JP4406448B2 - Cooling device for electronic device and electronic device with cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、電子装置用冷却装置に関し、特に電子装置内の電子回路に使用される半導体デバイス、CPU、FET、電力増幅器などの電子部品を、液体冷媒を用いて個々に冷却する冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling apparatus for an electronic apparatus, and more particularly to a cooling apparatus that individually cools electronic components such as semiconductor devices, CPUs, FETs, and power amplifiers used in electronic circuits in the electronic apparatus using a liquid refrigerant.
電子計算機や放送システムなどの電子装置のハウジング内に多数の回路基板が密に搭載され、各回路基板上に半導体デバイス、CPU、FET、電力増幅器などの高熱を発する電子部品が実装されているので、電子装置を冷却する冷却装置が必要となる。半導体デバイス、CPU、電力増幅器などの高熱を発する電子部品は、その有効動作温度範囲は狭く、よって、電子装置全体を冷却するのではなく電子部品それぞれを個々に冷却する必要がある。このため最近の電子装置用冷却装置は、液体冷媒を通す冷却管を各電子部品に近接させて冷却している。 A large number of circuit boards are densely mounted in the housing of an electronic device such as an electronic computer or a broadcasting system, and electronic components that generate high heat such as semiconductor devices, CPUs, FETs, and power amplifiers are mounted on each circuit board. A cooling device for cooling the electronic device is required. Electronic components that emit high heat, such as semiconductor devices, CPUs, power amplifiers, etc., have a narrow effective operating temperature range, and therefore it is necessary to cool each electronic component individually rather than cooling the entire electronic device. For this reason, recent cooling devices for electronic devices cool a cooling pipe through which a liquid refrigerant passes close to each electronic component.
例えば、扁平蛇管を用いたヒートシンク(例えば、特許文献1参照)、高圧放電灯装置(例えば、特許文献2参照)ならびに水冷式コールドプレートおよびその製造方法(例えば、特許文献3参照)は、電子部品を配置する水冷式冷却板に扁平冷却管を蛇行させて取付けて、該冷却板と扁平冷却管との熱接触面積を高めて冷却効率を高めることが提案させている。この構成において、電子部品から放出する熱を扁平冷却管に効率良く導くため、通常扁平冷却管の扁平率を高め、電子部品と扁平冷却管との熱通過断面積を大きくさせる。例えば、電子部品の幅、あるいはそれ以上の幅に扁平冷却管の幅を拡げることになる。しかし、多数の電子部品を配列させた場合、扁平率の大きい扁平冷却管を高密度に実装された電子部品の対応した位置に次々屈曲して近接配置させるということは、扁平率の大きい扁平冷却管を屈曲させる曲率半径を小さくさせなければならないということである。一般に、扁平率の大きい扁平管を小さい曲率半径に屈曲させることは、扁平率の小さな扁平管を屈曲させることに比べて製作上はるかに困難である。また、扁平率が大きくなると、扁平冷却管の圧力損失が著しく増大していく。 For example, a heat sink using a flat serpentine tube (see, for example, Patent Document 1), a high-pressure discharge lamp device (see, for example, Patent Document 2), a water-cooled cold plate, and a manufacturing method thereof (for example, see Patent Document 3) are electronic components. It is proposed that a flat cooling pipe is meandered and attached to a water-cooled cooling plate in which the cooling plate is disposed to increase the thermal contact area between the cooling plate and the flat cooling pipe to increase the cooling efficiency. In this configuration, in order to efficiently guide the heat released from the electronic component to the flat cooling tube, the flattening rate of the normal flat cooling tube is increased, and the heat passage cross-sectional area between the electronic component and the flat cooling tube is increased. For example, the width of the flat cooling pipe is expanded to the width of the electronic component or more. However, when a large number of electronic components are arranged, flat cooling tubes with a large flatness are bent one after the other and placed close to the corresponding positions of the electronic components mounted at high density. This means that the radius of curvature for bending the tube must be reduced. In general, it is much more difficult to manufacture a flat tube with a large flattening ratio to a small radius of curvature than to bend a flat tube with a small flattening rate. Further, as the flatness ratio increases, the pressure loss of the flat cooling pipe increases remarkably.
一方、扁平冷却管の扁平率を小さく抑えれば、扁平冷却管の曲率半径を小さくすることが容易となる。しかし、電子部品から扁平冷却管に至る熱通過断面積(あるいは、熱接触面積)が小さくなるので、電子部品の冷却性能の向上には限界が生じる。 On the other hand, if the flattening rate of the flat cooling pipe is kept small, it becomes easy to reduce the radius of curvature of the flat cooling pipe. However, since the heat passage cross-sectional area (or heat contact area) from the electronic component to the flat cooling pipe is reduced, there is a limit to the improvement of the cooling performance of the electronic component.
このように、扁平率の大きい扁平冷却管を次々屈曲して、高密度に実装配列した電子部品に対応させることは、冷却性能の向上と扁平管の製作性向上、扁平管内の圧力損失の低減に対して、いずれも限界が存在する。 In this way, flat cooling pipes with a high flatness rate are bent one after another to accommodate electronic components that are mounted and arranged at high density, which improves cooling performance, improves flat pipe manufacturing, and reduces pressure loss in the flat pipe. However, there is a limit to both.
さらに、電子装置用の冷却装置は、電子部品の周囲と温度と湿度との関係で液体冷媒を通す冷却管や被冷却電子部品の周囲に結露が発生し易い。この結露は、絶縁不良や電子部品の劣化やこれらのコネクタの接触不良が生ずる原因となっている。また冷寒時など電子装置の外囲の温度、例えば、大気温度が低すぎると、熱交換器を介して外囲と熱交換をしている液体冷媒が凍結し、冷却管の破裂や電子部品の能力低下を招く。すなわち、各電子部品を比較的狭い所定の有効動作温度範囲で効率良く動作させるためには、冷却装置により、温度管理をする必要がある。 Furthermore, in a cooling device for an electronic device, dew condensation is likely to occur around a cooling pipe through which a liquid refrigerant is passed and a cooled electronic component around the electronic component due to the relationship between temperature and humidity. This dew condensation is a cause of poor insulation, deterioration of electronic components, and poor contact of these connectors. In addition, if the temperature of the surroundings of the electronic device such as in cold weather, for example, the atmospheric temperature is too low, the liquid refrigerant that exchanges heat with the surroundings via the heat exchanger freezes, and the cooling pipes burst or electronic parts Will cause a decline in the ability. That is, in order to operate each electronic component efficiently in a relatively narrow predetermined effective operating temperature range, it is necessary to manage the temperature with a cooling device.
冷却装置(例えば、特許文献4参照)は、電子装置内の電子部品のまわりの環境温度と湿度を検出し、結露を防止できる液体冷媒の供給温度を演算し、冷却装置によりこの供給温度を制御する冷却装置を提案している。 The cooling device (see, for example, Patent Document 4) detects the environmental temperature and humidity around the electronic components in the electronic device, calculates the supply temperature of the liquid refrigerant that can prevent condensation, and controls the supply temperature by the cooling device. A cooling device is proposed.
冷却装置(例えば、特許文献5参照)は、電子部品の非動作時に冷媒と電子装置内気体温度との差が所定値となった時に冷媒と電子装置内の気体との間で熱交換を行うようにして電子装置の運転開始時の結露を防止する冷却装置を提案している。 The cooling device (for example, refer to Patent Document 5) performs heat exchange between the refrigerant and the gas in the electronic device when the difference between the refrigerant and the gas temperature in the electronic device reaches a predetermined value when the electronic component is not operating. Thus, a cooling device that prevents condensation at the start of operation of the electronic device has been proposed.
冷却装置(例えば、特許文献6参照)は、電子装置内の気温ならびに液体冷媒の温度を測定し、且つ冷却装置の冷却管のまわりに生ずる結露を結露センサで検出するようになし、冷却管の周囲の結露を確実に防止する冷却装置を開示している。 The cooling device (see, for example, Patent Document 6) measures the air temperature in the electronic device and the temperature of the liquid refrigerant, and detects condensation occurring around the cooling pipe of the cooling device with a condensation sensor. A cooling device that reliably prevents ambient condensation is disclosed.
また冷却装置(例えば、特許文献7参照)は、液体冷媒の供給側温度と戻り側温度との差、および電子装置内の気温と液体冷媒の供給側温度の差により、冷却能力の異なる複数の熱交換ユニットのオン−オフ動作を制御して効率良く冷却を行う冷却装置を開示している。 Further, the cooling device (see, for example, Patent Document 7) has a plurality of different cooling capacities depending on the difference between the supply temperature of the liquid refrigerant and the return temperature, and the difference between the temperature in the electronic device and the supply temperature of the liquid refrigerant. The cooling device which controls the ON-OFF operation | movement of a heat exchange unit and cools efficiently is disclosed.
以上のように、液体冷媒を用いた冷却装置では、電子装置内の半導体デバイス、FET、CPUおよび電力増幅器などの電子部品が効率良く動作する温度範囲になるように熱交換ユニットの能力を設定している。しかして熱交換ユニットは、外気を導入して液体冷媒との熱交換を行い液体冷媒を冷却しているので、外気の温度が低下することに連動して、液体冷媒が必要以上に低温に冷却されてしまうので電力が過剰に消費されたり、凍結や結露が発生する問題が生じる。 As described above, in the cooling device using the liquid refrigerant, the heat exchange unit capacity is set so that the electronic device such as the semiconductor device, FET, CPU and power amplifier in the electronic device operates efficiently. ing. Thus, the heat exchange unit cools the liquid refrigerant by introducing the outside air and exchanging heat with the liquid refrigerant, so that the liquid refrigerant cools to an unnecessarily low temperature in conjunction with a decrease in the temperature of the outside air. As a result, power is consumed excessively, and problems such as freezing and condensation occur.
