(57)【要約】【課題】短時間でヒートパイプの導熱係数を定めることを可能にする熱測量システムを提供する。【解決手段】ヒートパイプ１１０、加熱器１３０、熱電冷却モジュール２５０及び熱電冷却制御器１２０を備える。ヒートパイプ１１０は電子設備の冷却に適用され、かつ第一温度センサー１７１に接続される第一端と第二温度センサー１７４に接続される第二端とを有する。加熱器１３０は第一端と加熱制御器１５０に接続される。熱電冷却器２５０は第二端に接続される。熱電冷却制御器１２０は第一温度センサー１７１または第二温度センサー１７４に電気的に接続される。また、熱電冷却制御器１２０は比例―積分―微分制御器２２０を有し、加熱制御器２５０は定温制御または定熱効率制御を行い、電子設備は高熱エネルギーを生じて熱エネルギーが集中する電子部品を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一温度センサーに接続される第一端と第二温度センサーに接続される第二端とを有するヒートパイプと、
前記第一端と加熱制御器とに接続される加熱器と、
前記第一温度センサーまたは前記第二温度センサーに電気的に接続され、かつ定温制御または定熱効率制御を行う比例―積分―微分制御器を有する制御器と、
を備えることを特徴とする熱測量システム。
【請求項２】
さらに、前記第二端に接続される熱電冷却制御モジュールを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱測量システム。
【請求項３】
前記ヒートパイプは電子設備の冷却に適用され、前記電子設備は高熱エネルギーを生じる電子部品を少なくとも一つ有し、前記電子設備のうちの高熱エネルギーを生じる電子部品はコンピューター、ノートパソコン、ゲーム機のＣＰＵまたはパターン処理器、コンピューターのモニター、液晶テレビの画面、または高効率照明灯の高効率発光ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の熱測量システム。
【請求項４】
熱電冷却器は放熱器に接続され、前記放熱器は金属製の熱交換構造を有することを特徴とする請求項２に記載の熱測量システム。
【請求項５】
さらに、前記ヒートパイプの前記第一端を囲み、かつ前記加熱器に接続される第一金属構造を有することを特徴とする請求項２に記載の熱測量システム。
【請求項６】
さらに、前記ヒートパイプの前記第二端を囲み、かつ前記熱電冷却モジュールに接続される第二金属構造による熱交換構造を有することを特徴とする請求項２に記載の熱測量システム。
【請求項７】
ヒートパイプを用意するステップと、
加熱器により前記ヒートパイプの第一端を加熱するステップと、
複数の温度センサーにより前記第一端の第一温度と第二端の第二温度とを別々に測定する温度測定のステップと、
を含む熱測量方法。
【請求項８】
さらに、前記温度測定のステップを行う前に、熱電冷却器により前記ヒートパイプの前記第二端を冷却させるステップを含むことを特徴する請求項７の熱測量方法。
【請求項９】
前記熱電冷却器は熱電冷却制御器に接続され、前記熱電冷却制御器は、温度を一定に制御する比例―積分―微分制御器を有することを特徴とする請求項７に記載の熱測量方法。
【請求項１０】
前記加熱器は多機能加熱制御器との接続により定熱効率または定温制御を提供することを特徴とする請求項７に記載の熱測量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱測量システムに関し、特にヒートパイプの品質を認識するヒートパイプ熱測量システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは放熱効果を果たす重要なユニットとしてパーソナルコンピューター、ノートパソコン、ゲーム機などに汎用されている。ヒートパイプの外観のみからヒートパイプの品質を判断することは非常に難しいため、導熱係数を測量することによりヒートパイプの品質を判断する方法が一般的である。周知のヒートパイプ測量システムは、凝結端において水流循環を介して温度を制御し、蒸発端において定効率により加熱を行い、熱平衡に至り測量を完成させるまで比較的長い時間を費やす必要がある。水流循環システムの安定性はあまりよくないため測量の誤差が生じる。しかし、水流循環システムの安定性を維持するには非常に時間とコストがかかる。またヒートパイプ測量システムのうちの特に大量生産の生産ラインに適用される一般の熱測量システムは非常に時間がかかるだけでなく、不正確でメンテナンスが容易ではないため、経済効果があまり高くない。従って、時間を短縮化し、メンテナンスを容易にし、極めて正確で経済効果が高い熱測量システムが求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の主な目的は短時間でヒートパイプの導熱係数を定めることを可能にする熱測量システムを提供することである。
