(57)【要約】【課題】パワー半導体素子からの発熱のみならず、他の電子部品からの発熱にも対応し、電子装置内での放熱風の循環を最適化し、冷却能力の低下を防ぐことを目的とする。【解決手段】本発明においては、構造箱側に第１の冷却手段と、筐体側に第２の冷却手段とを、それぞれ独立した別構造で切り離し可能な構成で備えることで、電子機器収納箱を電子装置に繰返し着脱可能な構成で装着される電子装置の冷却装置において、第３送風手段および風向調整板を備えることで、特に発熱するパワー半導体素子からの発熱のみならず、他の電子部品からの発熱も冷却することができ、かつその放熱風を電子装置の構造箱内で最適に循環させることができるので、構造箱内で局所的な熱溜まりが発生することなく、放熱風が冷却装置に最短経路で流入し冷却装置の冷却性能を低下させることのない冷却装置。【選択図】図２
2015194985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を有する電子装置の冷却装置を備えた前記電子装置の構造箱について、
前記冷却装置は第１の冷却手段と、第２の冷却手段と、から構成され、
前記電子装置は、前記構造箱内に複数の電子機器収納箱と前記第１の冷却手段とを備え、
前記第１の冷却手段は、内部に第１冷媒が封入された第１受熱部と、第１放熱部と、第１気管と第１液管と、を備え、
前記第１受熱部と前記第１放熱部は、前記第１気管および前記第１液管により気密な循環路を形成するように接続され、
前記第１放熱部は、第１送風手段を有し、
前記電機機器収納箱は、その筐体内にパワー半導体素子や他の電子部品を載置した電子回路基板と、前記第２の冷却手段と、を備え、
前記第２の冷却手段は、内部に第２冷媒が封入された第２受熱部と、第２放熱部と、第２気管と第２液管と、を備え、
前記第２受熱部と前記第２放熱部は、前記第２気管および前記第２液管により気密な循環路を形成するように接続され、
前記第２受熱部は、前記パワー半導体素子と熱的に接続し、
前記第２放熱部は、第２送風手段を有し、前記第１受熱部と熱的に接続した構成であって、
前記電子装置の前記構造箱内には、第３送風手段と風向調整板を備えていることを特長とする冷却装置を備えた電子装置の構造箱。
【請求項２】
第３送風手段が構造箱内の上部に配設されることを特長とする請求項１に記載の冷却装置を備えた電子装置の構造箱。
【請求項３】
第３送風手段が遠心送風機であることを特長とする請求項１または２に記載の冷却装置を備えた電子装置の構造箱。
【請求項４】
第３送風手段が直流電動機を備えることを特長とする請求項１から３のいずれかに記載の冷却装置を備えた電子装置の構造箱。
【請求項５】
第３送風手段が制御部を備えることを特長とする請求項１から４のいずれかに記載の冷却装置を備えた電子装置の構造箱。
【請求項６】
風向調整板の設置姿勢を制御できる制御部を備えることを特長とする請求項１または２に記載の冷却装置を備えた電子装置の構造箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、パワー半導体素子を搭載した電子装置の冷却装置を備えた電子装置の構造箱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＰＵやＩＧＢＴのようなパワー半導体素子を搭載したコンピュータ等の電子装置は、情報量や処理速度、出力の増大に伴って、パワー半導体素子の発熱量が増大するようになってきている。
【０００３】
パワー半導体素子における過度の発熱は、パワー半導体素子の性能低下や、パワー半導体素子の破損の原因となりうる。
【０００４】
そのため、パワー半導体素子を用いるコンピュータ等の電子装置は、パワー半導体素子を最適な温度状態にするために冷却装置を備えている。
【０００５】
また、電子装置は、複数の電子機器収納箱（例えば、ブレードサーバに搭載されるサーバモジュール）が構造箱に搭載される構成となっており、この電子機器収納箱にはパワー半導体や他の電子部品が搭載されている。
【０００６】
そして、電子機器収納箱は、情報量や処理速度、出力、の増大のニーズ対応に伴う交換やそのメンテナンスの目的で繰返し着脱可能な構成で装着されるようになっている。