さらに無人の放送システムなどでは、信頼性を高めるために複数の電子システムを並列に配置し、一つを現用機として常時動作させ、残りを予備機として待機状態に維持し、現用機が異常になった場合に予備機を動作させる複数系統システムが一般的に用いられている。また複数の電子システムが個々独立に動作する電子装置もあり、一つの電子システムの動作時、他の電子システムが休止している状態となっている構成もある。このような装置では、個々の電子システムにそれぞれ冷却システムが設けられており、ある電子システムが休止している場合には、その対応冷却システムも休止されている。このために休止側の電子システムにおいて、液体冷媒が停滞しているので、外気温度が低くなった場合、液体冷媒が凍結しないようにする必要がある。そこで、一般的には、液体冷媒として不凍液が採用される。しかし、不凍液の採用によって、冷却パイプやタンクなど、不凍液が接する部分が腐食し易い。また不凍液の取り扱いにおいて、環境に十分配慮しなければならない。また、休止システムの起動時には低温の液体冷媒が高温状態にある電子システム内に流れ込むと、結露が発生する恐れがある。従って、液体冷媒の温度を露点温度以上に保つ必要がある。そこで、休止システムの液体冷媒を、常時ヒータなどで暖めたり、あるいは、電子システムを全て同時に稼動させておく必要がある。その結果、液体冷媒が露点温度以下にならないようにするためにかなりの電力を要することになる。 In addition, in unmanned broadcasting systems, multiple electronic systems are arranged in parallel to improve reliability, one is always operated as the active machine, and the remaining is kept in standby as a spare machine, causing the active machine to malfunction. In general, a multi-system system that operates a spare machine in such a case is generally used. There is also an electronic apparatus in which a plurality of electronic systems operate independently, and there is a configuration in which other electronic systems are in a suspended state when one electronic system operates. In such an apparatus, each electronic system is provided with a cooling system, and when a certain electronic system is deactivated, the corresponding cooling system is also deactivated. For this reason, since the liquid refrigerant is stagnant in the resting electronic system, it is necessary to prevent the liquid refrigerant from freezing when the outside air temperature becomes low. Therefore, in general, an antifreeze liquid is used as the liquid refrigerant. However, the use of the antifreeze liquid tends to corrode the parts where the antifreeze liquid comes into contact, such as cooling pipes and tanks. In handling the antifreeze, the environment must be fully considered. In addition, if the low-temperature liquid refrigerant flows into the electronic system that is in a high-temperature state when the hibernation system is activated, condensation may occur. Therefore, it is necessary to keep the temperature of the liquid refrigerant at or above the dew point temperature. Therefore, it is necessary to always warm the liquid refrigerant of the pause system with a heater or the like, or to operate all the electronic systems at the same time. As a result, considerable power is required to prevent the liquid refrigerant from falling below the dew point temperature.
電子装置の冷却構造(例えば、特許文献8参照)は、電子回路を収容する複数のハウジングにそれぞれ熱交換ユニットを設けて冷却を行う冷却装置において、第1のハウジング内の気体をダクトで第2のハウジングの熱交換ユニットに導き、この熱交換ユニットにより冷却して第2ハウジング内の電子回路を冷却するようにして、全体としての風量を低減する冷却装置を開示している。 A cooling structure for an electronic device (see, for example, Patent Document 8) is a cooling device that performs cooling by providing a heat exchange unit in each of a plurality of housings that store electronic circuits. A cooling device is disclosed that reduces the air volume as a whole by leading to the heat exchange unit of the housing and cooling the electronic circuit in the second housing by cooling with the heat exchange unit.
またそれぞれの冷却システムのタンク内にヒータを設けて、非稼動の電子システムすなわち待機側の電子システムの液体冷媒を暖めることで、凍結や結露を防止することができる。 Also, freezing and condensation can be prevented by providing a heater in the tank of each cooling system to warm the liquid refrigerant of the non-operating electronic system, that is, the standby electronic system.
しかしながら、このようにタンク内のヒータを動作させることは消費電力の増大を招く。 However, operating the heater in the tank in this way causes an increase in power consumption.
前述の従来技術には、扁平率の大きい扁平冷却管を次々屈曲して、高密度に実装配列した電子部品に対応させることは、冷却性能の向上と扁平管の製作性向上、扁平管内の圧力損失の低減に対して、いずれも限界が存在する。 In the above-mentioned prior art, flat cooling pipes with a large flat rate are bent one after another to correspond to electronic components that are mounted and arranged at high density. This improves cooling performance, improves flat pipe manufacturing, and increases the pressure in the flat pipe. There is a limit to any loss reduction.
また、液体冷媒を用いた冷却装置では、電子装置内の半導体デバイス、FET、CPUおよび電力増幅器などの電子部品が効率良く動作する温度範囲になるように熱交換ユニットの能力を設定している。しかして熱交換ユニットは、外気を導入して液体冷媒との熱交換を行い液体冷媒を冷却しているので、外気の温度が低下することに連動して、液体冷媒が必要以上に低温に冷却されてしまうので電力が過剰に消費されたり、凍結や結露が発生する問題が生じる。 Further, in the cooling device using the liquid refrigerant, the capability of the heat exchange unit is set so that the electronic device such as the semiconductor device, FET, CPU, and power amplifier in the electronic device operates within a temperature range. Thus, the heat exchange unit cools the liquid refrigerant by introducing the outside air and exchanging heat with the liquid refrigerant, so that the liquid refrigerant cools to an unnecessarily low temperature in conjunction with a decrease in the temperature of the outside air. As a result, power is consumed excessively, and problems such as freezing and condensation occur.
更に、複数の電子システムが個々独立に動作する電子装置で、一つの電子システムの動作時、他の電子システムが休止している状態となっている構成では、休止システムの液体冷媒を、常時ヒータなどで暖めたり、あるいは、電子システムを全て同時に稼動させておく必要がある。その結果、液体冷媒が露点温度以下にならないようにするためにかなりの電力を要することになる。 Further, in an electronic device in which a plurality of electronic systems operate independently, and when one electronic system is operating, the other electronic system is in a stopped state. It is necessary to warm it up or to operate all electronic systems at the same time. As a result, considerable power is required to prevent the liquid refrigerant from falling below the dew point temperature.
本発明は、上述の従来技術に係わる問題を解決すべくなされたものであり、本発明の第1の目的は、電子装置内に高密度に実装配置された多数の電子部品に対応する位置に、扁平率の高い冷却パイプを配置し、冷却パイプの屈曲部に曲率半径が小さい円形の冷却パイプを配置し、多数の電子部品の冷却性能向上と圧力損失低減と冷却パイプの製作性向上とを図った電子装置用冷却装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems related to the prior art, and a first object of the present invention is to provide a position corresponding to a large number of electronic components mounted and arranged at high density in an electronic device. A cooling pipe with a high flatness ratio is arranged, and a circular cooling pipe with a small radius of curvature is arranged at the bent part of the cooling pipe to improve the cooling performance of many electronic components, reduce pressure loss, and improve the manufacturability of the cooling pipe. The object is to provide a cooling device for electronic devices.
本発明の第2の目的は、外気温度に応じて熱交換ユニットの熱交換能力を制御することにより電子部品の動作温度を外気温度に左右されず安定に維持し、有効動作温度を維持しつつエネルギの節約を図る電子装置用冷却装置を提供することにある。 The second object of the present invention is to control the heat exchange capability of the heat exchange unit in accordance with the outside air temperature, thereby stably maintaining the operating temperature of the electronic component regardless of the outside air temperature, while maintaining the effective operating temperature. An object of the present invention is to provide a cooling device for an electronic device that saves energy.
さらに本発明の第3の目的は、複数の電子システムを有する電子装置用冷却装置において、冷却装置の信頼性を向上させるとともにエネルギの節約を図る電子装置用冷却装置を提供することである。 It is a third object of the present invention to provide an electronic device cooling device that improves the reliability of the cooling device and saves energy in an electronic device cooling device having a plurality of electronic systems.
さらに本発明の第4の目的は、複数の電子システムを有する電子装置用冷却装置において、稼動(現用機)側の冷却システムの液体冷媒を休止している待機(予備機)側の冷却システムに導入して待機側の冷却システムの液体冷媒の温度を稼動側冷却システムの液体冷媒の温度に近づけて凍結や結露の防止を図るとともに、待機側の電子システムを速やかに動作可能とし且つ省エネルギ化を図った電子装置用冷却装置を提供することである。 Furthermore, a fourth object of the present invention is to provide a cooling system for an electronic apparatus having a plurality of electronic systems, which is a standby (standby machine) side cooling system in which the liquid refrigerant of the operating (active machine) side cooling system is suspended. Introduces the temperature of the liquid refrigerant in the standby side cooling system close to the temperature of the liquid refrigerant in the operating side cooling system to prevent freezing and condensation, and enables the standby electronic system to operate quickly and save energy. It is providing the cooling device for electronic devices which aimed at.
本発明の第1の態様によれば、発熱体の直下または近傍に熱的に結合させた液体冷媒を流すための冷却パイプと、前記発熱体から発生した熱を吸収した液体冷媒から熱を取りだして外部に放出する熱交換器とを有し、低温の液体冷媒が繰り返し前記冷却パイプを流れるように循環する冷却装置において、前記冷却パイプの一部を扁平形にして該扁平形の扁平部を前記発熱体の直下に近接させて配することで、前記発熱体からの平面投影面積をより増加させて、より効率的に前記液体冷媒へ前記発生した熱を伝えるようにしたものである。 According to the first aspect of the present invention, heat is taken out from the cooling pipe for flowing the liquid refrigerant thermally coupled immediately below or in the vicinity of the heating element, and the liquid refrigerant that has absorbed the heat generated from the heating element. And a heat exchanger that discharges to the outside, and circulates so that a low-temperature liquid refrigerant repeatedly flows through the cooling pipe, and a part of the cooling pipe is formed into a flat shape, and the flat portion of the flat shape is formed. By arranging it close to the heating element, the plane projection area from the heating element is further increased, and the generated heat is more efficiently transmitted to the liquid refrigerant.
