(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント板に実装された発熱体を強制空冷にて冷却する冷却構造において、
前記発熱体に対して揮発性液体を供給する供給部と、
該発熱体の温度を検出するセンサと、
強制空冷であるにも係わらず該センサが検出する温度が所定温度を越えたとき該供給部を開状態にして揮発性液体を前記発熱体に対して供給するように制御する供給制御機構と、
を備えたことを特徴とする冷却構造。
【請求項２】
前記供給制御機構は、前記発熱体の温度が所定温度以下であるときは互いに接触することで前記供給部の開口部を閉口し、所定温度を越えるときは非接触となることで当該開口部を開口する第１および第２の支持台と、
当該所定温度に応じて形状が変化することによって該第１および第２の支持台間の接触を解除する熱膨張部材とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項３】
前記供給制御機構は、その両端が支持された互いに重ね合わされた２枚の熱膨張部材の板から構成され、前記所定温度を越えるときは該熱膨張部材の板による歪みを前記供給部に集中させて隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項４】
前記供給制御機構は、熱膨張の異なる部材を張り合わせた２組を重ね合わせた熱膨張部材から構成され、前記所定温度を越えるときは該熱膨張部材による歪みを前記供給部に集中させて隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却構造に係り、特にプリント板に実装された発熱体を強制空冷にて冷却する冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示すように、例えば電子機器等の機器１００内にシェルフ構造にて実装されたプリント板１０２を、シェルフ構造の上に搭載された冷却ファン１０１，１０１によって強制空冷することで、電子部品等の熱によって劣化または破損してしまうことを守っていた。尚、１０３は、外気中の粉塵等を電子機器１００内に混入されることを防止するエアフィルタである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の空冷では電子機器全体としての冷却を行うものであるため、局所的な発熱や急激な（異常な）温度上昇があった場合には、最適な冷却を行わせることができない欠点があった。
【０００４】
このため本発明では、局所的な発熱や急激な温度上昇に対処可能である冷却構造を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、プリント板に実装された発熱体を強制空冷にて冷却する冷却構造において、前記発熱体に対して揮発性液体を供給する供給部と、該発熱体の温度を検出するセンサと、強制空冷であるにも係わらず該センサが検出する温度が所定温度を越えたとき該供給部を開状態にして揮発性液体を前記発熱体に対して供給するように制御する供給制御機構と、
を備えたことを特徴とする冷却構造、によって達成することができる。
【０００６】
即ち、電子機器全体としては空冷にて冷却を行うものの、全体的な冷却で対処不可能となったときには、揮発性液体を発熱体に供給することで補助的な冷却を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
尚、図１乃至図１０を通じて、同一符号を付したものは同一対象物をそれぞれ示すものである。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態を示す図である。図２は、ノズル開閉機構の第１の例を示す図である。図３は、ノズル開閉機構の第２の例を示す図である。
【００１１】
図４はノズル開閉機構の第３の例を示す図である。図５は本発明の参考例を示す図である。図６は参考例の変形例を示す図である。
【００１２】
図７は、参考例をスイッチとして利用する図である。まず、本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。図示しない電子機器には多数枚のプリント板１が実装されており、更にその１枚のプリント板１には多数の発熱体２、例えばＭＰＵ等が実装されている。これらプリント板１は電子機器全体としては図示しない冷却ファンを回転させることで発生する冷却風によって強制空冷されているが、発熱体の仕事量が一時的に多い時等では冷却ファンの回転による冷却だけでは発熱体の動作を保証できなくなるので、二次的な冷却構造として図１の実施の形態を適用する。
【００１３】