【０００７】
特許文献１に記載された冷却装置では、電子機器収納箱が繰返し着脱可能な構成で、かつパワー半導体素子を冷却することのできる沸騰冷却器を開示している。
【０００８】
この特許文献１に示された構成は、電子機器収納箱の筐体内に、パワー半導体素子や他の電子部品を載置した電子回路基板と、パワー半導体素子の発熱を冷却する沸騰冷却器と、を備え、筐体は開口部を有し、その開口部に送風手段を備えたものとなっている。
【０００９】
そして、沸騰冷却器は、パワー半導体素子の発熱を受ける受熱部と、開口部に載置された放熱部と、この受熱部と放熱部とを気密に接続する複数の配管とで構成される。
【００１０】
受熱部は片側がパワー半導体素子と熱的に接続され、その対向する他側の外側平面にヒートシンクが付設され、内部に冷媒が封入された箱体であり、冷媒は配管により放熱部へと流入出可能となっている。
【００１１】
特許文献２に記載された冷却装置では、電子機器収納箱が繰返し着脱可能な構成で、かつパワー半導体素子を冷却することのできる液冷装置を開示している。
【００１２】
この特許文献２に示された構成は、電子機器収納箱の筐体内に、パワー半導体素子や他の電子部品を載置した電子回路基板と、パワー半導体素子の発熱を冷却する第１の冷却手段と、を備え、電子装置の構造箱側には、第１の冷却手段と着脱可能な構成で熱的に接続した第２の冷却手段とを備えたものとなっている。
【００１３】
そして、第１の冷却手段は、パワー半導体素子の発熱を受ける第１の受熱部と、第１の受熱部と、第１の管路と、により気密な環状に接続された第１の放熱部と、を備えている。
【００１４】
第２の冷却手段は、第１の放熱部から熱を受ける第２の受熱部と、第２の受熱部と、第２の管路と、により気密な環状に接続され、送風手段を有し筐体外へと第２の受熱部で受けた熱を放熱する第２の放熱部と、を備え、第２の管路に液送ポンプを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−１２２８８７号公報
【特許文献２】特開２００９−１４７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１の構成では、パワー半導体素子の発熱が小さいときには、受熱部に付設されたヒートシンクにより冷却され、パワー半導体素子の発熱が増大すると、内部に封入された冷媒の相変化の作用により冷却される。これにより、情報量や処理速度、出力、の増大のニーズに対応し、パワー半導体素子の出力が増大したとしても、パワー半導体素子に最適な冷却が実現可能としている。
【００１７】
また、冷却装置が電子機器収納箱の筐体内に載置されているため、電子機器収納箱と同時に電子装置から着脱が可能であり、さらには冷却装置がパワー半導体素子は別構造体で切り離すことができるため、パワー半導体素子の交換も可能となっている。
【００１８】
しかしながら、パワー半導体素子からの発熱がヒートシンクまたは放熱部にて冷却される際に排出される高温の放熱風の処理については配慮なされておらず、つまり放熱風が拡散されず、送風手段やヒートシンクへ最短経路で流入することにより、冷却装置の冷却性能が低下させる懸念がある。
【００１９】
特許文献２の構成では、第１の冷却手段によりパワー半導体素子の発熱を筐体外へと熱搬送でき、そして第２の冷却手段の液送ポンプにより任意の流量の冷媒を送液することでパワー半導体素子の発熱に合わせた最適な冷却を実現可能としている。
【００２０】
また、第１の冷却手段は筐体側に載置され、第２の冷却手段は電子装置の構造箱側に配設されており、第１の放熱部と第２の受熱部は別構造体で切り離すことができるため、電子機器収納箱は電子装置から着脱可能であり、さらには第１の冷却手段がパワー半導体素子は別構造体で切り離すことができ、パワー半導体素子の交換も可能となっている。
【００２１】
しかしながら、第１の冷却手段はパワー半導体素子の発熱のみ冷却可能な構成となっており、電子回路基板上の他の電子部品からの発熱については考慮なされておらず、その発熱によってパワー半導体素子の温度が上昇する懸念があり、また第２の放熱部より筐体外へと排出される放熱風の処理についての配慮もなされておらず、この放熱風が偏って循環し、第２の冷却手段の冷却能力を低下させる懸念がある。
