱を有する多数のモジュ
ールを配置する電子機器の冷却装置に適用する等、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形しても、同様に実
施可能であることはいうまでもない。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、同等の発
熱を有する多数のモジュールを配置する電子機器に用い
られ、前記モジュールからの発熱を放熱する場合におい
て、温度制御性能を向上させ、さらに冗長系を有する液
冷方式の冷却装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のアレイ型空中線装置で用いられる冷却
装置の全体構成を示す斜視図。

【図２】 本発明が適用されるアレイ型空中線装置用の
液冷方式冷却装置における全体構成を示す系統図。

【図３】 図２に示す冷却装置で用いられるコールドプ
レートに空中線系のモジュールを装着した状態を示す斜
視図。

【図４】 図３に示すコールドプレートの内部構造を示
す平面図。

【図５】 図４に示すコールドプレートの支管と内部分
配管と内部集合管の関係を説明するためのモデル図。

【図６】 Ｚ型配管構造を有するコールドプレートのモ
デルと特性を示す図。

【図７】 Ｕ型配管構造を有するコールドプレートのモ
デルと特性を示す図。

【図８】 Ｃ型配管構造を有するコールドプレートのモ
デルと特性を示す図。

【図９】 Ｔ型配管構造を有するコールドプレートのモ
デルと特性を示す図。

【図１０】 本発明の第１の実施形態として、Ｚ＊Ｚ型
配管構造を有するコールドプレートのモデルと特性を示
す図。

【図１１】 本発明の第２の実施形態として、Ｕ＊Ｕ型
配管構造を有するコールドプレートのモデルと特性を示
す図。

【図１２】 本発明の第３の実施形態として、Ｚ＊Ｕ型
配管構造を有するコールドプレートのモデルと特性を示
す図。

【図１３】 本発明の第４の実施形態として、Ｔ＊Ｃ型
配管構造を有するコールドプレートのモデルと特性を示
す図。

【符号の説明】

１…空中線本体 １ａ…アンテナ素子 １ｂ…送受信モジュール ２…受熱器 ２ａ…コールドプレート ２ｂ、２ｃ…外部分配管 ２ｄ、２ｅ…外部集合管 ２ｆ…分配器 ２ｇ…集合器 ２１…支管 ２２…吸熱板 ２３、２４…内部分配管 ２５、２６…内部集合管 ２７…分配結合器 ２８、２９…集合結合器 ３…冷却器 ３ａ…液ポンプ ３ｂ…冷却液タンク ３ｃ…逆流防止用弁 ３ｄ…圧縮機 ３ｅ…凝縮器 ３ｆ…膨張弁 ３ｇ…熱交換器 ３ｈ、３ｉ…クイックディスコネクト ４ａ、４ｂ…ホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−98144（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−274521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−224504（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−51213（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 1/28 H05K 7/20

