JP6834302B2 - 電子部品、電子部品起動制御装置、及び電子部品の起動制御方法 - Google Patents
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Description
この特許文献1に示されるラジエータでは、隣接する放熱フィンのいずれか一方に、温度変化により変形される形状記憶合金からなる遮蔽板の一端を支持した構成とされる。
この遮蔽板は、設定温度よりも高いときに、支持された放熱フィンに沿った真直状態とされることで放熱を促進する一方で、設定温度よりも低いときに、その先端を隣接するフィンの表面に近接ないし接触させて該隣接するフィンとの間隙を密閉する。
そして、このような遮蔽板によるフィンの間隙封鎖により、対象部品となるCPUが動作を開始してから所定の動作推奨温度に上昇するまで放熱/冷却を抑止する。
しかしながら、特許文献1のラジエータでは、フィンの間隙封鎖を完全に行うことは困難であり、放熱抑止効果を十分に得ることができず、CPUが一定温度(動作推奨温度)に達するまでに時間がかかり、CPUの動作効率が悪いという問題がある。
本発明は、動作に伴って熱を発生する発熱部品と熱交換して該発熱部品を冷却する冷却部と、これら発熱部品及び冷却部を制御する熱管理部と、を有する電子部品であって、前記熱管理部には、起動時に前記発熱部品を所定以上の頻度でスイッチングさせる動作制御部と、前記動作制御部でのスイッチングにより前記発熱部品の温度が所定以上になったことを判定する温度判定部と、前記温度判定部での判定結果に基づき前記発熱部品が所定以上の温度となったことを条件として該発熱部品でのスイッチングを停止して前記冷却部による前記発熱部品の冷却を開始させる動作切替部と、を具備することを特徴とする。
図1に符号Aで示すものは動作に伴って熱を発生する発熱部品であって、例えばCPUなどの電子チップで構成されている。
冷却部2の具体的な構成として、発熱部品Aからの熱を受ける熱媒体Sが内部の媒体収容部4に収容された吸熱部5と、吸熱部5内の媒体収容部4に接続されて該媒体収容部4内の熱媒体Sからの熱を大気中に放出する放熱部6と、これら吸熱部5と放熱部6との間の通路7の途中に設けられて熱媒体Sの流通を制御する弁機構8とを有する。
また、この弁機構8では、熱管理部3からの制御信号により開閉動作する開閉弁9が設けられている。
このとき、媒体収容部4では、内部にて熱媒体Sの気化及び液化が繰り返されることで、発熱部品Aで生じた熱が、吸熱部5、通路7及び放熱部6の放熱フィンを経由して外部に放出される。
温度判定部11は、動作制御部10でのスイッチングにより発熱部品Aの温度が所定以上になったことを判定する制御内容を有する。
動作切替部12は、温度判定部11での判定結果に基づき発熱部品Aが所定以上の温度となったことを条件として、該発熱部品Aでのスイッチングを停止して冷却部2に発熱部品Aの冷却を開始させる制御内容を有する。
さらに、温度判定部11は、動作制御部10によりスイッチングされた発熱部品Aが所定以上の温度になったと判定した場合には、動作切替部12にて発熱部品AであるCPUでの高頻度なスイッチングを停止し、あるいは常用のタイマによる動作に切り替え、さらに冷却部2による発熱部品Aの冷却を開始させるようにした。
これにより、本発明に係るデバイス冷却用の電子部品1では、起動後のCPUを速やかに動作推奨温度となる使用可能状態に移行した後は、CPUの通常使用のために、冷却部2による発熱部品Aの冷却を速やかに開始させることができ、CPUの効率的な動作運用が可能となる。
図1を具体化した本発明の第1実施形態に係る構成について図2及び図3を参照して説明する。
図2に符号Aで示すものは動作に伴って熱を発生する発熱部品であって、例えばCPUなどの電子チップで構成されている。このCPUを構成する発熱部品Aは、キャリア20を介して台座21上に固定されている。
このデバイス冷却用の電子部品100は、作動中の発熱部品Aと熱交換して該発熱部品Aを冷却する冷却部22と、これら発熱部品A及び冷却部22を制御する熱管理部23とを有する。
吸熱部25と放熱部26との間の通路27(27A,27B)は上下方向に沿って2本設けられており、各通路27には、熱管理部23からの制御信号により開閉動作される弁機構28の開閉弁29がそれぞれ設けられている。なお、この開閉弁29としては電磁弁が使用される。
また、放熱部26は、ヒートシンク26Aと、該ヒートシンク26Aの上部位置に設けられた複数の放熱フィン26Bとから構成されたものであって、これらヒートシンク26A及び放熱フィン26Bを介して熱媒体Sの熱が大気中へ放出される。
このとき、媒体収容部24では、内部で熱媒体Sが気化及び液化を繰り返すことで、発熱部品Aで生じた熱が、吸熱部25、通路27及び放熱部26の放熱フィンを経由して外部に放出される。