さらに、前記冷却パイプの扁平部の断面積を前記扁平部の外の部分より小さくすることで、前記液体冷媒の流速を加速させ、冷却効率を向上させている。 Furthermore, by making the cross-sectional area of the flat part of the cooling pipe smaller than the part outside the flat part, the flow rate of the liquid refrigerant is accelerated and the cooling efficiency is improved.
さらに、前記冷却パイプの扁平部と該扁平部の外の部分とを一体に形成することにより、液漏れを防止している。 Furthermore, liquid leakage is prevented by integrally forming the flat portion of the cooling pipe and the portion outside the flat portion.
また前記冷却パイプの必要部分のみ扁平とすることにより、圧力損失の増大を抑制している。 Further, the increase in pressure loss is suppressed by flattening only the necessary portion of the cooling pipe.
さらに、前記発熱体を取り付けた回路基板の取付面と相対する面に、熱伝導ブロックを介して前記冷却パイプの扁平部を固定することにより、前記回路基板の片面側から冷却パイプを取り付け可能とする。 Furthermore, the cooling pipe can be attached from one side of the circuit board by fixing the flat portion of the cooling pipe to the surface facing the mounting surface of the circuit board to which the heating element is attached via a heat conduction block. To do.
本発明は以上のような手段を用いることによって、発熱体付近に取り付ける冷却パイプの形状は、扁平に変形させることにより、発熱体からの平面接触面積を増加させると伴に、熱流束が冷却パイプに入り易くすることにより、より効率良く液体冷媒に熱を伝える事が可能となる。 In the present invention, by using the above-described means, the shape of the cooling pipe attached in the vicinity of the heating element is flattened to increase the plane contact area from the heating element, and the heat flux is reduced to the cooling pipe. By making it easy to enter, it is possible to transfer heat to the liquid refrigerant more efficiently.
また、発熱体付近に取り付ける冷却パイプの形状は、扁平に変形させることにより、流体の流速を上げ熱伝達率の向上を得、熱効率の良い冷却パイプである。 In addition, the shape of the cooling pipe attached in the vicinity of the heating element is a cooling pipe with good thermal efficiency by deforming it flat to increase the flow rate of the fluid and improving the heat transfer coefficient.
また、冷却パイプの入り口から出口までを一本の冷却パイプで製作し発熱体の付近のみを扁平に変形させることにより、圧力損失を小さく抑える事が出来るため、冷却液を送り出すポンプを小形に、かつ消費電力を低く抑えることが可能となる。 In addition, the pressure loss can be kept small by manufacturing only one cooling pipe from the inlet to the outlet of the cooling pipe and deforming only the vicinity of the heating element to a flat shape. In addition, power consumption can be kept low.
また、冷却パイプの入り口から出口までを、一本の冷却パイプで製作することにより、途中の継ぎ目を排除し、水漏れを皆無とし、製品の品質向上及び信頼性向上を図ることができる。 In addition, by producing a single cooling pipe from the inlet to the outlet of the cooling pipe, it is possible to eliminate the seam in the middle, eliminate any water leakage, and improve the quality and reliability of the product.
また、冷却パイプの一部の扁平に変形させた部分には、熱伝導性の良い熱伝導ブロックをロー材などで接合し、回路基板の発熱体である電子部品搭載側とは反対の面からネジなどで固定できる構造であるため、電子部品側に影響することなく冷却パイプ部が取り付け出来、組立作業性が良くなる。即ち、電子部品を搭載した回路基板と冷却パイプとを分離することによって、冷却パイプ組み立て時に発生する熱変形が直接回路基板に伝わることを回避することができる。 In addition, a heat conduction block with good thermal conductivity is joined to a part of the cooling pipe that has been flattened with a brazing material, etc., from the side opposite to the electronic component mounting side that is the heating element of the circuit board. Since the structure can be fixed with screws or the like, the cooling pipe can be attached without affecting the electronic component side, and the assembly workability is improved. That is, by separating the circuit board on which the electronic component is mounted from the cooling pipe, it is possible to avoid the thermal deformation generated when the cooling pipe is assembled from being transmitted directly to the circuit board.
本発明の第2の態様による冷却装置は、電子装置内の発熱体を冷却する際に前記発熱体から奪った熱を排除する熱交換ユニットと、前記発熱体を冷却するための液体冷媒を循環させるポンプと、前記液体冷媒を貯蔵するタンクと、前記液体冷媒が流れ、且つそれに近接して前記発熱体が取付けられる冷却パイプと、これらを接続する配管類とを有し、前記液体冷媒を循環供給して前記発熱体を冷却する液体冷却装置において、外気の温度に応じて前記熱交換ユニットの熱交換能力を制御するものである。 A cooling device according to a second aspect of the present invention circulates a heat exchange unit that removes heat taken from the heating element when the heating element in the electronic device is cooled, and a liquid refrigerant for cooling the heating element. And a pump for storing the liquid refrigerant, a cooling pipe to which the liquid refrigerant flows and in close proximity to which the heating element is attached, and piping for connecting them, and circulating the liquid refrigerant In the liquid cooling device that supplies and cools the heating element, the heat exchange capability of the heat exchange unit is controlled according to the temperature of the outside air.
さらに、外気温度の変動範囲に対して、電子装置内で発熱する電子部品の動作温度が変動する範囲を小さくすることにより電子部品の動作の安定性や信頼性を向上させるものである。 Furthermore, the stability and reliability of the operation of the electronic component are improved by reducing the range in which the operating temperature of the electronic component that generates heat in the electronic device varies with respect to the variation range of the outside air temperature.
また、前記外気を取り入れるための取入口に設けた温度検出器が検出した外気温度に応じて前記熱交換能力を制御し、電子装置内に設けた温度検出器が検出した液体冷媒の液温度および前記発熱体である電子部品に設けた温度検出器が検出した電子部品の温度の少なくともいずれかが安全動作範囲内であることを確認すると共に、前記熱交換ユニットの外気導入のためのファンを駆動するモ−タの回転数を制御したり、入力電源のオン−オフ比率を制御することで、前記熱交換ユニットの熱交換能力を制御するとしてもよく、前記熱交換能力制御は、外気温度に応じて熱交換能力が相対的に大、熱交換能力が相対的に中、熱交換能力が相対的に小、および熱交換のための前記ファン動作停止による熱交換能力が相対的に極小の4段階の制御を行うとしてもよい。 Further, the heat exchange capacity is controlled according to the outside air temperature detected by the temperature detector provided at the intake for taking in the outside air, and the liquid temperature of the liquid refrigerant detected by the temperature detector provided in the electronic device and Confirm that at least one of the temperatures of the electronic component detected by the temperature detector provided in the electronic component as the heating element is within the safe operating range, and drive the fan for introducing the outside air of the heat exchange unit The heat exchange capacity of the heat exchange unit may be controlled by controlling the rotation speed of the motor to be controlled or by controlling the on / off ratio of the input power supply. Accordingly, the heat exchange capability is relatively large, the heat exchange capability is relatively medium, the heat exchange capability is relatively small, and the heat exchange capability due to the fan operation stop for heat exchange is relatively minimal 4 Stage control Utoshite may be.
本発明に第3の態様による冷却装置は、電子装置から冷却パイプを介して奪った熱を排除する熱交換ユニットと前記電子装置を冷却するための液体冷媒を循環させるポンプ、前記液体冷媒を貯蔵するタンクとこれらを接続する配管類を有し、かつ前記熱交換ユニットのファンダクトに前記排除した熱を一部取り込むためのダンパを具備しており、前記冷却パイプを介して、電子装置を冷却する冷却装置であって、これらを1組を単位とし、2組でもって構成し、1組が運転し、他方の1組が待機するものである。 A cooling device according to a third aspect of the present invention includes a heat exchange unit that removes heat taken from the electronic device via a cooling pipe, a pump that circulates the liquid refrigerant for cooling the electronic device, and stores the liquid refrigerant And a damper for taking in part of the excluded heat into the fan duct of the heat exchange unit, and cooling the electronic device via the cooling pipe. These cooling devices are composed of two sets as a unit, and one set operates and the other set stands by.
また、温度測定部と、該温度測定部からの信号に応じて前記熱交換ユニットを制御する制御部とを有するものである。 Moreover, it has a temperature measurement part and the control part which controls the said heat exchange unit according to the signal from this temperature measurement part.
すなわち本発明の冷却装置は、運転側の熱交換ユニットが排除した熱をすべて外部へ排出せず、適宜前記ファンダクトのダンパを開けて一部取り込み、室温を上げ、これにより電子装置の結露の発生及び液体冷媒の凍結を防止する。 In other words, the cooling device of the present invention does not exhaust all the heat removed by the heat exchange unit on the operation side, and appropriately opens the damper of the fan duct to take in part and raise the room temperature, thereby preventing condensation of the electronic device. Prevents generation and freezing of liquid refrigerant.
本発明に第4の態様による高効率液体冷却装置は、電子装置内の発熱体を冷却する際に前記発熱体から奪った熱を排除する熱交換器ユニットと、前記発熱体を冷却するための液体冷媒を循環させるポンプと、前記液体冷媒を貯蔵するタンクと、前記発熱体直下または近傍に取付けられる冷却パイプと、これらを接続する配管類とを有し、前記液体冷媒が流れる液体冷却システムを2系統有する冷却装置であって、前記タンクが前記2系統で共有化した一体化したタンクとするものである。 A high-efficiency liquid cooling device according to a fourth aspect of the present invention includes a heat exchanger unit that removes heat taken from the heating element when the heating element in the electronic device is cooled, and a cooling device for cooling the heating element. A liquid cooling system including a pump for circulating the liquid refrigerant, a tank for storing the liquid refrigerant, a cooling pipe attached immediately below or in the vicinity of the heating element, and pipes connecting them, and through which the liquid refrigerant flows. The cooling device has two systems, and the tank is an integrated tank shared by the two systems.