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同等の発熱を有する多数のモジュールを
   密集配置する電子機器に用いられ、前記モジュールから
   の発熱を放熱する液冷方式の冷却装置において、 前記多数のモジュールが取り付けられる１枚以上のコー
   ルドプレートと、 前記１枚以上のコールドプレート中に冷却液を媒体とし
   て循環させることで前記発熱を有する多数のモジュール
   からの熱を受け取ってコールドプレート外部に運ぶ熱輸
   送手段と、 この熱輸送手段によりコールドプレート外部に輸送され
   た熱を放熱する放熱手段とを具備し、 前記熱輸送手段は、前記コールドプレート中の吸熱板に
   一方向に配列して埋設される複数の支管と、前記複数の
   支管の両端にそれぞれ支管配列方向に沿って配置される
   第１及び第２の内部分配管と、前記複数の支管の両端に
   それぞれ支管配列方向に沿って配置される第１及び第２
   の内部集合管とを備え、前記支管を１本おきに、第１の
   内部分配管及び第１の内部集合管、第２の内部分配管及
   び第２の内部集合管に結合して、隣接支管同士で互いに
   向きが逆になるように冷却液を流す第１及び第２の冷却
   液内部循環系を形成し、前記第１及び第２の冷却液内部
   循環系の冷却液入口と冷却液出口を各系の支管流量特性
   が互いに相反する位置に設け、それぞれの入口に冷却液
   を分配供給し、各出口からの冷却液を集合させてコール
   ドプレート外部に送り出すようにしたことを特徴とする
   液冷方式の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記第１の冷却液内部循環系は、冷却液
   入口を前記第１の内部分配管の一方端に設け、冷却液出
   口を前記第１の内部集合管の前記入口とは逆側の端に設
   けたＺ型であり、前記第２の冷却液内部循環系は、冷却
   液入口を前記第２の内部分配管の一方端に設け、冷却液
   出口を前記第２の内部集合管の前記入口とは逆側の端に
   設けたＺ型であり、前記第１の冷却液内部循環系と前記
   第２の冷却液内部循環系とで入口及び出口が互いに逆側
   にあることを特徴とする請求項１記載の液冷方式の冷却
   装置。
3. 【請求項３】 前記第１の冷却液内部循環系は、冷却液
   入口を前記第１の内部分配管の一方端に設け、冷却液出
   口を前記第１の内部集合管の前記入口とは同一側の端に
   設けたＵ型であり、前記第２の冷却液内部循環系は、冷
   却液入口を前記第２の内部分配管の一方端に設け、冷却
   液出口を前記第２の内部集合管の前記入口とは同一側の
   端に設けたＵ型であり、前記第１の冷却液内部循環系と
   前記第２の冷却液内部循環系とで入口及び出口が互いに
   逆側にあることを特徴とする請求項１記載の液冷方式の
   冷却装置。
4. 【請求項４】 前記第１の冷却液内部循環系は、冷却液
   入口を前記第１の内部分配管の一方端に設け、冷却液出
   口を前記第１の内部集合管の前記入口とは逆側の端に設
   けたＺ型であり、前記第２の冷却液内部循環系は、冷却
   液入口を前記第２の内部分配管の一方端に設け、冷却液
   出口を前記第２の内部集合管の前記入口とは同一側の端
   に設けたＵ型であり、前記第１の冷却液内部循環系と前
   記第２の冷却液内部循環系とで入口及び出口が互いに同
   一側にあることを特徴とする請求項１記載の液冷方式の
   冷却装置。
5. 【請求項５】 前記第１の冷却液内部循環系は、冷却液
   入口を前記第１の内部分配管の支管結合範囲中央に設
   け、冷却液出口を支管結合範囲中央に設けたＣ型であ
   り、前記第２の冷却液内部循環系は、冷却液入口を前記
   第２の内部分配管の支管結合範囲中央に設け、冷却液出
   口を前記第２の内部集合管の両端に設けたＴ型であり、
   前記第１の冷却液内部循環系と前記第２の冷却液内部循
   環系とで入口及び出口が互いに逆側にあることを特徴と
   する請求項１記載の液冷方式の冷却装置。
6. 【請求項６】 前記熱輸送手段は、前記第１及び第２の
   冷却液内部循環系の管圧が互いに等しくなるようにした
   ことを特徴とする請求項１記載の液冷方式の冷却装置。
7. 【請求項７】 前記熱輸送手段は、前記第１及び第２の
   冷却液内部循環系のいずれか一方の冷却液循環を選択的
   に停止し、他方の冷却液循環を継続して行う循環系選択
   手段を備えることを特徴とする請求項１記載の液冷方式
   の冷却装置。
8. 【請求項８】 前記熱輸送手段は、前記コールドプレー
   トが複数枚あるとき、前記複数枚のコールドプレートの
   両端にそれぞれコールドプレート配列方向に沿って配置
   される第１及び第２の外部分配管と、前記複数枚のコー
   ルドプレートの両端にそれぞれコールドプレート配列方
   向に沿って配置される第１及び第２の外部集合管とを備
   え、前記コールドプレートを１枚おきに、第１の外部分
   配管及び第１の外部集合管、第２の外部分配管及び第２
   の外部集合管に結合して、隣接コールドプレート同士で
   互いに向きが逆になるように冷却液を流す第１及び第２
   の冷却液外部循環系を形成し、前記第１及び第２の冷却
   液外部循環系の冷却液入口と冷却液出口を各系のコール
   ドプレート流量特性が互いに相反する位置に設け、それ
   ぞれの入口に冷却液を分配供給し、各出口からの冷却液
   を集合させて送り出すようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の液冷方式の冷却装置。
9. 【請求項９】 内部吸熱板に一方向に配列して埋設され
   る複数の支管と、 前記複数の支管の両端にそれぞれ支管配列方向に沿って
   配置される第１及び第２の内部分配管と、 前記複数の支管の両端にそれぞれ支管配列方向に沿って
   配置される第１及び第２の内部集合管とを具備し、 前記支管を１本おきに、第１の内部分配管及び第１の内
   部集合管、第２の内部分配管及び第２の内部集合管に結
   合して、隣接支管同士で互いに向きが逆になるように冷
   却液を流す第１及び第２の冷却液内部循環系を形成し、 前記第１及び第２の冷却液内部循環系の冷却液入口と冷
   却液出口を各系の支管流量特性が互いに相反する位置に
   設け、それぞれの入口に冷却液を分配供給し、各出口か
   らの冷却液を集合させて外部に送り出すようにしたこと
   を特徴とするコールドプレートの冷却液循環構造。