JPH07154082A - 電子機器の冷却方法 - Google Patents

電子機器の冷却方法

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JPH07154082A
JPH07154082A JP29842293A JP29842293A JPH07154082A JP H07154082 A JPH07154082 A JP H07154082A JP 29842293 A JP29842293 A JP 29842293A JP 29842293 A JP29842293 A JP 29842293A JP H07154082 A JPH07154082 A JP H07154082A
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JP
Japan
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module
cooling
cooling plate
temperature
refrigerant
Prior art date
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Pending
Application number
JP29842293A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Ishikawa
哲史 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正常動作を保証されるために冷却を行い、規
定された温度範囲内に保つ必要のある電子部品が実装さ
れたモジュールを冷却板で冷却するように構成された電
子機器において、モジュールの温度を規定温度範囲内に
保つと共に各モジュール間の温度のバラツキを小さくす
る。 【構成】 冷却の必要な電子部品を内装したモジュール
1の外面に設けた凹部に常温では液体でありかつモジュ
ール1に内装された電子部品の規定温度以下に沸点をも
つ冷媒6が押え金具3、熱伝導シート4及びOリング5
で密封され、モジュール1は内部に冷却水8が流れる冷
却板2に熱伝導シート4が接触することで冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作動温度範囲が規定さ
れ、温度に性能が依存する電子部品を内装したモジュー
ルにより構成された電子機器の冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子等の電子部品を内装したモジ
ュールは近来のエレクトロニクス技術の発展に伴い、小
型高出力化が進み、安定して要求性能を満足するため
に、いかに効果的に冷却するかが重要な課題となってい
る。
【0003】一方、モジュールに内装された電子部品の
中にはその性能が温度に依存することも多々あり、安定
して要求性能を維持するためには、モジュールを所定の
温度範囲内に保持することが必要である。
【0004】そのために従来、図10、11に示すよう
な冷却構造が採用されている。図10は従来冷却構造の
斜視図、図11は断面図を示す。図において、1は冷却
を必要とする電子部品を内装したモジュール、2は金属
の薄肉構造で内部に冷却水8が流れる冷却板、21は冷
却水が流れる流路、22は冷却板2に冷却水を供給する
ための口金である。
【0005】このように構成された電子機器の冷却構造
は、次のように機能する。冷却板2内を冷却水が流れて
いない場合、冷却板2に圧力がかかっていないため、冷
却板2は膨らんでおらず、モジュール1と冷却板2の間
には間隔が保たれている。一方、モジュール1は電子部
品を内装したものであるため個々のモジュールの点検と
保守が必要とされ、そのためには個々のモジュールを容
易に電子機器から脱着できることが求められるが、冷却
水を流していない場合の冷却板とモジュールとの間隔に
よりその着脱性が確保される。これに対して、流路21
を通って口金22より冷却水8が供給されている場合に
は、図11に示すように冷却板2は冷却水8の圧力によ
って膨らみ、その結果、冷却板2がモジュール1と接触
するようになる。モジュール1と冷却板2との接触面を
通じてモジュール1で発生した熱が冷却板2に伝えられ
ることによって、モジュール1は冷却され、内装されて
いる電子部品はその性能を維持される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
構成された電子機器の冷却構造では、以下のような問題
点がある。冷却板とモジュールが直接接触するため、モ
ジュールの温度は、冷却板内を流れる冷却水の影響を受
けやすく、モジュールを所定温度範囲内に維持するため
には、冷却板内を流れる冷却水の温度、流量等に対し厳
しい管理が必要であり、本冷却構造を含むシステムを複
雑なものとしていた。また、例えば冷却板内を流れる冷
却水の温度が流れの上流付近より下流付近の方が高くな
るように、モジュールの実装位置により冷却効果が異な
り、モジュール温度差による性能のバラツキを生じ、ひ
いては本電子機器全体の性能低下を招く可能性もあっ