なお、この動作制御部30は、スイッチングに際して発熱部品Aの定格動作周波数以上で動作させる、より具体的には、スイッチングに際して、発熱部品Aにクロックを供給するクロック発生器から、このクロック発生器が発生し得る最大周波数のクロックを供給して動作させる処理を実行する。この動作に伴う発熱によって、起動時に発熱部品Aの温度を所定の動作推奨温度(例えば5℃)にまで速やかに上昇させることができる。
なお、この温度判定部31では、予め設定しておくことにより、例えば以下の《1》〜《3》のいずれかを実行する。《1》発熱部品Aに設置した温度センサ(図2に符号13で示す)での検出値に基づき該発熱部品Aの温度が所定以上になったことを判定する。《2》発熱部品Aにて高頻度のスイッチングさせた際に同一の演算結果が連続して算出されたこと、すなわち、正常な動作が確認されたことを条件として、該発熱部品Aの温度が所定以上になったと判定する。《3》発熱部品Aにて高頻度のスイッチングを所定時間(所定回数)以上行ったことを条件として、温度データをフィードバックすることなく、該発熱部品Aの温度が所定以上になったと判定する。
すなわち、この起動制御プログラムでは、図3に示されるように、装置の電源がONになったことを条件として(ステップ1)、動作制御部30からの制御信号に基づき、起動時に発熱部品AであるCPUを所定以上の頻度でスイッチングして、該CPUを発熱させる制御信号を動作制御部30から出力させる(ステップ2)。
その後、温度判定部31にて、《1》〜《3》のいずれかの方式により、動作制御部30でのスイッチングにより発熱部品Aの温度が所定以上(動作推奨温度となる5℃以上)になったか否かを判定し(ステップ3及び4)、発熱部品Aの温度が所定以上になった場合に次のステップ5を実行する。
これにより、起動後のCPUを速やかに動作推奨温度となる使用可能状態に移行した後は、CPUの通常使用のために、冷却部22により発熱部品Aの冷却を速やかに開始させることができる。
さらに、温度判定部31にて、動作制御部30でのスイッチングにより発熱部品Aの温度が所定以上になったことを判定した場合には、動作切替部32にて発熱部品AであるCPUでのスイッチングを停止して該CPUをリセット(初期化)するとともに、弁機構28の開閉弁29を開状態として、冷却部22による発熱部品Aの冷却を開始させるようにした。
これにより、第1実施形態に係るデバイス冷却用の電子部品100では、起動後のCPUを速やかに動作推奨温度となる使用可能状態に移行した後は、CPUの通常使用のために、冷却部22による発熱部品Aの冷却を速やかに開始させることができ、CPUの効率的な動作運用が可能となる。
また、本実施形態では、ステップ5では、発熱部品AであるCPUでのスイッチングを停止して該CPUをリセット(初期化)するようにしたが、このリセットの処理を省略して、次の冷却部22による発熱部品Aの冷却を開始させるようにしても良い。
図1を具体化した本発明の第2実施形態に係る電子部品101について、図4を参照して説明する。
第2実施形態に係る電子部品101が、第1実施形態に係る電子部品101と構成を異にする点は、発熱部品A、冷却部22´が配置される向きである。すなわち、第2実施形態に係る電子部品101では、発熱部品A、冷却部22´が全体として縦向きに配置されている。
なお、第2実施形態は、第1実施形態と基本構成が同一であるので、同一構成要素に同一符号を付して説明を省略するとともに、構成を異にする配管について主に説明する。
これら通路40A,40Bは、縦向きに配置された吸熱部25と放熱部26とを接続するように水平方向に配置されたものであって、上下に並列するように配置されている。また、これら通路40A,40B内には、吸熱部25から放熱部26に至る閉空間の媒体収容部24が形成されており、この媒体収容部24にて熱媒体Sの気化及び液化が繰り返される。
また、これら通路40A,40Bの中で、上側に位置する通路40Aは、吸熱部25と放熱部26との間で気体を流通させる第1の通路を形成し、また、下側に位置する通路40Bは、吸熱部25と放熱部26との間で液体を流通させる第2の通路を形成している。
この弁機構41は、通路40Aの開口部に位置する開閉弁42を有するものであって、該通路40Aを開放した場合に、気体又は液体状態の熱媒体Sを媒体収容部24の内部空間内で循環させることができる。なお、この開閉弁42としては電磁弁が使用される。
また、上記開閉弁42では、熱媒体Sの温度が上昇した定常運転時において通路40Aを開状態として、熱媒体Sの循環及び熱移動を行わせ、放熱部26を介した発熱部品Aの発熱を行わせる。