さらに本発明は、前記一体化タンクが前記2系統毎に液体冷媒を保持するための仕切板を設けた構造のタンクであるとしてもよく、前記一体化タンクに設けた前記仕切板は、該タンク内の下部を仕切ると共に該タンクの上部で開口しタンク内の液体冷媒がタンクの上側で流通するように設けられて、前記仕切板の上限を超えた液体冷媒が前記2系統側のいずれの側へも流動可能としてもよい。 Furthermore, the present invention may be a tank having a structure in which the integrated tank is provided with a partition plate for holding the liquid refrigerant every two systems, and the partition plate provided in the integrated tank includes the tank The lower part of the tank is partitioned and opened at the upper part of the tank so that the liquid refrigerant in the tank circulates on the upper side of the tank. It may be possible to flow.
さらに本発明は、前記タンクへの入力配管は前記仕切板に相対的に近い位置でかつ前記タンク内の仕切板の上限の高さより少し低い高さに該入力配管の管口を設けると共に、前記タンクからの出力配管は前記仕切板に相対的に遠い位置でかつ前記タンクの底部に該出力配管の管口を設けて、前記管口からの水勢によって前記タンク内の前記仕切板を超えた液体冷媒の前記2系統側のいずれの側へもより効率的に流動させるとしてもよい。 Furthermore, the present invention provides the input pipe to the tank at a position relatively close to the partition plate and at a height slightly lower than the upper limit height of the partition plate in the tank, The output pipe from the tank is located relatively far from the partition plate, and the outlet of the output pipe is provided at the bottom of the tank, and the liquid that exceeds the partition plate in the tank by the water flow from the pipe port The refrigerant may flow more efficiently to either side of the two systems.
さらに本発明は、前記2系統の高効率液体冷却系統のうち第1の系統の前記発熱体は発熱しないで、第2の系統の前記発熱体が発熱するときに、前記第2系統は前記液体冷媒を循環させ続けると共に、前記第1系統は前記液体冷媒を間欠的に循環させあるいは循環させないようにし、前記第1系統に係わる凍結や結露の発生を防止するようにしてもよいし、前記間欠循環に係わる循環動作を行っている場合、前記第1系統の熱交換器ユニットの冷却ファンを非稼動としてもよい。 Further, according to the present invention, when the heating element of the second system does not generate heat while the heating element of the second system generates heat without the heating element of the first system among the two high-efficiency liquid cooling systems, the second system While continuing to circulate the refrigerant, the first system may intermittently circulate or not circulate the liquid refrigerant to prevent freezing and dew condensation related to the first system. When the circulation operation related to the circulation is performed, the cooling fan of the heat exchanger unit of the first system may be deactivated.
本発明に第4の態様による高効率液体冷却装置は、電子装置内の発熱体を冷却する際に前記発熱体から奪った熱を排除するに係わる循環動作を行っている場合、前記第2系統の熱交換ユニットの冷却ファンを非稼動としてもよい。 When the high-efficiency liquid cooling device according to the fourth aspect of the present invention performs a circulation operation related to removing heat taken from the heating element when cooling the heating element in the electronic device, the second system The cooling fan of the heat exchange unit may be deactivated.
以上説明したように、本発明によれば、冷却パイプは、その一端から他端まで一体のパイプとして継ぎ目なく形成することが可能である。すなわち、金属等の材質の円形パイプの一部を扁平に加工することは容易に製作されている。そのように一体形成することで、回路基板内の冷却パイプにおける水漏れ発生の可能性を極力無くすことができる。また、一体成形によって継ぎ目が無くなることによっても、繋ぎ目において発生せざるを得ない圧力損失の発生を無くすることができる。 As described above, according to the present invention, the cooling pipe can be seamlessly formed as an integral pipe from one end to the other end. That is, it is easy to process a part of a circular pipe made of metal or the like into a flat shape. By integrally forming in such a manner, the possibility of occurrence of water leakage in the cooling pipe in the circuit board can be eliminated as much as possible. Further, even when the seam is eliminated by integral molding, it is possible to eliminate the occurrence of pressure loss that must be generated at the joint.
また、回路基板における、発熱体の取り付け面とは別の面に熱伝導ブロックや冷却パイプを取り付けることができるので、発熱体の取り付け作業に煩わせることなく本発明の冷却構造を設置するための作業がより効率よく行なうことができる。 In addition, since the heat conduction block and the cooling pipe can be attached to a surface different from the mounting surface of the heating element in the circuit board, the cooling structure of the present invention can be installed without bothering the mounting work of the heating element. Work can be performed more efficiently.
また、外気変動に対して液体冷媒の温度変化を小さくすることができ、従って、FET等の電子部品を動作させる温度範囲が小さくなるので、電子部品の動作の安定性が増し、信頼性も向上する。 In addition, the temperature change of the liquid refrigerant can be reduced with respect to fluctuations in the outside air. Therefore, the temperature range for operating electronic components such as FETs is reduced, which increases the operational stability and reliability of the electronic components. To do.
また、発熱体を有する電子装置や電気装置を冷却するための、液体冷媒を用いて冷却する冷却装置において、冷却する際に、冷却装置内の気温と待機側の系統のタンクにおける液体冷媒温度との温度差等に基づき、熱交換ユニットから排出される暖められた空気の一部を用いて冷却装置内の気温や液体冷媒温を昇温することができ、電子装置の結露の発生及び凍結を防止でき、待機側のポンプを動作させないことによりランニングコストを低減することができる。 Further, in a cooling device that uses liquid refrigerant to cool an electronic device or an electric device having a heating element, when cooling, the air temperature in the cooling device and the liquid refrigerant temperature in the tank of the standby system The temperature of the cooling device and the temperature of the liquid refrigerant can be raised using a part of the warmed air discharged from the heat exchange unit based on the temperature difference of the heat exchange unit. The running cost can be reduced by not operating the standby pump.
また、発熱体から奪った熱を排除する熱交換ユニットと、発熱体を冷却するための液体冷媒を循環させるポンプと、液体冷媒を貯蔵するタンクと、これを接続する配管とを有し、配管を介して液体冷媒を循環供給して発熱体を冷却する高効率冷却装置において、現用と予備のタンクを仕切板を設けた一体化構造とし、通常は現用・予備タンクを一体化したタンクとして作動させ、現用運転時には現用の温度上昇した液体冷媒を効率良く、予備タンクに循環させることにより、予備液体冷媒液温を現用のそれに近づけ、結露や凍結を防止する。また仕切板により、万一の液体冷媒漏れの際は、仕切板により予備タンクに液体冷媒を貯蔵して、二重系の機能を果たす。また不凍液の使用を不要とし、冷却特性・装置の信頼性を向上させると共に、環境汚染を防止できる冷却装置を提供することが出来、小型化軽量化及び省エネルギ−化を図ることができる。 And a heat exchange unit for removing heat taken from the heating element, a pump for circulating a liquid refrigerant for cooling the heating element, a tank for storing the liquid refrigerant, and a pipe for connecting the tank. In a high-efficiency cooling system that circulates and supplies liquid refrigerant via a cooling unit to cool the heating element, the working and spare tanks are integrated with a partition plate, and the working and spare tanks are usually integrated. Thus, during the current operation, the liquid refrigerant whose working temperature has been increased is efficiently circulated to the spare tank, so that the temperature of the spare liquid refrigerant is brought close to that of the current tank, thereby preventing condensation and freezing. Also, in the unlikely event of liquid refrigerant leakage, the partition plate stores the liquid refrigerant in the reserve tank by the partition plate, thereby fulfilling a dual function. In addition, it is possible to provide a cooling device that eliminates the use of antifreeze liquid, improves cooling characteristics and device reliability, and prevents environmental pollution, and can achieve downsizing, weight reduction, and energy saving.
以下、本発明を添付図を参照して実施例の形で具体的に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail in the form of embodiments with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の第1実施例の冷却構造の平面図である。図2は、図1に示す冷却構造のもう一方の面から見た場合の平面図である。図3は、図1に示す冷却構造の平面図中のA−A間の断面図である。図4は本発明の冷却構造をより詳細に説明するための図である。図5は本発明の冷却構造に係わる冷却パイプの各部の関係を説明するための図である。 FIG. 1 is a plan view of a cooling structure according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view when viewed from the other surface of the cooling structure shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line AA in the plan view of the cooling structure shown in FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the cooling structure of the present invention in more detail. FIG. 5 is a view for explaining the relationship of each part of the cooling pipe according to the cooling structure of the present invention.