た。また、冷却板は電子機器の作動・非作動の繰り返し
毎に、冷却水の圧力により膨張変形するため、作動回数
が増加するにつれて冷却板が疲労破壊を起こして、冷却
水をリークする危険性があった。
【0007】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、その性能を温度に依存し、作動
温度範囲を規定されたモジュールを冷却水の温度変化に
より受ける影響を少なくし、安定してモジュールを規定
温度範囲内に維持するとともに各モジュール間の温度の
バラツキを少なくする電子機器の冷却方法を得ることを
目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる電子機器
の冷却方法は、冷却を必要とし、その性能を温度に依存
する電子部品を内装したモジュールを冷却板で冷却する
ように構成され、そのモジュール外面に設けた凹部に、
常温では液体でありかつ電子部品の動作規定温度以下に
沸点を待つ冷媒を伸縮性がある熱伝導シートを覆って密
封したものである。
【0009】また、冷媒を柔軟性がある熱伝導シートを
板バネでモジュール凹部内側に保持しながら覆って密封
したものである。
【0010】また、本発明に係わる電子機器の冷却方法
は、冷却を必要とし、その性能を温度に依存する電子部
品を内装したモジュールを冷却板で冷却するように構成
され、そのモジュール外面に、常温では液体でありかつ
電子部品の動作規定温度以下に沸点を待つ冷媒を柔軟性
または伸縮性があるフィルム状外皮に注入した熱伝導素
子を固着したものである。
【0011】また、熱伝導シートまたは板バネに歪セン
サを取り付けたものである。
【0012】また、モジュール凹部に吸液性に優れたシ
ート状スポンジを設けたものである。
【0013】
【作用】この発明は、非作動状態においてモジュール部
の熱伝導シートと冷却板の間隔が保たれ、作動状態にお
いて冷媒が沸騰することで熱伝導シートが伸張して冷却
板と接し、その接触面積が変化することによってモジュ
ールへの冷却効果が自動的に調節され、モジュールを規
定温度範囲内に維持すると共にモジュール間の温度のバ
ラツキを小さくすることができる。
【0014】また、冷媒が沸騰して熱伝導シートをモジ
ュール凹部内側に保持する板バネをたわませることで熱
伝導シートと冷却板を接触させ、同様の効果を得ること
ができる。
【0015】また、非作動状態においてモジュールに固
着された熱伝導素子と冷却板の間隔が保たれ、作動状態
において冷媒が沸騰することで熱伝導素子が脹らんで冷
却板と接し、その接触面積が変化することによってモジ
ュールへの冷却効果が自動的に調節され、モジュールを
規定温度範囲内に維持すると共にモジュール間の温度の
バラツキを小さくすることができる。
【0016】また、上記熱伝導シートまたは板バネに歪
センサを取り付けることで、熱伝導シート、板バネの破
損及びモジュールに内装された電子部品の破壊を未然に
防ぐことができる。
【0017】また、モジュールの凹部の吸液性に優れた
シート状のスポンジを設けることでモジュールがどのよ
うな方向に保持されても、冷媒が凹部全域にいきわた
り、モジュールを規定温度範囲内に維持すると共にモジ
ュール間の温度のバラツキを小さくすることができる。
【0018】
【実施例】
実施例1.図1,2は本発明の実施例を示す図である。
図2は本冷却構造のモジュール部の構成を示す図で、図
において、1は冷却の必要な電子部品を内装したモジュ
ールで外面に凹部を設けてある。3は押え金具でモジュ
ール1にネジ等で固定され、4は伸縮性がある熱伝導シ
ート、5は冷媒のシールを行うOリングである。また図
1は本冷却構造の断面図を示す。図において、モジュー
ル凹部に、常温では液体でありかつモジュール内に実装
されている電子部品の動作規定温度より沸点の低い冷媒
6が密封されている。図1aは非作動状態の断面を示
し、bはモジュール1の温度が規定温度に達していると
きの断面を示し、cはモジュール1の温度が規定温度よ
り高いときの断面を示す。aは非作動状態なので、モジ
ュール部と冷却板2の間に間隔が保たれモジュール1の
着脱性が保たれている。モジュール1が作動し、発熱す
ると、モジュール1の温度が上昇し、その温度が冷媒6
の沸点に達すると冷媒6が沸騰し、モジュール凹部の圧
力が上昇し、熱伝導シート4が伸張して冷却板2と接す
る。通常は、bのような状態でモジュール1で発生した
熱が熱伝導シート4と冷却板2の接触面より伝達されモ
ジュール1が冷却される。また、冷却板2内に流れる冷
却水8の温度が適切でない場合等、何らかの原因におい
て、モジュール1の温度が規定温度より上昇した場合、
cに示すように冷媒6の沸騰が活発になり、モジュール
凹部の圧力が上昇し、熱伝導シート4と冷却板2の接触
面積が増加することによって冷却板2のモジュール1に
対する冷却効果も増加する。逆に、モジュール1が規定
温度より低い場合、熱伝導シート4と冷却板2の接触面
積は規定温度状態より小さくなり、冷却板のモジュール
に対する冷却効果も小さくなる。
【0019】このように構成された電子機器の冷却構造
では、モジュール温度によって冷却効果が自動的に調節