このとき、媒体収容部24では、媒体収容部24内で気化した熱媒体Sが上側の通路40Aを通じて放熱部26に移動し、放熱部26にて放熱されることにより該熱媒体Sの液化がなされる。その後、液化した熱媒体Sは下側の通路40Bを通じて吸熱部25に戻る。すなわち、通路40Aに設けられた開閉弁42が開状態となった場合に、吸熱部25、通路40A,40B及び放熱部26を経由して熱媒体Sを循環させつつ、該熱媒体Sの気化及び液化を繰り返すことにより、発熱部品Aの強制的な放熱を行わせることができる。
すなわち、この起動制御プログラムでは、図3に示されるように、装置の電源がONになったことを条件として(ステップ1)、動作制御部30からの制御信号に基づき、起動時に発熱部品AであるCPUに内蔵されたスイッチング素子を所定以上の頻度でスイッチング動作させて該CPUを発熱させる制御信号を動作制御部30から出力させる(ステップ2)。
その後、温度判定部31にて、動作制御部30でのスイッチングにより発熱部品Aの温度が所定以上になったか否かを判定し(ステップ3,4)、発熱部品Aの温度が所定以上になった場合に次のステップ5を実行する。
その後、発熱部品AであるCPUでのスイッチングを停止して該CPUをリセット(初期化)するとともに、弁機構41の開閉弁42を開状態として、冷却部22´による発熱部品Aの冷却を開始させる制御信号を動作切替部32から出力させる(ステップ5)。
さらに、温度判定部31にて、動作制御部30でのスイッチングにより発熱部品Aの温度が所定以上になったことを判定した場合には、動作切替部32にて発熱部品AであるCPUでのスイッチングを停止して該CPUをリセット(初期化)するとともに、冷却部22´による発熱部品Aの冷却を開始させるようにした。
これにより、第2実施形態に係るデバイス冷却用の電子部品101では、起動後のCPUを速やかに動作推奨温度となる使用可能状態に移行した後は、CPUの通常使用のために、弁機構41の開閉弁42を開状態として、冷却部22´による発熱部品Aの冷却を速やかに開始させることができ、CPUの効率的な動作運用が可能となる。
また、第2実施形態では、ステップ5では、発熱部品AであるCPUでのスイッチングを停止して該CPUをリセット(初期化)するようにしたが、このリセットの処理を省略して、次の冷却部22´による発熱部品Aの冷却を開始させるようにしても良い。
2 冷却部
3 熱管理部
4 冷媒収容部
5 吸熱部
6 放熱部
7 通路
8 弁機構
9 開閉弁
10 動作制御部
11 温度判定部
12 動作切替部
22 冷却部
22´冷却部
23 熱管理部
24 冷媒収容部
25 吸熱部
26 放熱部
27(27A,27B) 通路
28 弁機構
29 開閉弁
30 動作制御部
31 温度判定部
32 動作切替部
40(40A,40B) 通路
41 弁機構
42 開閉弁
100 電子部品
101 電子部品
A 発熱部品(CPU)
S 熱媒体
Claims (7)
- 動作に伴って熱を発生する発熱部品と熱交換して該発熱部品を冷却する冷却部と、これら発熱部品及び冷却部を制御する熱管理部と、を有する電子部品であって、
前記熱管理部には、
起動時に前記発熱部品を定格動作周波数以上の頻度でスイッチングさせる動作制御部と、
前記動作制御部でのスイッチングにより前記発熱部品の温度が当該発熱部品の動作推奨温度以上になったことを判定する温度判定部と、
前記温度判定部での判定結果に基づき前記発熱部品が前記動作推奨温度以上の温度となったことを条件として、該発熱部品のスイッチングの停止、および前記冷却部による前記発熱部品の冷却を実行させる動作切替部と、を具備し、
前記冷却部は、前記発熱部品からの熱を受ける熱媒体が内部の媒体収容部に収容された吸熱部と、該吸熱部の媒体収容部に接続されて該媒体収容部内の熱媒体からの熱を放出する放熱部と、前記媒体収容部で蒸発した熱媒体が放熱部へ向かって流れる通路の途中に設けられてこれら吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を制御する弁機構と、を有し、
前記動作制御部は、前記発熱部品の冷却の開始に際し、前記冷却部の弁機構を操作して前記吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を許容することを特徴とする電子部品。 - 動作に伴って熱を発生する発熱部品と熱交換して該発熱部品を冷却する冷却部と、これら発熱部品及び冷却部を制御する熱管理部と、を有する電子部品であって、
前記熱管理部には、
起動時に前記発熱部品をクロック発生器が発生し得る最大の周波数のクロックを供給してスイッチングさせる動作制御部と、
前記動作制御部でのスイッチングにより前記発熱部品が当該発熱部品の動作推奨温度以上になったことを判定する温度判定部と、