図1および図2および図3において、回路基板2に取り付けられた発熱体1から発生した熱は、回路基板2および熱伝導ブロック5を介して冷却パイプ10の扁平部4に達し、冷却パイプ10中を流れる液体冷媒がその熱を吸収し回路基板2の外へ運び去ることによって発熱体1が冷却される。ここで、冷却パイプ10は、その一端にある接続栓6を介して回路基板2の外部から液体冷媒が流入され、もう一端の接続栓6を介して回路基板2の外部へ液体冷媒が流出されるようになっている。またここで、回路基板2とは、電子部品を搭載し電子回路を構成した基板を総称したものをいう。例えば、図4の回路基板2は、アルミニウム製の板にプリント配線板を貼り付けたもので、アルミニウム製の板に直接発熱体1が実装されている。また、例えば、回路基板2はアルミニウムベース銅張り積層板であり、例えば、鉄芯ホウロウ基板である。
1, 2, and 3, the heat generated from the
この冷却パイプ10は、断面が扁平な扁平部4と、断面が円形な円形部3とを有するもので、図4に示すように、発熱体1の直下または近傍には冷却パイプ10の扁平部4が配置される。特に、複数の発熱体1を冷却する場合は、図1の平面図のように、発熱体1同士が直線状に並べられるのに併せて、それら各発熱体1と扁平部4とが等距離になるように、この扁平部4は直線状に配置される。一方、冷却パイプ10は、扁平部4と接続栓6との間、あるいは2つの扁平部4間においては円形部3の構造を有している。
The cooling
ここで、図5を用いて冷却パイプ10の扁平部4と円形部3とを比較説明する。図5は、冷却パイプ10の外観を示し、それぞれの断面は、A1−A1、A2―A2、A3−A3から見た断面を示す。円形部3から扁平部4へは徐々に形状が変化している。さらに、冷却パイプ10の液体冷媒の流れ方向に対する垂直断面の形状としては、円形部3においては直径をAとした円形の断面であって、円形部3と扁平部4間の図中に示す一部分においては長径をBとした楕円形の断面であって、さらに、扁平部4においては長径をCとした2つの平面部分が平行または略平行となるような扁平な断面となっている。
Here, the
これら直径および長径の関係として本発明の例では、
直径A<長径B<長径C
となり、そのため、回路基板2の面に対する単位長さ当りの投影面積は、扁平部4において最も広くなる。また、流れ方向に対する垂直断面積は、円形部3が最も広く、扁平部4の断面積は円形部3の断面積よりも狭くなる。
In the example of the present invention, the relationship between the diameter and the major axis is as follows:
Diameter A <Long diameter B <Long diameter C
Therefore, the projected area per unit length with respect to the surface of the
従って、円形部3よりも、扁平部4ではその投影面積が広いと共に発熱部1からの熱流束が垂直に扁平部4へ至るために、より効率よく液体冷媒に熱を吸収させることができる。
Accordingly, the
図16は、平らな(平板状)熱伝導ブロック5に矩形の断面をした冷却パイプ162をロー付けした場合の発熱素子から冷却水に至る熱流束分布図である。160はロー付け部を示す。なお、163は回路基板2と熱伝導ブロック5とをネジ止めした接触面である。また、164は冷却水が流れる通路である。図16では、図4の断面図で示した構造での発熱体(電子部品)1中の発熱素子161から熱が発生し、発熱体1、回路基板2、及び熱伝導ブロック5を通って矩形の冷却パイプ162に至る。ただし、冷却パイプ162は、本来は円形あるいは扁平形であり、説明の都合上図16〜図18では、等価的にモデル化した矩形としている。なお、図16〜図18において、黒丸で示した位置が熱流束を算出した位置であり、その位置から始まる矢印の方向が熱移動の方向を示し、矢印の長さが熱流束の大きさを示している。なお、図17、図18についても同様であるが、図17,18では、熱流束を算出した位置を示す黒丸が小さく分かり難いが、解析点を増やしたためである。
FIG. 16 is a heat flux distribution diagram from the heating element to the cooling water when the
図17は、図4の断面図で示した本発明の一実施例の構造についての熱流束をシミュレーションした結果を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing the result of simulating the heat flux for the structure of one embodiment of the present invention shown in the sectional view of FIG.
シミュレーションは、発熱量88W の発熱素子を回路基板(例えば、アルミニウム製回路基板、基板厚さが6mm)2に取り付け、銅製扁平パイプ162を取り付けた平板状の銅製熱伝導ブロック5を、回路基板2に熱伝導性グリースを介してネジ止めされた状態について行なったものである。ここでは、扁平冷却パイプ162は、内径9.5mmの銅管を内寸法厚さ3mmまで扁平に押しつぶしたもので、図17ではこの扁平パイプと同等の矩形管としてモデル化した。扁平パイプ162には、流量5(リットル)/分の冷却水が流れている。
Simulation heating element circuit board of calorific 88W (e.g., Aluminum bromide manufactured circuit board, board thickness 6mm) attached to the 2, a plate-like copper
図17に示す様に、発熱素子161から発生した強い熱流束が回路基板2内で広く拡がり、熱伝導ブロック5を介して扁平冷却パイプ162に滑らかに流入していることが判る。
As shown in FIG. 17, it can be seen that the strong heat flux generated from the
図18は、図16とほぼ同一の条件で、扁平パイプ162を取り付ける熱伝導ブロック5の構造を凹型状にしたものである。図17に比べて扁平パイプ162に至る熱流束が更に滑らかに流入していることが判る。
FIG. 18 shows the structure of the
また、円形部3よりも、扁平部4ではその断面積が小さいために液体冷媒の流速が増すことで、冷却パイプ壁と液体冷媒の間の熱伝達性能を向上させることができる。
Further, since the cross-sectional area of the
なお、回路基板2内の冷却パイプ10においては、液体冷媒の流れをカーブさせるようにU字形状の配管部分を必要とする例が多く、その場合、そのカーブ部分に円形部3を用いることで、言い換えれば、発熱体の近傍に限って冷却パイプの一部を扁平形断面とし、その外の部分は円形断面とすることで、圧力損失を少なく抑えることができる。
In many cases, the cooling
また、円形パイプの可能な曲げ半径は扁形パイプに比べて小さく、且つ加工性が良い。このため扁形パイプをカーブ部分に使用するときに比べて、電子装置の配置の高密度が可能で、且つ電子部品のパターン設計の余裕度が大きい。 In addition, the bending radius of the circular pipe is smaller than that of the flat pipe, and the workability is good. For this reason, compared with the case where a flat pipe is used for a curved part, the arrangement of electronic devices can be made high density, and the pattern design margin of electronic parts is large.
以上説明した冷却パイプ10は、その一端から他端まで一体のパイプとして継ぎ目なく形成することが可能である。すなわち、金属等の材質の円形パイプの一部を扁平に加工することは容易に製作されている。そのように一体形成することで、回路基板2内の冷却パイプ10における水漏れ発生の可能性を極力無くすことができる。また、一体成形によって継ぎ目が無くなることによっても、繋ぎ目において発生せざるを得ない圧力損失の発生を無くすることができる。
The cooling
また、回路基板2における、発熱体1の取り付け面とは別の面に熱伝導ブロック5や冷却パイプ10を取り付けることができるので、発熱体1の取り付け作業に煩わせることなく本発明の冷却構造を設置するための作業がより効率よく行なうことができる。
Further, since the
即ち、冷却パイプ10を直接回路基板2(例えば、回路基板2に高電力用の金属基板(例えば、アルミニウム製回路基板や、アルミベース銅張り積層板)を使用する)に、はんだ付けまたは銀ロー付けなどで直接取り付けたときに各部が高温になるために回路基板2に熱変形が発生する。しかし、そこに熱伝導ブロック5を使用することにより、扁形パイプ製作時に回路基板2に熱が伝わらないため熱変形を防止することが可能である。また、冷却パイプ10のカーブ部分は円形であるため、回路基板2への取り付け時に段差が生じる。しかし、カーブ部分では熱伝導ブロック5を除去するか、熱伝導ブロック5の厚みを変えることにより段差を吸収することができる。なお、回路基板2と冷却パイプ10を取り付けられた熱伝導ブロック5の接続は、例えば、熱伝導性コンパウンドを介して、ビス止めすることにより可能である。図22は、回路基板2と熱伝導ブロック5の一部を表す断面図で、接触面163をネジ165で結合していることを説明する図である。
That is, the cooling
また、図18に示したように、熱伝導ブロック5の冷却パイプ10を取り付ける部分を凹形状にし、例えば、銀ロー付けの濡れ面積を大きくすることにより、熱伝導ブロック5から冷却パイプ10への熱伝導性能が更に向上する。また組み立てやすく、且つ接続強度が増し、信頼性も向上する。
Further, as shown in FIG. 18, the portion to which the
本発明の第2実施例を説明する。第2実施例の冷却装置としては、図6に示すように、発熱体を有する電子装置250内に配管した冷却パイプ254中に液体冷媒を流して循環供給し、電子装置250から熱を排除している。253は発熱体であるFETを搭載する回路基板で、FETに近接させて冷却パイプ254を配設し、その冷却パイプはFETから熱を奪って冷却するための液体冷媒を導通させる。251は温度検出器で、回路基板253の冷却パイプ254に接して設けられることで、その冷却パイプ中を流れる液体冷媒の温度を検出する。252は温度検出器で、回路基板253の図示しないFETに接して設けられることで、そのFETの温度を検出する。270は温度上昇した液体冷媒を冷却する熱交換ユニットで、271は熱交換器、272は冷却ファン、273は冷却ファン272を回転させるためのモータである。274および275は温度検出器で、それらのいずれかにより熱交換ユニット270の外気取り入れ口側における外気温度を検出する。260はタンク、280はポンプである。そして、回路基板253から熱交換ユニット270へ、熱交換ユニット270からタンク260へ、タンク260からポンプ280へ、さらに、ポンプ280から回路基板253へと、冷却溶媒が循環するようにするための冷却パイプの配管がそれぞれ設けられてある。290は温度検出器251、252、274、275からのそれぞれ検出された温度を入力すると共に、モータ273とポンプ280の運転をそれぞれ制御するための制御器である。
A second embodiment of the present invention will be described. As the cooling device of the second embodiment, as shown in FIG. 6, liquid refrigerant is circulated and supplied through a
本発明では、外気取入口に設置された温度検出器274および275のいずれかで検出された外気温度に応じて、熱交換ユニット270の熱交換能力制御、すなわち、冷却ファン272の回転数制御或いは、回転または停止動作(運転のオン−オフ制御)を行っている。
In the present invention, the heat exchange capability control of the
すなわち、外気温度が図7のように温度10B、10C、10Dと低くなっていくと、FETの温度が図7の温度30B、30C、30Dと低下する。ここで、図7において、横軸は外気温度、縦軸の上部はFETの温度、下部は液体冷媒の温度を示す。この場合には、制御器290の制御によりモ−タ273の運転のオン−オフ比率を制御することにより、連続運転時に比べてファンの運転が省エネルギ化される。
That is, when the outside air temperature is lowered to
そこで具体的に、図7および図8により動作を説明する。図7において、10A〜10Dはそれぞれ制御動作を切り換えるしきい値となる外気温度の値を示す。実線で示した折れ線20は、電子装置250の回路基板253における外気温度に対する液体冷媒液温のグラフである。破線の21は、冷却ファン272を連続運転し続けた場合の外気温度に対する液体冷媒液温のグラフであり、外気温度の変動に比例して液体冷媒液温が変動することを表している。ここで、温度20A〜20Dは、それぞれ外気温度の各しきい値の温度10A〜10Dにそれぞれ応じた液体冷媒温度である。
Therefore, the operation will be specifically described with reference to FIGS. In FIG. 7, 10A to 10D indicate the values of the outside air temperature that serve as threshold values for switching the control operation. A
図7において、実線で示した折れ線30は、電子装置250の回路基板253における外気温度に対するFETの温度のグラフである。二点鎖線の折れ線31は、冷却ファン272を連続運転し続けた場合の外気温度に対するFETの温度のグラフであり、外気温度の変動に比例してFET温度が変動することを表している。ここで、温度30A〜30Dは、それぞれ外気温度の各しきい値の温度10A〜10Dにそれぞれ応じたFET温度である。
In FIG. 7, a
次に、熱交換器271の熱交換能力を制御するファン272用モ−タ273のオン−オフ制御について、外気温度、熱交換能力、及び液体冷媒温度との対応関係を示す。
Next, regarding the on / off control of the