され、モジュールが規定温度範囲内に維持されると共に
各モジュール間の温度のバラツキが小さくなる。
【0020】実施例2.また、図3、4は板ばねの弾性
を利用した場合の実施例2を示す。図4はモジュール部
の構成を示す図で、柔軟性のある熱伝導シート4を板ば
ね7でモジュール凹部内側に保持して冷媒6を密封した
以外は上記実施例と同様の構成である。また、図3は本
冷却構造の断面図を示す。図3aは非作動状態の断面を
示し、bはモジュール1の温度が規定温度に達している
ときの断面を示し、cはモジュール1の温度が規定温度
より高いときの断面を示す。上記実施例では冷媒6の沸
騰により上昇した圧力と熱伝導シート4の張力との釣り
合いで熱伝導シート4と冷却板2の接触面積が調節され
たが、本実施例では板ばね7のたわみによる弾性力との
釣り合いで熱伝導シート4と冷却板2の接触面積が調節
される。
【0021】このように構成された電子機器の冷却構造
も上記実施例と同様にモジュール温度によって冷却効果
が自動的に調節され、モジュールが規定温度範囲内に維
持されると共に各モジュール間の温度のバラツキが小さ
くなる。
【0022】実施例3.図5は本発明の実施例3を示す
図で、本冷却構造の断面図を示す。図において、1は冷
却の必要な電子部品を内装したモジュール、9は柔軟性
または伸縮性のあるフィルム状の外皮91を有し、常温
では液体でありかつモジュール内に実装されている電子
部品の動作規定温度より低い沸点を持つ冷媒6を注入し
た熱伝導素子である。図5aは非作動状態の断面を示
し、bはモジュール1の温度が規定温度に達していると
きの断面を示し、cはモジュール1の温度が規定温度よ
り高いときの断面を示す。aは非作動状態なので、熱伝
導素子9と冷却板2の間に間隔が保たれモジュール1の
着脱性が保たれている。モジュール1が作動し、発熱す
ると、モジュール1の温度が上昇し、その温度が熱伝導
素子9内の冷媒6の沸点に達すると冷媒6が沸騰し、熱
伝導素子9内の圧力が上昇し、熱伝導素子9が膨らんで
冷却板2と接する。通常は、bのような状態でモジュー
ル1で発生した熱が熱伝導素子9と冷却板2の接触面よ
り伝達されモジュール1が冷却される。また、冷却板2
内を流れる冷却水8の温度が適切でない場合等、何らか
の原因において、モジュール1の温度が規定温度より上
昇した場合、cに示すように冷媒6の沸騰が活発にな
り、熱伝導素子9内の圧力が上昇し、熱伝導素子9と冷
却板2の接触面積が増加することによって冷却板2のモ
ジュール1に対する冷却効果も増加する。逆に、モジュ
ール1が規定温度より低い場合、熱伝導素子9と冷却板
2の接触面積は規定温度状態より小さくなり、冷却板の
モジュールに対する冷却効果も減少する。
【0023】このように構成された電子機器の冷却構造
も上記実施例と同様にモジュール温度によって冷却効果
が自動的に調節され、モジュールが規定温度範囲内に維
持されるとともに各モジュール間の温度のバラツキが小
さくなる。
【0024】実施例4.また、図6に示すように実施例
1の熱伝導シート4に歪センサ10を取り付けることに
よって、熱伝導シート4の伸びが検知でき、熱伝導シー
ト4の伸びはモジュール1の温度に連動して変化するた
め熱伝導シート4の伸びよりモジュール1の温度も推定
することができる。これにより歪センサ10より検出さ
れる歪量が異常量に達した場合はそのモジュールの作動
を中止、負荷調整等の措置をとることができ、冷媒の沸
騰による圧力の上昇による熱伝導シート4の破損及び温
度上昇によるモジュール1内の電子部品の破損を未然に
防ぐ。
【0025】実施例5.また、図7に示すように実施例
2の板ばね7に歪センサを取り付けることによって、板
ばね7のたわみが検知でき、板ばね7のたわみはモジュ
ールの温度に連動して変化するため板ばね7のたわみよ
りモジュール1の温度も推定することができる。これに
より歪センサより検出される歪量が異常量に達した場合
はそのモジュール1の作動を中止し、負荷調整等の措置
をとることができ、冷媒の沸騰による圧力の上昇のため
の板ばね7、熱伝導シート4の破損及び温度上昇による
モジュール1内の電子部品の破損を未然に防ぐ。
【0026】実施例6.また、図8に示すようにモジュ
ール凹部に吸液性に優れたシート状スポンジを設けるこ
とによって、冷却板2とモジュール1が、図9に示すよ
うな位置関係にあっても冷媒6がスポンジ11の吸液性
によってモジュール凹部全域に行き渡り、同様の効果を
得ることができる。
【0027】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果がある。
【0028】モジュールに取り付けられた熱伝導シート
と冷却板の接触面積がモジュールの温度に連動して変化
することによって、冷却板のモジュールに対する冷却効
果が調節され、モジュールを規定温度範囲内に保つと共
にモジュール間の温度のバラツキを小さくすることがで
きる。
【0029】モジュールに取り付けられた熱伝導素子と
冷却板の接触面積がモジュールの温度に連動して変化す
ることによって、冷却板のモジュールに対する冷却効果
が調節され、モジュールを規定温度範囲内に保つと共に
モジュール間の温度のバラツキを小さくすることができ
る。