前記温度判定部での判定結果に基づき前記発熱部品が前記動作推奨温度以上の温度となったことを条件として、該発熱部品のスイッチングの停止、および前記冷却部による前記発熱部品の冷却を実行させる動作切替部と、を具備し、
前記冷却部は、前記発熱部品からの熱を受ける熱媒体が内部の媒体収容部に収容された吸熱部と、該吸熱部の媒体収容部に接続されて該媒体収容部内の熱媒体からの熱を放出する放熱部と、前記媒体収容部で蒸発した熱媒体が放熱部へ向かって流れる通路の途中に設けられてこれら吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を制御する弁機構と、を有し、
前記動作制御部は、前記発熱部品の冷却の開始に際し、前記冷却部の弁機構を操作して前記吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を許容することを特徴とする電子部品。 - 前記温度判定部では、前記発熱部品に設置した温度センサでの検出値に基づき該発熱部品の温度が動作推奨温度以上になったことを判定する請求項1または2のいずれか1項に記載の電子部品。
- 前記温度判定部では、前記発熱部品にて高頻度のスイッチングさせた際に同一の演算結果が連続して算出されたことを条件として、該発熱部品の温度が動作推奨温度以上になったと判定する請求項1または2のいずれか1項に記載の電子部品。
- 前記温度判定部では、前記発熱部品にて高頻度のスイッチングを予め設定された時間以上行ったことを条件として、該発熱部品の温度が動作推奨温度以上になったと判定する請求項1または2のいずれか1項に記載の電子部品。
- 動作に伴って熱を発生する発熱部品と熱交換して該発熱部品を冷却する冷却部と、これら発熱部品及び冷却部を制御する熱管理部と、を有する電子部品起動制御装置であって、
前記熱管理部には、
起動時に前記発熱部品を定格動作周波数以上の頻度でスイッチングさせる動作制御部と、
前記動作制御部でのスイッチングにより前記発熱部品の温度が動作推奨温度以上になったことを判定する温度判定部と、
前記温度判定部での判定結果に基づき前記発熱部品が動作推奨温度以上の温度となったことを条件として該発熱部品でのスイッチングの停止、および前記冷却部による前記発熱部品の冷却の開始を実行させる動作切替部と、を具備し、
前記冷却部は、前記発熱部品からの熱を受ける熱媒体が内部の媒体収容部に収容された吸熱部と、該吸熱部の媒体収容部に接続されて該媒体収容部内の熱媒体からの熱を放出する放熱部と、前記媒体収容部で蒸発した熱媒体が放熱部へ向かって流れる通路の途中に設けられてこれら吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を制御する弁機構と、を有し、
前記動作制御部は、前記発熱部品の冷却の開始に際し、前記冷却部の弁機構を操作して前記吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を許容することを特徴とする電子部品起動制御装置。 - 動作に伴って熱を発生する発熱部品と熱交換して該発熱部品を冷却する冷却部と、これら発熱部品及び冷却部を制御する熱管理部と、を有する電子部品の起動制御方法であって、
前記発熱部品を定格動作周波数以上の頻度でスイッチングさせる動作制御工程と、
前記動作制御工程でのスイッチングにより前記発熱部品の温度が動作推奨温度以上になったことを判定する温度判定工程と、
前記温度判定工程での判定結果に基づき前記発熱部品が動作推奨温度以上の温度となったことを条件として該発熱部品でのスイッチングの停止、および前記冷却部による前記発熱部品の冷却を実行させる動作切り替え工程と、を有し、
前記冷却部は、前記発熱部品からの熱を受ける熱媒体が内部の媒体収容部に収容された吸熱部と、該吸熱部の媒体収容部に接続されて該媒体収容部内の熱媒体からの熱を放出する放熱部と、前記媒体収容部で蒸発した熱媒体が放熱部へ向かって流れる通路の途中に設けられてこれら吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を制御する弁機構と、を有し、
前記動作切り替え工程は、前記発熱部品の冷却の開始に際し、前記冷却部の弁機構を操作して前記吸熱部と放熱部との間の熱媒体の流通を許容することを特徴とする電子部品の起動制御方法。
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JP2016189439A JP6834302B2 (ja) | 2016-09-28 | 2016-09-28 | 電子部品、電子部品起動制御装置、及び電子部品の起動制御方法 |
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