検出された外気温度が温度10B以上の場合(図8のステップ101の上から1番目および2番目の条件のいずれかを満たす場合)は、制御器290は冷却ファン272を連続運転となるようモータ273を制御し、その結果熱交換能力は相対的に大となる(ステップ102およびステップ103)。このとき、液体冷媒温度は温度20B以上となり、FET温度は温度30B以上となる。なお、さらに、外気温度が温度10A以上の場合は、制御器290は警報信号(アラーム)を出力することによって、FETの温度が所定の温度を超えて高くなっていることを通報するとしても良い(ステップ102)。
When the detected outside air temperature is equal to or higher than the temperature 10B (when either of the first and second conditions from the top of
また、検出された外気温度が温度10Bよりも低く、かつ、温度10C以上の場合(ステップ101の上から3番目の条件を満たす場合)は、制御器290は冷却ファン272を、例えば、オン動作を2分間続けた後オフ動作を1分間続ける間欠運転となるようモータ273を制御し、その結果熱交換能力は相対的に中となる(ステップ104)。このとき、液体冷媒温度は温度20B〜20Cの範囲になり、FET温度は温度30B〜30Cの範囲になる。
When the detected outside air temperature is lower than the temperature 10B and is equal to or higher than the
また、検出された外気温度が温度10Cよりも低く、かつ、温度10D以上の場合(ステップ101の上から4番目の条件を満たす場合)は、制御器290は冷却ファン272を、例えば、オン動作を1分間続けた後オフ動作を2分間続ける間欠運転となるようモータ273を制御し、その結果熱交換能力は相対的に小となる(ステップ105)。このとき、液体冷媒温度は温度20C〜20Dの範囲になり、FET温度は温度30C〜30Dの範囲になる。
In addition, when the detected outside air temperature is lower than the
また、検出された外気温度が温度10Dよりも低い場合(ステップ101の上から5番目の条件を満たす場合)は、制御器290は冷却ファン272の動作を停止するようモータ273を制御し、その結果熱交換能力は相対的に極小となる(ステップ106)。このとき、液体冷媒温度は温度20Dよりも低い温度になり、FET温度は温度30Dよりも低い温度になる。
When the detected outside air temperature is lower than the temperature 10D (when the fifth condition from the top of
上述の例では、熱交換ユニット270の熱交換能力としては、ファンの動作を連続運転、オン−オフの動作比率を2対1にした間欠運転、オン−オフの動作比率を1対2にした間欠運転、および運転停止からなる4段階の能力を適宜切り換えられるようにしている。
In the above-described example, the heat exchange capacity of the
なお、上述した冷却装置や電子装置の起動時は、熱交換能力を相対的に大として始動させるものであり、その後外気温度に応じて段階的に定められた熱交換能力で運転するとしてもよい。このとき、熱交換能力の切り換えは、段階的に行う様にしてもよい。 In addition, at the time of starting of the cooling device or the electronic device described above, the heat exchange capability may be relatively large, and the operation may be performed with a heat exchange capability that is determined in stages according to the outside air temperature. . At this time, the heat exchange capability may be switched in stages.
上記実施例によれば、外気変動に対して液体冷媒の温度変化を小さくすることが出来る。従って、FET等の電子部品を動作させる温度範囲が小さくなるので、電子部品の動作の安定性が増し、信頼性も向上する。 According to the above embodiment, the temperature change of the liquid refrigerant can be reduced with respect to the outside air fluctuation. Accordingly, since the temperature range for operating the electronic components such as FETs is reduced, the operational stability of the electronic components is increased and the reliability is also improved.
本発明の第3実施例である電子部品の結露防止及び凍結防止を効率的に図った冷却装置について、以下図面を参照して説明する。図9は、本発明の第3の実施例による構造を示す図であり、図10は、本発明の第3の実施例を実施する装置構成図である。 A cooling device that efficiently prevents condensation and freeze of an electronic component according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram showing a structure according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an apparatus for implementing the third embodiment of the present invention.
図9において、308はダクト、310はダクト308の壁面に設けられたダンパ、309はダンパ310の開閉を制御するためのモータであり、この図においては、熱交換器322暖められた空気の一部が、ダンパ310の開口部を通して冷却装置300内に還流している様子を表している。
In FIG. 9, 308 is a duct, 310 is a damper provided on the wall surface of the
また、図10において、2系統の冷却システム構成の電子装置用冷却装置の構成を示しており、301,304は発熱体を有する電子装置、321,351は液体冷媒を循環させるためのポンプ、322,352は熱交換ユニットの熱交換器、324,354は液体冷媒を貯蔵するタンクで、それらは各々配管(冷却パイプ)311で液体冷媒が循環するように接続され、それぞれ電子装置301,304の発熱体で発生した熱をその発熱体に近接させて配設した冷却管を流れる液体冷媒によって奪い、その液体冷媒を熱交換器322,352で温度を下げた後、タンク324,354を介して電子装置に再び循環するようにしている。熱交換器322,352は、それぞれ冷却ファン323,353と共に、ダンパ310a,310bとモータ309a,309bとを備えたダクト308a,308bの中に備えられることで熱交換ユニットを構成しており、従来と同様に冷却ファン323,353が送風することで、熱交換器322,352内の液体冷媒で暖められた空気が外部に排出される。
In addition, FIG. 10 shows the configuration of a cooling device for an electronic device having two cooling system configurations, 301 and 304 are electronic devices having heating elements, 321 and 351 are pumps for circulating a liquid refrigerant, 322 , 352 are heat exchangers of the heat exchange unit, and 324 and 354 are tanks for storing liquid refrigerant, which are connected so that the liquid refrigerant circulates through pipes (cooling pipes) 311, respectively. The heat generated in the heating element is taken away by the liquid refrigerant flowing through the cooling pipe arranged close to the heating element, and the temperature of the liquid refrigerant is lowered by the
そして、本発明の特徴としては、以下に述べるようになっている。すなわち、図10において、冷却装置300内で稼動状態である運転側のタンク324における液体冷媒の温度(温度Aとする)と非稼働状態である待機側のタンク354における液体冷媒温度(温度Bとする)との温度差(温度差Cとし、温度差C=温度A−温度Bとする)を検出し、その温度差Cに基づき、温度Aを稼働状態である運転側の電子装置301から発生した熱を排除する熱交換器ユニット308aの熱交換器322から排除する。これによって、暖められた空気は、少なくともその一部が開いたダンパ310aの開口部から冷却装置300内に戻り、戻った暖かい空気によって、冷却装置内の温度が上がる。そして、その冷却装置内の温度が上がることによって、上述の温度Bも昇温し、その場合、温度差Cがより小さくなって、待機側の電子装置304における結露及び凍結を防止することができる。
The features of the present invention are as follows. That is, in FIG. 10, the temperature of the liquid refrigerant in the operation-
上記温度差Cの検出としては、例えば温度Aと温度Bとをそれぞれ温度センサで測定し、その各測定温度の値を用いて減算した値を温度差Cとする。また、熱交換ユニットが排除した熱の一部の取り込み方法は、例えば図10に示すごとく、熱交換ユニットのダクト308aまたは308bに取り付けられたモータ309aまたは309bとダンパ310aまたは310bが、温度差Cあるいは温度Bの値を利用して、モータ309を用いてダンパ310aまたは310bを開閉制御を行い、熱交換ユニットの排除熱の一部を冷却装置内に取り込むか、あるいは、取り込まないかを制御可能とする。
As the detection of the temperature difference C, for example, the temperature A and the temperature B are each measured by a temperature sensor, and a value obtained by subtracting the measured temperature value is used as the temperature difference C. In addition, as shown in FIG. 10, for example, a method for capturing a part of the heat removed by the heat exchange unit includes a
図11は本発明の第4の実施例の構造を示す図であり、図10と異なるのは、熱交換ユニットがタンク324,354とは同じ装置内に置かれていない場合であって、この場合は、ダクト318aまたは318bによって、熱交換ユニットで暖められた空気がタンク324,354の備えられた装置内に還流できるようにしたものである。図12は、図11に示す本発明の第4の実施例のダクト部分の具体的構成図である。図12において、309はモータ、310はダンパ、318はダクト、322はタンクである。
FIG. 11 is a view showing the structure of the fourth embodiment of the present invention. The difference from FIG. 10 is that the heat exchange unit is not placed in the same apparatus as the
以上説明したように、上記第3および第4実施例によれば、発熱体を有する電子装置や電気装置を冷却するための、液体冷媒を用いて冷却する冷却装置において、冷却する際に、冷却装置内の気温と待機側の系統のタンクにおける液体冷媒温度との温度差等に基づき、熱交換ユニットから排出される暖められた空気の一部を用いて冷却装置内の気温や液体冷媒温を昇温することができ、電子装置の結露の発生及び凍結を防止でき、待機側のポンプを動作させないことによりランニングコストを低減することができる。 As described above, according to the third and fourth embodiments, in the cooling device that cools the electronic device or the electric device having the heating element using the liquid refrigerant, the cooling is performed when the cooling is performed. Based on the temperature difference between the temperature inside the system and the temperature of the liquid refrigerant in the tank of the standby system, the temperature inside the cooling system and the temperature of the liquid refrigerant are adjusted using a part of the warmed air discharged from the heat exchange unit. The temperature can be raised, the condensation and freezing of the electronic device can be prevented, and the running cost can be reduced by not operating the pump on the standby side.