【００２２】
本発明は、上記のような課題を解決するものであり、電子機器収納箱の繰返し着脱可能な構成の冷却装置を搭載した電子装置において、パワー半導体素子からの発熱のみならず、他の電子部品からの発熱にも対応し、電子装置内での放熱風の循環を最適化し、冷却能力の低下を防ぐことができる冷却装置を備えた構造箱の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
そこで、この目的を達成するために本発明の冷却装置を備えた構造箱は、第１の冷却手段と、第２の冷却手段と、第３送風手段と、風向調整板と、から構成される。
【００２４】
電子装置は、その構造箱内に複数の電子機器収納箱と、第１の冷却手段とを備え、第１の冷却手段は、内部に第１冷媒が封入された第１受熱部と、第１放熱部と、第１気管と、第１液管と、を備える。
【００２５】
第１受熱部と第１放熱部は、第１気管および第１液管により気密な循環路を形成するように接続され、第１放熱部は、第１送風手段を有する。
【００２６】
電機機器収納箱は、その筐体内にパワー半導体素子や他の電子部品を載置した電子回路基板と、第２の冷却手段と、を備え、第２の冷却手段は、内部に第２冷媒が封入された第２受熱部と、第２放熱部と、第２気管と第２液管と、を備える。
【００２７】
第２受熱部と第２放熱部は、第２気管および第２液管により気密な循環路を形成するように接続され、第２受熱部は、パワー半導体素子と熱的に接続し、第２放熱部は、第２送風手段を有し、第１受熱部と熱的に接続した構成であって、電子装置の構造箱内には、第３送風手段と風向調整板を備えている。
【００２８】
上記のような構成により、パワー半導体素子の発熱は、第２受熱部において第２冷媒の相変化の作用により第２放熱部へと熱搬送され、その熱は第２放熱部から第１受熱部へと伝えられ、第１冷媒の相変化の作用により第１放熱部へと熱搬送され、第１送風手段により外気へと放熱されるのである。
【００２９】
また、筐体内の他の電子部品からの発熱を含む空気は第２送風手段により第１受熱部へ送られることで冷却され、またさらに、第３送風手段および風向調整板により構造箱内の放熱風の循環が最適化されることで冷却能力の低下を防ぐのである。
【００３０】
上記のような構成により、初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、電子装置に繰返し着脱可能な構成で装着される電子機器収納箱に搭載される冷却装置を備えた電子装置の構造箱において、特に発熱するパワー半導体素子からの発熱のみならず、他の電子部品からの発熱も冷却することができ、かつその放熱風を電子装置の構造箱内で最適に循環させることができるので、構造箱内で局所的な熱溜まりが発生することなく、放熱風が冷却装置に最短経路で流入し冷却装置の冷却性能を低下させることのない電子装置の提供を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１の電子装置のおよび冷却装置を備えた構造箱の設置概略図
【図２】同電子装置および冷却装置を備えた構造箱の断面概略図
【図３】（ａ）同冷却装置に搭載される電子機器収納箱の断面概略図、（ｂ）同冷却装置に搭載される電子機器収納箱の平面図
【図４】同冷却装置の第１受熱部を示す部品詳細図
【図５】同冷却装置の第１放熱部を示す部品詳細図
【図６】同冷却装置の第２受熱部を示す部品詳細図
【図７】同冷却装置の第２放熱部を示す部品詳細図
【図８】第３送風手段により生成する構造箱内の循環風の流れを示す概略図
【図９】第３送風手段により生成する構造箱内の循環風の流れを示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の電子装置１および冷却装置９と構造箱２の設置概略図を示し、図２はその断面概略図を示し、図３（ａ）は電子機器収納箱３の断面概略図を示し、図３（ｂ）は電子機器収納箱３の平面図を示している。
【００３５】
電子装置１の構造箱２の内部には、上下方向に４つの電子機器収納箱３が着脱可能な構成で装着されている。構造箱２は、例えば鋼鉄製の堅牢な箱型で、必要に応じて底部や側部でアンカーボルトにより床面や壁面に固定できるようになっている。