本発明のもう一つの目的は冷却温度を安定させるように正確に制御し、かつ正確な結果によりヒートパイプの導熱係数を定めることを可能にする熱測量システムを提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は修繕が簡単で水流循環システムがいらない熱測量システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するために、本発明による熱測量システムはヒートパイプ、加熱器、熱電冷却器及び熱電冷却制御器を備える。ヒートパイプは電子設備の冷却に適用され、かつ第一温度センサーに接続される第一端と第二温度センサーに接続される第二端とを有する。加熱器は第一端と加熱制御器に接続される。熱電冷却器は第二端に接続される。熱電冷却制御器は第一温度センサーまたは第二温度センサーに電気的に接続される。また熱電冷却制御器は比例―積分―微分制御器を有し、加熱制御器は定温制御または定熱効率制御を行い、電子設備は高熱エネルギーを生じて熱エネルギーが集中する電子部品を少なくとも一つ有し、かつ電子設備のうちの高熱エネルギーを生じる電子部品は、コンピューター、ノートパソコン、ゲーム機のＣＰＵまたはパターン処理器、コンピューターのモニター、液晶テレビの画面または高効率照明灯の高効率発光ダイオードなどである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すのは本発明の第１実施形態による熱測量システムを示す模式図である。ヒートパイプ１１０は熱発生機構冷却用のユニット、例えばＣＰＵの冷却モジュールのうちの一部分のユニットである。ヒートパイプ１１０はヒートパイプ１１０の蒸発端を囲む支持平台１１１とヒートパイプ１１０の凝結端を囲む支持平台１１２とを有する。支持平台１１１、１１２（クリップ機能を有するスタンド）は金属のような高導熱係数の物質である。また支持平台１１１、１１２は熱測量システムのうちの重要なユニットである。
【０００６】
加熱器１３０は支持平台１１１を介してヒートパイプ１１０の蒸発端を加熱することが可能である。また、加熱器１３０は多機能加熱制御器１５０の設定に基づき電力を介して熱エネルギーを生じ、定温（図２と図３のうちの信号Ｓtfbで示す）または定熱効率（図３のうちのＳをＳpfbに切り換えたとき）に達することによりヒートパイプ１１０の蒸発端を加熱することが可能である。多機能加熱制御器１５０は定熱効率Ｑを利用するか、或いは動態下で熱効率を調整することにより温度センサー１７１で測量された蒸発端の温度を一定値にするような方法で加熱器１３０を制御することが可能である。
【０００７】
熱電冷却制御器１２０は熱電冷却モジュール２５０を制御し、かつ支持平台１１２を介してヒートパイプ１１０の凝結端を冷却させることが可能である。熱電冷却モジュール２５０の構造は基板上に縦列に配列される熱電材ブロックを有する。放熱器（heat sink）１６０は放熱を向上させるために熱電冷却モジュール２５０に接続される。また放熱器１６０は鰭状の金属構造による熱交換構造を有してもよい。熱電冷却モジュール２５０の放熱を向上させることを可能にする任意の構造は本発明の請求範囲に属すべきである。また、図示しないファンまたは水流循環により放熱効果を向上させることも可能である。温度センサー１７４は熱電冷却モジュール２５０及び放熱器１６０により達した温度を感知することが可能である。
【０００８】
熱電冷却制御器１２０は熱電冷却モジュール２５０に接続され、かつ温度センサー１７４のフィードバックにより放熱効率を制御し、温度を安定させることが可能である。ヒートパイプ１１０の蒸発端に位置付けられるＴ１を計測するための温度センサー１７３とＴ１を計測するための温度センサー１７２とは対応する温度を測量することが可能であり、そのうちの前者はヒートパイプ１１０の端点に近く、後者はヒートパイプ１１０の端点から離れる。その二つの対応する温度を計算すれば蒸発端の第一平均温度Ｔ１を得ることが可能である。ヒートパイプ１１０の凝結端に位置付けられるＴ２を計測するための温度センサー１７６とＴ２を計測するための温度センサー１７５とは対応する温度を測量することが可能であり、そのうちの前者はヒートパイプ１１０の別の端点に近く、後者はヒートパイプ１１０の別の端点から離れる。その二つの対応する温度を計算すれば蒸発端の第一平均温度Ｔ２を得ることが可能である。上述したＴ１とＴ２の計算法は説明のために挙げた一例に過ぎないため、蒸発端と凝結端との温度を定める唯一の方法とは言い切れない。Ｔ１及びＴ２は即ち蒸発端及び凝結端の温度以外のものを定めることを可能にする位置と方法であるため、本発明の範疇に入ると考えられる。