以下、本発明の第5実施例を説明する。図13に本発明の液体冷却装置の第5実施例の構成図を示す。この図に示すように、2つの冷却システムである現用系統(運転中のシステム、以下、現用とも、稼動とも称す)と予備系統(休止中のシステム、以下、予備とも、待機とも称す)とは、発熱体を有する電子装置450a,450bと、熱交換ユニット470a,470bと、ポンプ480a,480bとをそれぞれ有すると共にタンク460を共用しており、信頼性を確保するために、現用と予備の二重系を構成している。これら2系統と、これらの系統を制御するための制御器440とで、本発明の高効率液体冷却装置を大まかに構成している。ここで、参照番号の最後の符号aは、現用側の機器であることを示し、符号bは、予備側の機器であることを示す。また、太い実線は、冷却パイプ、細い実線は信号線を示す。
The fifth embodiment of the present invention will be described below. FIG. 13 shows a configuration diagram of a fifth embodiment of the liquid cooling apparatus of the present invention. As shown in this figure, the two active cooling systems (the system in operation, hereinafter also referred to as active) and the standby system (the system that is out of service, hereinafter also referred to as standby and standby) The
さらにこの液体冷却装置の構成について詳述する。451a,451bそれぞれ電子装置450a,450b内の発熱体近傍に配置された冷却パイプを流れる液体冷媒の温度を検出する温度検出器で、ここで検出された温度が制御器440へ送られる。471a,471bは熱交換器、472a,472bは冷却ファン、473a,473bはそれぞれ冷却ファン472a,472bを回転させるためのモータである。474a,474bはそれぞれ熱交換器471a,471b内を流れる液体冷媒の温度を検出する温度検出器で、ここで検出された温度が制御器440へ送られる。470a,40bは、少なくともそれぞれ、熱交換器471a,471b、冷却ファン472a,472b、モータ473a,473b、温度検出器474a,474bから構成される熱交換ユニットである。なお、この温度検出器474a,474bは、それぞれ熱交換ユニット470a,470b内の所定の配管内を流れる液体冷媒の温度を検出するとしてもよい。461はタンク460内に貯蔵される液体冷媒で、この中に不凍液は添加されていないとしてもよい。462はタンク460内を現用側と予備側とに仕切るための仕切板、463a,463bはタンク460へ液体冷媒を入力するための入力配管、464a,464bはそれぞれタンク460から液体冷媒を出力するための出力配管である。
Further, the configuration of the liquid cooling device will be described in detail. 451a and 451b are temperature detectors that detect the temperature of the liquid refrigerant flowing through the cooling pipes disposed in the vicinity of the heating elements in the
次に、本発明の主な特徴の一つである、タンク460を2系統で共有化し一体化している様子について、図14および図15を用いて説明する。図において、タンク460内は仕切板462によって図中左右に現用側と予備側とに仕切られている。ただし、この仕切板462は、現用側と予備側とを完全に仕切った構造としているのではなく、この仕切板462によってタンク460内の下部を仕切っているが、仕切板462の上限はタンク460の上部までは達していない。そうすることで、タンク460の上部が連通するようにしたことから、仕切板462の上限を超えた液面467までの液体冷媒が前記2系統側のいずれの側へも流動可能とすることができる。
Next, a state in which the
そして次に、液体冷媒漏れが発生し、図15に示すようにタンク460内で仕切板462の一方の側、例えば、現用側の液体冷媒量が減少し続けて液面469まで水位が下がったとしても、仕切板462の他方の側である予備側の液体冷媒量としては、仕切板462で仕切られた限りの液量が、上述の減少に関係なく保持され続けて液面468に水位が保たれることになる。その場合、液面469まで低下した水位を検出する手段(図示せず)を用いて、その検出結果に応じて制御器440は、稼働状態であった現用側を非稼働状態とし、代わりに非稼働状態であった予備側を稼働状態とするように制御することで、二重系としたシステム全体で見れば液体冷媒漏れという不具合の発生に係わらずに継続して動作可能とすることができる。
Next, a liquid refrigerant leak occurred, and the liquid level on one side of the
図19は、本発明の第5の実施例の別の構成図である。図19の実施例では、図13とは循環方向が異なり、液体冷媒はタンク460からポンプ480a,480bに出力され、電子装置450a,450b内を通ってきた液体冷媒がタンク460に流入する構成としている。即ち、まずタンク460内の液体冷媒が、稼動しているシステムのポンプ480a,480bにそれぞれ入力し、ポンプ480a,480bから熱交換器471a,471bにそれぞれ送り込まれる。そして、熱交換器471a,471bを通った液体冷媒が発熱体を有する電子装置450a,450b内の配管を通ってからタンク460に戻って来る。このような循環方向とすることによって、図13の構成に比べてタンク460内の液体冷媒の温度を高くすることが出来る。
FIG. 19 is another configuration diagram of the fifth embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 19, the circulation direction is different from that of FIG. 13, and the liquid refrigerant is output from the
上述のようにタンク460を2系統で共有化し一体化することでは、現用側の電子装置内を通ってきた液体冷媒が常に発熱体によって外気温度に比べて温度が上昇した状態となっており、仕切板462の上限を超えた液面467までの液体冷媒が前記2系統側のいずれの側へも流動可能なことから、より温度の高い現用側からの液体冷媒によって、予備側の液体冷媒の温度を効率的に上昇させ、外気温度より高くすることができ、そうすることで、予備側における凍結や結露の発生を防止することができる。
By sharing and integrating the
ここで、タンク460の入力配管および出力配管の位置関係の例について説明する。図14の入力配管463a,463bについては、仕切板462に近い位置でかつ仕切板462の上限の高さより少し低い高さに入力配管463a,463bの管口を設ける。一方、出力配管464a,464bについては、仕切板462に対し入力配管463a,463bよりも遠い位置でかつタンク460の底部に出力配管464a,464bの管口を設けている。このように入出力配管を配置することにより、稼働状態の入力配管463a,463bからタンク460内に入力された液体冷媒461の水勢により、仕切板462近傍の現用側の水面が非稼働の予備側の水面よりも持ち上げられ、もって、現用側から予備側への液体冷媒の流動がより促進されてタンク460内の攪拌がより効率的に行えることになる。また、図20は、図19の実施例において、熱交換器471a,471bにバイパス路181a,181bを設けたものである。バイパス路181a,181bの開閉は、バイパス弁182a,182bによってそれぞれ行われる。通常、バイパス弁182a,182bは開いている。
Here, an example of the positional relationship between the input piping and the output piping of the
現用側が稼動している場合、温度検出器474a,452aで検出した温度が、しきい値より高くなると、制御器440によってバイパス弁182aを閉じる。検出温度が低いときはバイパス弁182aを開き熱交換ユニット470の熱交換器471aの能力を低下させ、逆に、従って、検出温度が高いときはバイパス弁182aを閉じ熱交換ユニット470aの熱交換器471aの能力を高める。また、予備側が稼動している場合では、制御器440は、バイパス路181b、バイパス弁182b、温度検出器474bあるいは452bが上記と同様の動作を行うように制御する。このように温度条件によって熱交換器471a,471bを通さずパイパス路181a,181bを通すことによっても温度制御が可能となるため、図13及び図19の構成よりも更にきめ細かな温度制御が可能となる。
When the working side is in operation, the
なお、上述した配管の位置関係は、上述した攪拌の効率化を図るための配置とすれば、いずれの配置としても本発明の範疇に含まれるものであることは言うまでもない。 Needless to say, the above-described positional relationship of the pipes is included in the scope of the present invention as long as the arrangement described above is to improve the efficiency of stirring.