【００３６】
構造箱２には前面にドア４が破線矢印ｔの方向に開閉できるように付いており、また構造箱２の内側側壁にスライド機構５を備えており、そのスライド機構５は電子機器収納箱３の筐体６の側壁にも備えられていて、このスライド機構５を利用して着脱される電子機器収納箱３は、破線矢印ｓの方向に出し入れすることが可能となっている。
【００３７】
電子機器収納箱３の筐体６内部には、情報処理や電力変換等を行うため複数の電子部品を集積した電子回路基板７を備えており、その電子回路基板７上で特に発熱するのは、一度に大量の情報処理を行うＣＰＵや、電力を交流や直流に変換するＩＧＢＴ、ＤＭ、のようなパワー半導体素子８である。
【００３８】
また、筐体６の側面には空気を取り込む第２流入口４３が設けられている。
【００３９】
このパワー半導体素子８を効率的に冷却するために冷却装置９が備えられている。
【００４０】
冷却装置９は、電子装置１の構造箱２側に第１の冷却手段１０と、電子機器収納箱３の筐体６側に第２の冷却手段１１と、により構成され、第１の冷却手段１０と第２の冷却手段１１は別構造で切り離し可能な構成で熱的に接続しているため、第１の冷却手段１０を構造箱側に残し、第２の冷却手段１１を筐体６側に載置したまま電子機器収納箱３を構造箱２から繰返し着脱することが可能になっている。
【００４１】
また、構造箱２内の放熱風の循環を最適化するために、第３送風手段４４と風向調整板４５を備えた構成となっている。
【００４２】
ここで、冷却装置９の構成について、さらに詳細を記述する。
【００４３】
電子装置１の構造箱２側に配設された第１の冷却手段１０は、内部に第１冷媒１２（例えば、純水、アルコール、フロン系冷媒）が封入された第１受熱部１３と、第１放熱部１４と、第１気管１５と、第１液管１６と、を備え、第１受熱部１３→第１気管１５→第１放熱部１４→第１液管１６→第１受熱部１３の順に気密な循環路を形成するように接続されている。
【００４４】
第１受熱部１３は、構造箱２内で、ドア４対向面の内壁側に配設されており、第１受熱部１３は、上部に円筒状の第１気ヘッダー部１７と、下部に箱状の第１液ヘッダー部１８と、を有している。
【００４５】
第１放熱部１４は、構造箱２の天面に配設され、第１放熱部１４は、上下に円筒状のヘッダー部を有している。
【００４６】
図４に第１受熱部１３の詳細図を示す。
【００４７】
図４に示すように第１受熱部１３は、第１気ヘッダー部１７と、第１液ヘッダー部１８とを連通するように内部に細流路をもつ複数の第１扁平管１９が所定の間隔を空けて互いに平行に、かつ第１気ヘッダー部１７および第１液ヘッダー部１８と垂直をなすように付設されており、複数の第１扁平管１９の間には、第１コルゲーテッドフィン２０が熱的に接続（例えば、ロー付け溶接）して設けられている。
【００４８】
箱状の第１液ヘッダー部１８の平面部分の第１受熱面２１には、第２放熱部３０（詳細は後述）が取り付けられるよう締結部２２を設けており、締結部２２は例えばタップ加工した上にヘリサートが挿入されている。
【００４９】
図５に第１放熱部１４の詳細図を示す。
【００５０】
図５に示すように、第１放熱部１４は上下のヘッダー部を連通するように内部に細流路をもつ複数の第２扁平管２３が所定の間隔を空けて互いに平行に、かつヘッダー部と垂直に付設されており、複数の第２扁平管２３の間には、第２コルゲーテッドフィン２４が熱的に接続（例えば、ロー付け溶接）して設けられている。
【００５１】
また、図２に示すように、第１放熱部１４は第１送風手段２５を備えており、第２コルゲーテッドフィン２４は第１送風手段２５により送られる外気との熱交換面積を増大させている。
【００５２】
第１気管１５は、第１受熱部１３の上部の第１気ヘッダー部１７と、第１放熱部１４の上部のヘッダー部と、を気密に接続している。
【００５３】
第１液管１６は、第１受熱部１３の第１液ヘッダー部１８の下部と、第１放熱部１４の下部のヘッダー部と、を気密に接続している。
【００５４】
第１気管１５および第１液管１６は、その一部がゴム製チューブで構成されており（図示せず）、ゴム製チューブには、内側にナイロン製のライナーが挿入されている。
【００５５】