その二次的な冷却構造は、発熱体の冷媒となる揮発性液体を貯蔵するタンク３と、揮発性液体を発熱体に噴射するためのノズル６および、ノズル６からの揮発性液体を噴射されるための噴射制御機構５から構成される。タンク３と噴射制御機構５間、および噴射制御機構５とノズル６間は揮発性液体の通路となる配管７によって結合されている。
【００１４】
噴射制御機構５には信号線８を介して発熱体２の温度を検出するセンサ４が接続されており、このセンサ４が発熱体２が所定温度を越えることを検出したとき、噴射制御機構５を開状態にして所定量の揮発性液体が発熱体２に対して噴射され、発熱体２の冷却が行われる。
【００１５】
発熱体２に対して噴射された揮発性液体は気化して電子機器の外部に排出されることになるので、使い捨てとなる揮発性液体を補充する必要が生じ、そのためにはタンク３をカートリッジ式で交換できるようにしておくことが望ましく、また、揮発性液体は、発熱体２の温度が７０〜８０°となったときに気化させるような沸点が７８°であるアルコール系を利用することができる。
【００１６】
この実施の形態において、ノズル６から不用意に揮発性液体が漏れることを防止する策として、図２の例を適用することも必要である。即ち、ノズル開閉機構として、所定温度以下の状態ではノズル６の開口部１０が塞がれるように、第１および第２の支持台９，９’を突き合わせておき、所定温度を越えた状態ではその関係が解除され、開口部１０が開くように第１の支持台９を移動させる。
【００１７】
その第１の支持台９を実質的に動作させるのは第２の支持台９’に設けられた熱膨張部材１１で、この熱膨張部材１１が所定温度に反応して形状変化を起こすことで、第１の支持台９の凹部９ａに衝突して押し上げることで、開口部１０が開くものである。
【００１８】
第１の支持台９と第２の支持台９’を所定温度以下では突き合わせておくために、バネ１２によって付勢しておき、所定温度を越えたときはこのバネ１２を熱膨張部材１１によって反付勢方向に押し上げるものである。
【００１９】
次にノズル開閉機構の第２の例について図３を用いて説明する。この例では開口部１０を熱膨張を行う板１２，１２を互いに重ね合わせておき、それら板１２，１２の両端１２ａは固定されている。また板１２，１２は、開口部１０近辺でも４辺を抑え部材１３によって支持されている。
【００２０】
この構造において、所定温度以下であれば、開口部１０を２枚の板１２，１２で塞いだ状態となり、所定温度を越えると、板１２，１２が熱膨張を行うもののその両端１２ａおよび抑え部材１３によって固定されている部分が存在することによって、図３（ｂ）のように板１２，１２が変形して開口部１０の近辺に隙間１８が発生する。この隙間１８が発生すると開口部１０を塞ぐものがなくなり、開口部１０から揮発性液体を噴射することが可能となる。
【００２１】
図４はノズル開閉機構の第３の例を示すものであり、この例では、熱膨張率の異なる２枚一組の例えばバイメタル等の板１４，１５を貼り合わせ、且つそれら板のペアを開口部１０を塞ぐように重ね合わせ、その両端１６を固定する。この状態では所定温度以下であるため、開口部１０は塞がれた状態となるが、所定温度を越えると、板１４，１５の熱膨張の違いによって板１４，１５が外側に撓み（１４ａ，１５ａ）隙間１７が発生する。この隙間１７が発生すると開口部１０を塞ぐものがなくなり、開口部１０から揮発性液体を噴射できる。
【００２２】
これまでの実施の形態では揮発性液体を使い捨てするタイプであったが、参考例は揮発性液体のリサイクル利用を可能にするものである。図５（ａ）に示すように、プリント板に実装された発熱体２０に対し、放熱特性に優れた部材から構成された放熱部材２１を取り付ける。この放熱部材２１は内部に密閉された空間を２２を有し、その壁面には放熱部材２１を収縮させるためのベローズ２４が形成されて、この内部空間２２内には揮発性液体２３が封入されている。尚、ベローズ２４は図５中ではベローズ２４間に隙間があるように示されているが、実質的には各ベローズ間は互いに密接した状態にある。
【００２３】
所定温度になると、放熱部材２１が膨張すると共に、放熱部材２１内の揮発性液体２３’も発熱体２０の熱を奪って気化する。膨張した放熱部材２１はベローズ２４’が伸張するとによって放熱部材２１の表面積が増加する。この表面積が増加することで、冷却ファンからの冷却風が衝突する面積が増加し、局所冷却が可能となる。
【００２４】
膨張した放熱部材２１が充分に冷却される、つまり所定温度以下になると、放熱部材２１は元の状態に変形すると共に、気化した揮発性液体２３’も液化することで、繰り返し揮発性液体２３を利用することができる。
【００２５】
図６は参考例の変形例を示すものである。図５の参考例では、ベローズ付きの放熱部材２１を用いたが、この例では中空ピストンを利用している。つまり、凹型形状部材２８と逆凹型形状部材２７を組み合わせて中空ピストンを構成し、内部空間３０内には揮発性液体が封入されている。尚、２９は部材２８と２７の機密性を高めるためのＯリングである。
【００２６】