【0030】また、モジュールに取り付けられた熱伝導
シートまたは板バネに歪センサを取り付けることによっ
て熱伝導ート、板バネの破損及びモジュールに内装され
た電子部品の破壊を未然に防ぐことができる。
【0031】また、モジュールの凹部に吸液性に優れた
シート状スポンジを設けることによってモジュールがど
のような方向に保持されていても上記の冷却効果を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す断面図である。
【図2】この発明の実施例1で使用するモジュール部の
構成を示す斜視図である。
【図3】この発明の実施例2を示す断面図である。
【図4】この発明の実施例2で使用するモジュール部の
構成を示す斜視図である。
【図5】この発明の実施例3を示す断面図である。
【図6】この発明の実施例4で使用するモジュールの断
面図である。
【図7】この発明の実施例5で使用するモジュールの断
面図である。
【図8】この発明の実施例6で使用するモジュール部の
斜視図である。
【図9】この発明の実施例6を示す断面図である。
【図10】従来の電子機器の冷却構造の斜視図である。
【図11】従来の電子機器の冷却構造の断面図である。
【符号の説明】
1 モジュール 2 冷却板 3 押え金具 4 熱伝導シート 5 Oリング 6 冷媒 7 板バネ 8 冷却水 9 熱伝導素子 10 歪センサ 11 スポンジ 21 流路 22 口金 91 外皮

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の温度範囲内に保つ必要のある電子
    部品が実装されたモジュールを冷却板で冷却するように
    構成された電子機器の冷却方法において、上記モジュー
    ルに設けた凹部に常温では液体でありかつ電子部品の所
    定温度以下に沸点を持つ冷媒を、伸縮性がある熱伝導シ
    ートで覆って密封し、モジュールの非作動状態において
    は上記熱伝導シートと冷却板の間隔を保ち、また作動状
    態では、上記冷媒の沸騰で上記熱伝導シートが膨張する
    ことにより熱伝導シートと冷却板が接し、上記熱伝導シ
    ートと冷却板との接触面積を変化させることを特徴とす
    る電子機器の冷却方法。
  2. 【請求項2】 所定の温度範囲内に保つ必要のある電子
    部品が実装されたモジュールを冷却板で冷却するように
    構成された電子機器の冷却方法において、上記モジュー
    ルに設けた凹部に常温では液体でありかつ電子部品の所
    定温度以下に沸点を持つ冷媒を、柔軟性がある熱伝導シ
    ートを板バネでモジュール凹部内側に保持しながら覆っ
    て密封し、モジュールの非作動状態においては上記熱伝
    導シートと冷却板の間隔が保たれ、作動状態では上記冷
    媒の沸騰で、上記熱伝導シートが膨張することにより上
    記熱伝導シートと冷却板が接し、上記熱伝導シートと冷
    却板との接触面積を変化させることを特徴とする電子機
    器の冷却方法。
  3. 【請求項3】 所定の温度範囲内に保つ必要のある電子
    部品が実装されたモジュールを冷却板で冷却するように
    構成された電子機器の冷却方法において、上記モジュー
    ル外面に常温では液体でありかつ電子部品の所定温度以
    下に沸点をもつ冷媒を注入した柔軟性または伸縮性があ
    るフィルム状の外皮を有する熱伝導素子を固着し、モジ
    ュールの非作動状態においては上記熱伝導素子と冷却板
    の間隔が保たれ、作動状態では上記冷媒の沸騰で上記外
    皮が膨張することにより上記熱伝導素子と冷却板が接
    し、上記熱伝導素子と冷却板との接触面積を変化させる
    ことを特徴とする電子機器の冷却方法。
  4. 【請求項4】 熱伝導シートの伸びまたは板バネのたわ
    みを検知するセンサを設け、熱伝導シート、板バネの破
    損及びモジュールに内装された電子部品の破壊を未然に
    防ぐことを特徴とする請求項1または2記載の電子機器
    の冷却方法。
  5. 【請求項5】 モジュール凹部に吸液性に優れたシート
    状のスポンジを設けたことを特徴とする請求項1、2又
    は4記載の電子機器の冷却方法。
JP29842293A 1993-11-29 1993-11-29 電子機器の冷却方法 Pending JPH07154082A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019512076A (ja) * 2016-02-15 2019-05-09 アンハイザー−ブッシュ・インベヴ・ソシエテ・アノニムAnheuser−Busch InBev S.A. 熱電冷却装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019512076A (ja) * 2016-02-15 2019-05-09 アンハイザー−ブッシュ・インベヴ・ソシエテ・アノニムAnheuser−Busch InBev S.A. 熱電冷却装置

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