第１放熱部１４は、図１および図２に示すように、構造箱２の天面に配設されており、構造箱２の延長となる構造壁で囲われている。その構造壁のドア４上部にあたる面に外気の第１流入口２６を設け、第１流入口２６には、雨滴や、ゴミ、虫、鳥、などの侵入を防ぐルーバー２７が備えられている。
【００５６】
また第１流入口２６の対面には第１送風手段２５を設けている。
【００５７】
図３にも示すように、電子機器収納箱３の筐体６内側に配設された第２の冷却手段１１は、内部に第２冷媒２８（例えば、純水、アルコール、フロン系冷媒）が封入された箱型の第２受熱部２９と、第２放熱部３０と、第２気管３１と、第２液管３２と、を備え、
第２受熱部２９→第２気管３１→第２放熱部３０→第２液管３２→第２受熱部２９の順に気密な循環路を形成するように接続されている。
【００５８】
図６に第２受熱部２９の詳細図を示す。
【００５９】
図６に示すように、第２受熱部２９は、パワー半導体素子８の熱を受ける第２受熱板３３と、第２受熱板３３を気密に覆うとともに第２気管３１と第２液管３２との接続部を備える第２受熱カバー３４と、第２液管３２から循環してきた第２冷媒２８を第２受熱板３３上へと導く案内管３５と、案内管３５と第２受熱カバー３４との間に逆止弁３６とを備えている。
【００６０】
図３にも示すように、第２受熱板３３の底面の平面部分の第２受熱面３７に３つのパワー半導体素子８が熱的に接続されており、第２受熱面３７とパワー半導体との間には、例えば熱伝導グリスや熱伝導シート（図示せず）が挟まれ、接触熱抵抗の低減が図られている。
【００６１】
第２受熱面３７の内側の沸騰面３８には、第２冷媒２８と熱交換する伝熱面積の増大および沸騰促進の効果を狙った微細加工３９（例えば溝加工、突起加工、粗面加工）が施されており、沸騰面３８と案内管３５との間には所定の間隔（例えば０．１ｍｍ〜５ｍｍ）が設けられている。
【００６２】
また、第２受熱カバー３４の天面に第２気管３１の一端が接続し、第２受熱カバー３４の側面に第２液管３２の一端がそれぞれ気密に接続している。
【００６３】
図７に第２放熱部３０の詳細図を示す。
【００６４】
図７に示すように、第２放熱部３０は、第１受熱部１３と熱的に接続する平坦な放熱面４０を備える箱状で、第１受熱部１３の締結部２２と接続する締結穴４１を備える。
【００６５】
第２放熱部３０は、その上部に第２送風手段４２を備え、第２送風手段４２により、第１受熱部１３の第１コルゲーテッドフィン２０に筐体６内の電子部品の排熱を含む空気を送風することができる。
【００６６】
放熱面４０の対向面には、第２気管３１および第２液管３２のそれぞれ他端が気密に接続している。
【００６７】
図３にも示すように、第２放熱部３０は、第１液ヘッダー部１８の締結部２２および第２放熱部３０の締結穴４１を利用して第１受熱面２１と放熱面４０が面接触するように第１受熱部１３と第２放熱部３０が熱的に接続している。
【００６８】
放熱面４０と第１受熱部１３との間には、例えば熱伝導グリスや熱伝導シート（図示せず）が挟まれ、接触熱抵抗の低減が図られている。
【００６９】
第２気管３１は、第２受熱部２９と、第２放熱部３０の上部と、を気密に接続している。
【００７０】
第２液管３２は、第２受熱部２９と、第２放熱部３０の下部と、を気密に接続している。
【００７１】
続いて、冷却装置９に動作について、さらに詳細を記述する。
【００７２】
本実施の形態の冷却装置９では、パワー半導体素子８および他の電子部品からの発熱は、第２の冷却手段１１により冷却され、第２の冷却手段１１は第１の冷却手段１０により冷却され、第１の冷却手段１０は外気により冷却される。
【００７３】
先ず、パワー半導体素子８を冷却する第２の冷却手段１１について説明する。
【００７４】
第２の冷却手段１１では、パワー半導体素子８の熱が第２受熱部２９に伝えられ、そして、第２冷媒２８の相変化の作用によりパワー半導体素子８は冷却される。
【００７５】
つまり、第２受熱部２９の内部では、第２冷媒２８がパワー半導体素子８の熱により沸騰する。
【００７６】
案内管３５から供給される第２冷媒２８が、第２受熱板３３上の微細加工３９部分で瞬時に沸騰し、所定の間隔を高速の蒸気流となり吹き抜け、蒸発潜熱としてパワー半導体素子８の熱を奪うのである。