図６（ａ）に示すように、所定温度以下では内部空間３０内で揮発性液体２６が液状であるが、所定温度を越えると揮発性液体２６’が気化すると共に、図６（ｂ）に示すように、部材２７が温度に反応して熱膨張し、中空ピストンがスライドする。すると、内部空間３１が増加し、冷却ファンからの冷却風が衝突する面積が増加し、局所冷却が可能となる。この例も図５の例と同様に所定温度以下になると、中空ピストンが元の状態に戻り、気化した揮発性液体も液化することで、繰り返し揮発性液体を利用することができる。
【００２７】
図７に参考例をスイッチとして利用した例を示す。図５に示す参考例では放熱部材が熱膨張を起こすことを説明したが、この熱膨張する位置にスイッチ３２を設けておくことで、熱膨張した放熱部材２１がスイッチ３２を押すことによって図７（ａ）の非接点の状態から、図７（ｂ）の接点状態にすることができる。
【００２８】
また、図７（ｃ）に示すような回路構成を組んでおくことにより、スイッチ３２のオン時に制御回路３４の制御によって冷却ファン３３を予備を回転させたり、または冷却ファン３３の回転数を増加させたりすることで、揮発性液体の気化に連動して冷却ファン側も制御することができ、効率の良い局所冷却を行うことが可能となる。
【００２９】
図８および図９を用いて参考例を防風壁として利用した場合を説明する。プリント板２５に実装された発熱体２０に櫛歯状のフィン３５を取り付ける。そして、そのフィン３５の両端に参考例にて説明したように、その内部空間に揮発性液体が封入された放熱部材２１が取り付けられている。強制空冷であっても常温時であれば図８（ａ）に示すように放熱部材２１は収縮している。放熱部材２１が収縮していることにより、図８（ａ）に示すように冷却風はフィン３５の隙間を通ると共に放熱部材２１の取り付け位置以外のスペース３６も通ることになる。
【００３０】
図９は放熱部材２１が膨張した状態を示す。高温時になると、内部空間内の揮発性液体が気化することにより、放熱部材２１が膨張する（図９（ａ）の膨張部材２１−１）。その結果この膨張した放熱部材２１−１がスペース３６を塞ぐことになる。（図９（ｂ））。放熱部材２１−１がスペース３６を塞ぐことにより本来スペース３６に流れるはずであった冷却風を発熱体２０に取り付けされたフィン３５へと集中させることが可能となる。
【００３１】
つまり、参考例では放熱部材が膨張することにより、冷却風に衝突する放熱部材の表面積を実質的に増加させることで局所冷却が可能となることを説明したが、膨張した放熱部材は表面積を増加させるときに膨張前の放熱部材の取り付け位置以外に流れる冷却風の流路を塞ぐことになる。従って、この膨張した放熱部材が言わば防風壁となって、本来放熱部材の取り付け位置以外を流れる冷却風を発熱体により近い放熱部材へと流路変更させることにより、更なる局所冷却が可能となる。
【００３２】
特に、図９においては、放熱部材が膨張して表面積が実質的に増加する理由によって局所冷却を行わせることと、フィンと冷却風を集中させる理由によって局所冷却を行わせることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次の効果を期待できる。
第１に発熱体が異常発熱したときに熱破壊を防止することができる。
【００３４】
第２に冷却環境に異常が生じたときに発熱体の熱破壊が防止できる。
第３に発熱体の仕事量が一時的に多い時（一時的に高発熱）に冷却のバックアップを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】ノズル開閉機構の第１の例を示す図である。
【図３】ノズル開閉機構の第２の例を示す図である。
【図４】ノズル開閉機構の第３の例を示す図である。
【図５】本発明の参考例を示す図である。
【図６】参考例の変形例を示す図である。
【図７】参考例をスイッチとして利用する図である。
【図８】参考例を防風壁として利用する図である。
【図９】図８の作用を示す図である。
【図１０】空冷式機器を示す図である。
【符号の説明】
１ プリント板，
２ 発熱体，
３ タンク，
４ センサ，
５ 供給制御機構，
６ ノズル，
９，９’ 第１および第２の支持台，
１０ 開口部，
１１ 熱膨張部材，
２１ 放熱部材，
２３ 揮発性液体，
【図１】
0003554109.tif 000002
【図２】
0003554109.tif 000003
【図３】
0003554109.tif 000004
【図４】
0003554109.tif 000005
【図５】
0003554109.tif 000006
【図６】
0003554109.tif 000007
【図７】
0003554109.tif 000008
【図８】
0003554109.tif 000009
【図９】
0003554109.tif 000010
【図１０】
0003554109.tif 000011