以上説明した構成によって、タンク460内の予備側の水温を外気に比べ上昇させておくことができるが、さらに、外気温度が低下した場合の予備側の各配管内での凍結を防止するために、熱交換器ユニット470bにおける液体冷媒の温度を温度検出器474bで検出し、該検出された温度を入力した制御器440は、その温度に応じて予め設定した凍結警報温度以下になったと判断した場合は、非稼動待機状態にある予備系側におけるポンプ480bを動作させるように制御する。そうすることで、ポンプ480bを所定期間、あるいは温度検出器474bで検出された温度が所定温度以上になるまでの期間、予備側が間欠運転するようにし、そうすることでタンク460内の予備側の温度上昇した液体冷媒461が予備系統内を循環するようにして、各配管内の液体冷媒の温度が上昇するようにしたことで、凍結の発生を防止する。
With the configuration described above, the water temperature on the spare side in the
同様に外気温度が低下した場合に、電子装置450b内の露点温度より予備側の配管内の液体冷媒が温度低下すると、その状態で現用側から予備側に切替え運転した際には、電子装置450bにおいて結露が発生し、その電子装置450bに障害を与えることになる。そのため、その結露の発生を防止するために、架内の電子装置450b内の気温を温度検出器451bにより検出すると共に、電子装置450bの冷却管内の液体冷媒液温度を温度検出器452bによって検出することで、それら検出された温度がそれぞれ制御器440に送られ、制御器440はそれらの温度を基に、電子装置450b内の状態が結露条件となっているか否かを判断する。もし、結露状態であると判断した場合には、非稼動状態において予備側のポンプ460を間欠運転し、タンク460内の温度上昇した液体冷媒を循環させることで、電子装置450b内の液体冷媒の温度を露点温度以上に上昇させることで、結露の発生を防止するものである。
Similarly, when the temperature of the liquid refrigerant in the backup side pipe drops below the dew point temperature in the
図21は、図19に示す実施例において、液体冷媒461を水として取り扱い、水温制御状態をシミュレーションしたものである。用いたシステムは、現用機が21KW発熱し、冷却水461が60リットル/分の流量で常時循環するものである。ポンプ480a,480bは、1KWの熱をロスし、冷却水461に吸収されるとする。タンク460の保有量は、60リットル、熱交換器471aと配管内に保有する水量は10.5リットル、熱交換器471bとその配管内に保有する水量は10.5リットル、電子装置450aまたは450b内に保有する水量はそれぞれ8.2リットルである。電子装置450a,450bとタンク460は室温25℃の場所(例えば、二階)に設置され、熱交換器471a,471bとポンプ480a,480bは室温4℃の場所に設置されている。
FIG. 21 shows a simulation of the water temperature control state with the
この状態で、現用機側のみ運転させると、電子装置450aの発熱によって高温度になった冷却水がタンク460内に流入する。そして、タンク460内の冷却水461と混合し、タンク460の出口での冷却水461の温度( Tw:Tank−0ut )は上昇する。タンク460から出た冷却水は熱交換器471aで冷却されるが、電子装置450aに流入する冷却水の温度( Tw:PA1−in )はタンク460の出口(出力配管464a)の冷却水温度の上昇に比例して上昇する。
In this state, when only the working machine side is operated, the cooling water having a high temperature due to heat generated by the
電子装置450aに流入する冷却水の温度が40℃以下ならファン472aは停止しているが、電子装置450aの発熱が続いているので冷却水の温度( Tw:PA1−in )は上昇し続け、40℃になると熱交換器471aのファン472aが回転を開始する。図21中に運転状態と停止状態を示す。熱交換器471aのファン472aが回転の結果、冷却水の温度は、低下し始める。そして35℃以下まで下がると、ファン472aは停止する。このような動作を繰り返すことにより、冷却水の温度( Tw:PA1−in )が35〜40℃の範囲内に安定に制御される。
If the temperature of the cooling water flowing into the
一方、外気温度が下がると、予備機側の停滞している冷却水が凍結する恐れがある温度に到達する。ここでは、この冷却水が凍結する恐れがある温度を4℃に想定する。そこで、予備機側の冷却水の温度( Tw:PA2−in )が4℃以下になると、予備機側のポンプ480bだけが運転を開始する(図21では、35分の時点)。ポンプ480bの運転開始直後では、予備機側の低温の冷却水が高温状態になっているタンク460に流れ込んでくるので、タンク460の出口(出力配管464a,464b)での冷却水の温度( Tw:Tank−0ut )は低下していく。しかし、タンク460内の冷却水の温度が低下しても、タンク460の保有している冷却水の熱容量が大きく、かつ、現用機側の発熱が続いているので、タンク460内の冷却水の温度は、電子装置450a内の露点温度25℃以下にはならない。従って、結露は発生しない。
On the other hand, when the outside air temperature falls, the temperature reaches a temperature at which the stagnant cooling water on the spare machine side may freeze. Here, the temperature at which this cooling water may freeze is assumed to be 4 ° C. Therefore, when the temperature of the cooling water on the standby side (Tw: PA2-in) becomes 4 ° C. or lower, only the
その際、現用機の発熱によって、冷却水の温度は上昇を続ける。従って、タンク460内で混合された高温の冷却水は、予備機側の各部配管、ポンプ480b、熱交換器471bなどを暖めることが出来る。
At that time, the temperature of the cooling water continues to rise due to the heat generated by the current machine. Therefore, the high-temperature cooling water mixed in the
暖めている途中で、3分が経過すると、制御器440は予備機側のポンプ480bを停止させ、必要以上の電力を消費しないように制御する。暖められた予備機側の冷却水は、その状態で予備機側の配管、熱交換器471b、電子装置450b内に放置されるので、自然放熱によって徐々に冷却水の温度が低下していく。そして、凍結する恐れがある温度(4℃)まで下がると、再び予備機側のポンプ480bの運転が開始される。以下、このような予備機側のポンプ480bの間欠運転の動作が繰り返し続けられる。
When 3 minutes elapses during the warming, the
尚、図21では、約35℃まで上昇した予備機側の冷却水の温度が自然放熱で低下していくことは、表示していない。 In FIG. 21, it is not shown that the temperature of the cooling water on the spare machine side that has risen to about 35 ° C. decreases due to natural heat dissipation.
このように、システムの省電力化と結露及び凍結の防止が可能であることがシミュレーションによって判明した。 Thus, it has been found by simulation that the system can save power and prevent condensation and freezing.
なお、上述の間欠運転の際は、予備側の熱交換ユニット470bは非稼動状態とすることで、凍結や結露の発生防止を図ると共に省電力を効率良く行うことができる。 In the intermittent operation described above, the heat exchange unit 470b on the standby side is set to a non-operating state, so that freezing and condensation can be prevented and power can be efficiently saved.
以上説明したように本発明の第5実施例によれば、発熱体から奪った熱を排除する熱交換ユニットと、発熱体を冷却するための液体冷媒を循環させるポンプと、液体冷媒を貯蔵するタンクと、これを接続する配管とを有し、配管を介して液体冷媒を循環供給して発熱体を冷却する高効率冷却装置において、現用と予備のタンクを仕切板を設けた一体化構造とし、通常は現用・予備タンクを一体化したタンクとして作動させ、現用運転時には現用の温度上昇した液体冷媒を効率良く、予備タンクに循環させることにより、予備液体冷媒液温を現用のそれに近づけ、結露や凍結を防止する。また仕切板により、万一の液体冷媒漏れの際は、仕切板により予備タンクに液体冷媒を貯蔵して、二重系の機能を果たす。また不凍液の使用を不要とし、冷却特性・装置の信頼性を向上させると共に、環境汚染を防止できる冷却装置を提供することが出来、小型化軽量化及び省エネルギ−を図ることができる。 As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the heat exchange unit for removing the heat taken from the heating element, the pump for circulating the liquid refrigerant for cooling the heating element, and the liquid refrigerant are stored. In a high-efficiency cooling device that has a tank and a pipe that connects the tank and circulates and supplies liquid refrigerant through the pipe to cool the heating element, the current and spare tanks are integrated with a partition plate. Normally, the working and spare tanks are operated as an integrated tank, and the liquid refrigerant whose working temperature has been increased is efficiently circulated to the spare tank during the running operation, so that the liquid temperature of the spare liquid refrigerant is close to that of the working tank and condensation occurs. And prevent freezing. Also, in the unlikely event of liquid refrigerant leakage, the partition plate stores the liquid refrigerant in the reserve tank by the partition plate, thereby fulfilling a dual function. Further, it is possible to provide a cooling device that eliminates the use of antifreeze liquid, improves cooling characteristics and device reliability, and prevents environmental pollution, and can achieve downsizing, weight reduction, and energy saving.
1:発熱体、 2:回路基板、 3:円形部、 4:扁平部、 5:熱伝導ブロック、 6:接続栓、 10:冷却パイプ、 20,30:折れ線、 160:ロー付け部、 161:発熱素子、 162:冷却パイプ、 163:接触面、 164:通路、 165:ネジ、 181a,181b:バイパス路、 182a,182b:バイパス弁、 250:電子装置、 251,252:温度検出器、 253:回路基板、 254:冷却パイプ、 260:タンク、 270:熱交換ユニット、 271:熱交換器、 272:冷却ファン、 273:ポンプ、 274,275:温度検出器、: 280:ポンプ、 290:制御器、 300:冷却装置、301,304:電子装置、 308,308a,308b:ダクト、 309,309a,309b:モータ、 310,310a,310b:ダンパ、 311:冷却パイプ、 318,318a,318b:ダクト、 321,351:ポンプ、 322,352:熱交換器、 323,353:冷却ファン、 324,354:タンク、 440:制御器、 450a,450b:電子装置、 451a,451b:温度検出器、 452a,452b,474a,474b:温度検出器、 461:液体冷媒、 462:仕切板、 463a,463b:入力配管、 464a,464b:出力配管、 467,468,469:液面、 470a,470b:熱交換ユニット、 471a,471b:熱交換器、 472a,472b:冷却ファン、 473a,473b:モータ、 474a,474b:モータ、 480a,480b:ポンプ。 1: heating element, 2: circuit board, 3: circular part, 4: flat part, 5: heat conduction block, 6: connection plug, 10: cooling pipe, 20, 30: broken line, 160: brazed part, 161: Heating element, 162: cooling pipe, 163: contact surface, 164: passage, 165: screw, 181a, 181b: bypass passage, 182a, 182b: bypass valve, 250: electronic device, 251, 252: temperature detector, 253: Circuit board, 254: Cooling pipe, 260: Tank, 270: Heat exchange unit, 271: Heat exchanger, 272: Cooling fan, 273: Pump, 274, 275: Temperature detector, 280: Pump, 290: Controller 300: Cooling device 301, 304: Electronic device 308, 308a, 308b: Duct, 309, 309a, 3 9b: Motor 310, 310a, 310b: Damper, 311: Cooling pipe, 318, 318a, 318b: Duct, 321, 351: Pump, 322, 352: Heat exchanger, 323, 353: Cooling fan, 324, 354: Tank, 440: Controller, 450a, 450b: Electronic device, 451a, 451b: Temperature detector, 452a, 452b, 474a, 474b: Temperature detector, 461: Liquid refrigerant, 462: Partition plate, 463a, 463b: Input piping 464a, 464b: output piping, 467, 468, 469: liquid level, 470a, 470b: heat exchange unit, 471a, 471b: heat exchanger, 472a, 472b: cooling fan, 473a, 473b: motor, 474a, 474b: Motor, 480a, 480b: pump.
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