【００７７】
このとき、第２冷媒２８の蒸気流の圧力により、逆止弁３６は閉じられ、第２受熱部２９内には余分な量の第２冷媒２８が供給されることがない。
【００７８】
そして、第２受熱部２９内よりも第２放熱部３０内の方が低温で内部圧力が小さいことから、圧力差の作用により蒸気流となった第２冷媒２８は第２受熱カバー３４内を通り、第２気管３１を通って第２放熱部３０へと流出する。
【００７９】
第２放熱部３０へと流入した第２冷媒２８は、第１受熱部１３との熱交換により冷却された第２放熱部３０内で凝縮し、液体となる。
【００８０】
すなわち、パワー半導体素子８の熱は、第２冷媒２８の相変化を利用して、蒸発潜熱→凝縮潜熱という形態で、第２受熱部２９から第２放熱部３０を経由して第１受熱部１３へと伝えられるのである。
【００８１】
この後、液体の第２冷媒２８が、その水頭圧力の作用により逆止弁３６を通って再び第２受熱部２９へと供給される。以降、同様の循環を繰り返す。
【００８２】
これにより第２受熱部２９内の第２冷媒２８は最適量に保たれ、かつ第２の冷却手段１１は高い冷却効果を維持し、パワー半導体素子８の効率的な冷却ができるのである。
【００８３】
次に、第２の冷却手段１１を冷却する第１の冷却手段１０について説明する。
【００８４】
第１の冷却手段１０は、第１液ヘッダー部１８の締結部２２および第２放熱部３０の締結穴４１を利用して第１受熱面２１と放熱面４０が面接触するように第１受熱部１３と第２放熱部３０が熱的に接続している。
【００８５】
ここで、第２放熱部３０からの熱を第１受熱部１３の第１液ヘッダー部１８で受け、第１液ヘッダー部１８内で第１冷媒１２の相変化の作用により第２放熱部３０は冷却される。
【００８６】
つまり、第１液ヘッダー部１８内では、第１冷媒１２が第２放熱部３０より伝えられた第２冷媒２８の凝縮潜熱により沸騰し、蒸発潜熱として第２放熱部３０の熱を奪うのである。そして第１冷媒１２の沸騰により生じる気泡および蒸気流は、密度差により第１扁平管１９へと流入していく。
【００８７】
ここで本実施の形態の特長である第２送風手段４２の作用について説明を追加する。
【００８８】
第２放熱部３０は上部に３つの第２送風手段４２を備える。この第２送風手段４２により、電子機器収納箱３の筐体６内の電子回路基板７や他の電子部品からの発熱を含む空気を第１受熱部１３の第１コルゲーテッドフィン２０へと送風し、第１扁平管１９内の第１冷媒１２に熱が伝えられることで第１冷媒１２がさらに蒸発し、筐体６内の空気および筐体６内の他の電子部品は冷却されるのである。
【００８９】
このように第１冷媒１２は、第２の冷却手段１１によりパワー半導体素子８の発熱と、第２送風手段４２により空気を介して電子機器収納箱３内の筐体６内の電子回路基板７や他の電子部品からの発熱と、を受け、密度差および圧力差の作用により第１気管１５を通って第１放熱部１４へと流出していく。
【００９０】
ここで、圧力差の作用とは、第１受熱部１３内よりも第１放熱部１４内の方が低温で圧力が低いことにより、第１冷媒１２は、第１気ヘッダー部１７から第１気管１５、第１放熱部１４へと重力に逆らって流れることを意味している。
【００９１】
第１放熱部１４へと流入した第１冷媒１２は、第１送風手段２５により送られる外気と第２扁平管２３および第２コルゲーテッドフィン２４を介して熱交換されることで凝縮し、液体となる。
【００９２】
このようにして、第２放熱部３０の熱は、第１冷媒１２の相変化を利用して、蒸発潜熱→凝縮潜熱という形態で、第１受熱部１３から第１放熱部１４を経由して外気へと伝えられ、放熱されるのである。
【００９３】
この後、液体の第１冷媒１２は第１液管１６を通って再び第２受熱部２９へと供給される。以降、同様の循環を繰り返す。
【００９４】
続いて、本実施の形態のもう一つの特長である、構造箱２内の放熱風の循環を最適化する第３送風手段４４および風向調整板４５について説明する。
【００９５】
上述のように、第２送風手段４２により、電子機器収納箱３の筐体６内の電子回路基板７や他の電子部品からの発熱を含む空気は、第１受熱部１３および第１の冷却手段１０により冷却される。
【００９６】
このとき、第１受熱部１３より排出された放熱風に関して、本実施の形態の電子装置１では、４つの電子機器収納箱３で４つの第２送風手段４２および４つの第１受熱部１３から、それぞれ放熱風が排出される。この放熱風の温度は、種々の要因の影響を受け、構造箱２内で不均一となり、熱溜まりを生じさせる要因となる。
【００９７】
定常的な要因として、４つの第１の冷却手段１０の位置の影響がある。つまり、４つの電子機器収納箱３の内、より下部では、第１の冷却手段１０の冷却能力が第１気管１５内および第１液管１６内で第１冷媒１２が圧力損失を受け、その分だけ冷却能力が小さくなり、放熱風の温度が高くなる。
【００９８】
非定常的な要因として、複数あるパワー半導体素子８の負荷の偏りや、パワー半導体素子８の故障の影響を受け、４つの電子機器収納箱３の発熱が偏り、放熱風の温度が偏る。
【００９９】
このように放熱風の温度が構造箱２内で不均一となることに加え、放熱風が第２流入口４３に最短経路で流入することで、電子機器収納箱３の第２流入口４３から筐体６内に流入する空気の温度に偏りが生じ、４つの電子機器収納箱３で、冷却能力の差異が顕著になる。
【０１００】
つまり、４つの電子機器収納箱３の内、より下部の電子機器収納箱３内の電子回路基板７上のパワー半導体素子８や他の電子部品は高温となり、故障の懸念が増大する。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、この冷却能力の差異を緩和するために、第３送風手段４４および風向調整板４５を備えるのである。
【０１０２】
図２に示すように、構造箱２の上部に第３送風手段４４を備え、この第３送風手段４４は４つの電子機器収納箱３から排出される放熱風を構造箱２上部へと吸い上げる。
【０１０３】
第３送風手段４４は、直流電動機を備えた遠心送風機であり、第１受熱部１３より排出された放熱風を吸い込み、ドア４側へと吐き出す。
【０１０４】
このとき、４つの電子機器収納箱３の間隙を塞ぐように配設された風向調整板４５を閉じ、放熱風を構造箱２の下部から上部へと効率的に第３送風手段４４により吸い上げるのである。
【０１０５】
そして、第３送風手段４４により構造箱２内の前方へと循環送風された放熱風は、風向調整板４５により、電子機器収納箱３同士の間隙へは流入せず、第２流入口４３へと流入するのである。
【０１０６】
このように、図８に示すように、第３送風手段４４および風向調整板４５を用いることで、構造箱２内全体の循環風の大きな流れが形成されるため、構造箱２内で局所的な熱溜まりが発生することなく、放熱風が冷却装置９に最短経路で流入することを防ぎ、冷却性能の偏りを緩和し、構造箱２内の放熱風の循環を最適化することのできる冷却装置９を備えた構造箱２と、これを用いた電子装置１の提供を可能とする。
【０１０７】
風向調整板４５は、その角度を可変に制御できる制御部４６を備えており、例えば図９のように、下側２つの電子機器収納箱３を取り外した際には、風向調整板４５の角度を調整することで、構造箱２上部に循環風を集中させることができ、冷却性能の維持ができる。
【０１０８】
また、第３送風手段４４の直流電動機は制御部を備えており、第３送風手段４４の吐出し口に備えた温度検知手段（図示せず）と連動し、回転数を可変制御する。これにより、構造箱２内の温度が低下した場合には、冷却性能が低下したとしても、電子機器の稼動に影響が少なくなるので、第３送風手段４４の回転数を小さくすることで、冷却装置の消費電力を小さくすることができるのである。
【０１０９】
なお、第１気管１５および第１液管１６は、その一部がゴム製チューブで構成されているため、第１受熱部１３と第１放熱部１４の接続施工する際に位置公差が生じたとしても組立が可能となり、また電子機器収納箱３の着脱作業の際に、第２放熱部３０が第１受熱部１３と切り離される、または当たることにより生じる衝撃を緩和することで、冷却装置９の信頼性を向上させることができるのである。
【０１１０】
なお、第２放熱部３０内に伝熱を促進し、第２冷媒２８の流れを整える第２伝熱整流フィンを備えてもよく、これにより、第２の冷却手段１１において、より高い冷却効果が期待できる。
【０１１１】
なお、第１受熱部１３内に伝熱を促進し、第１冷媒１２の流れを整える第１伝熱整流フィンを備えてもよく、これにより、第１の冷却手段１０において、より高い冷却効果が期待できる。
【０１１２】
なお、構造箱２の天面の第１放熱部１４下にドレンパン、および構造箱２側面側にドレン配管を備えても良く、流入口から雨滴が進入した際や、第１放熱部１４を流水で洗浄する際に、ドレンパンからドレン配管を通って排水ができ、構造箱２の汚れを防止できる。
【０１１３】
なお、第１送風手段２５に温度検知手段４７を備え、温度検知手段４７と第１送風手段２５の風量を連動させてもよく、このとき、例えば外気がマイナス０度を下回るような低温時には、第１送風手段２５の風量を極小まで絞り、第１放熱部１４に流入する外気風量を調整することで、第１の冷却手段１０の能力を制御し、パワー半導体素子８が冷却されすぎることを防ぐ。
【０１１４】
また、温度検知手段４７に第１送風手段２５に加え、ルーバー２７まで連動させてもよく、このとき、例えばマイナス１０度を下回るような極低温時には、第１送風手段２５を停止させ、ルーバー２７も閉じ、外気が第１放熱部１４に流入しないようにすることで、冷却装置９の動作を極力低下させるとともに、外気が第１放熱部１４に接することで結露し、第１放熱部１４のコルゲーテッドフィン部が着霜、凍結することを防ぎ、冷却装置９およびパワー半導体素子８の故障を防ぐことができる。
【０１１５】
なお、第１放熱部１４と第１気管１５との接続部に、サービスポート（図示せず）を備えてもよく、このとき第１の冷却手段１０に初期不良があった際に第１冷媒１２を追加することや、長期間使用に伴う定期点検時に内部の真空度合いを調整することにより第１の冷却手段１０冷却性能の維持が容易にできる。
【０１１６】
なお、第２放熱部３０と第２気管３１との接続部に、サービスポート（図示せず）を備えてもよく、このとき第２の冷却手段１１に初期不良があった際に第２冷媒２８を追加することや、長期間使用に伴う定期点検時に内部の真空度合いを調整することにより第２の冷却手段１１の冷却性能の維持が容易にできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように本発明の冷却装置を備えた構造箱は、構造箱側に第１の冷却手段と、筐体側に第２の冷却手段とを、それぞれ独立した別構造で切り離し可能な構成で備えることで、電子機器収納箱を電子装置に繰返し着脱可能な構成で装着される電子装置の冷却装置において、第３送風手段および風向調整板を備えることで、特に発熱するパワー半導体素子からの発熱のみならず、他の電子部品からの発熱も冷却することができ、かつその放熱風を電子装置の構造箱内で最適に循環させることができるので、構造箱内で局所的な熱溜まりが発生することなく、放熱風が冷却装置に最短経路で流入し冷却装置の冷却性能を低下させることのない冷却装置を備えた構造箱であるので、各種電子機器の冷却装置として活用される。
【符号の説明】
【０１１８】
１  電子装置
２  構造箱
３  電子機器収納箱
４  ドア
５  スライド機構
６  筐体
７  電子回路基板
８  パワー半導体素子
９  冷却装置
１０  第１の冷却手段
１１  第２の冷却手段
１２  第１冷媒
１３  第１受熱部
１４  第１放熱部
１５  第１気管
１６  第１液管
１７  第１気ヘッダー部
１８  第１液ヘッダー部
１９  第１扁平管
２０  第１コルゲーテッドフィン
２１  第１受熱面
２２  締結部
２３  第２扁平管
２４  第２コルゲーテッドフィン
２５  第１送風手段
２６  第１流入口
２７  ルーバー
２８  第２冷媒
２９  第２受熱部
３０  第２放熱部
３１  第２気管
３２  第２液管
３３  第２受熱板
３４  第２受熱カバー
３５  案内管
３６  逆止弁
３７  第２受熱面
３８  沸騰面
３９  微細加工
４０  放熱面
４１  締結穴
４２  第２送風手段
４３  第２流入口
４４  第３送風手段
４５  風向調整板
４６  制御部
４７  温度検知手段
ｔ  ドアの開閉方向
ｓ  電子機器収納箱の出し入れ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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