【０００９】
測量したヒートパイプの導熱係数Ｋは公式Ｑ＝Ｋ（Ｔ１−Ｔ２）により算出される。凝結端は熱電冷却制御器１２０を介して定温制御を行うことが可能である。蒸発端は定熱効率Ｑを制御するか別の固定温度に対し定温制御を行うことが可能である。多機能加熱制御器１５０はこの二種の制御モードを有する。前の制御モードにおいて、ＫはＴ１とＴ２を測量し、Ｑの値を算出する。後の制御モードにおいて、多機能加熱制御器１５０は必要なＱの値を測量し、ＫはＱ、Ｔ１及びＴ２を測量することにより値が算出される。
【００１０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における熱電冷却制御器２００を図２に示す。熱電冷却制御器２００は、第１実施形態の熱電冷却制御器１２０に相当するものである。熱電冷却制御器２００は電圧設定回路２１０、比例―積分―微分制御器２２０、双方向駆動回路２３０及び温度―電圧変換回路２４０を有する。熱電冷却モジュール２５０の温度センサー２６０は感知した温度信号を温度―電圧変換回路２４０に伝送することが可能である。温度―電圧変換回路２４０は温度信号に基づき電圧設定回路２１０を介してそれに対応する電圧（Ｓtfb、温度フィードバック信号、temperature feed back signal）を生じ、そしてそれに対応する電圧と所定温度に対応する所定電圧Ｖとを比べることにより比例―積分―微分制御器２２０への入力電圧を生じる。比例―積分―微分制御器２２０は双方向駆動回路２３０に電圧を出力することにより熱電冷却モジュール２５０に必要な電流を生じる。比例―積分―微分制御器２２０は総比例を足した利得、入力信号の積分及び微分部分、制御器内部に設定された比例―積分―微分パラメーターの適切な調整などにより出力信号を算出する。双方向駆動回路２３０は所定の補正に伴い、比例―積分―微分出力信号を電流に変換する。測量全体の過程において、熱電冷却モジュール２５０はヒートパイプを加熱または冷却することが可能であり、熱電冷却モジュール２５０を流れる電流は正極性または負極性を呈する。双方向駆動回路２３０は需要に応じ動作する。また、駆動エネルギーの効率を高めるには双方向駆動回路２３０は通常パルス幅変調（ＰＷＭ）のモードで動作するように設けられるが、本発明はこの構造に制限されるとは限らない。
【００１１】
本発明の第２実施形態による多機能加熱制御器２０５を図３に示す。多機能加熱制御器２０５の制御方法は、熱電冷却制御器１２０が冷熱温度に対し制御する方法と同じである。多機能加熱制御器２０５は電圧設定回路２１０、比例―積分―微分制御器２２０、駆動回路２３５、温度―電圧変換回路２４０及び効率―電圧変換回路２４５を備える。加熱器２５５の温度センサー２６０は感知した温度信号を温度―電圧変換回路２４０に伝送する。温度―電圧変換回路２４０は温度に基づき電圧設定回路２１０を介してそれに対応する電圧（Ｓtfb、温度フィードバック信号、temperature feed back signal）を生じ、そしてそれに対応する電圧と所定温度に対応する所定電圧Ｖとを比べることにより比例―積分―微分制御器２２０の入力電圧を生じる。効率―電圧変換回路２４５は駆動回路２３５の出力電圧と電流との乗積に基づきそれに対応する電圧（Ｓpfb、効率フィードバック信号、power feed back signal）を生じ、そしてそれに対応する電圧Ｓと所定温度に対応する所定電圧Ｖとを比べることにより比例―積分―微分制御器２２０の入力電圧を生じる。比例―積分―微分制御器２２０は駆動回路２３５に電圧を出力することにより加熱器２５５に必要な電流を生じる。比例―積分―微分制御器２２０は総比例を足した利得、入力信号の積分及び微分部分、制御器内部に設定された比例―積分―微分パラメーターの適切な調整などにより出力信号を算出する。駆動回路２３５は所定の補正に伴い、比例―積分―微分出力信号を電流に変換する。測量全体の過程において、加熱器２５５はヒートパイプを加熱または冷却することが可能であり、駆動回路２３５を流れる電流は任意の方法で接続する。駆動回路２３５は需要に応じ動作する。駆動エネルギーの効率を高めるには駆動回路２３５は通常パルス幅変調（ＰＷＭ）のモードで動作するように設けられるが、本発明はこの構造に制限されるとは限らない。
【００１２】
比例―積分―微分制御器２２０が使用した演算法は、以下に示す数式１の通りである。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
制御を最適化するために、Ｕ（ｔ）は比例―積分―微分制御器２２０の出力となり、ｅ（ｔ）は誤差信号となり、温度の電圧設定回路２１０による入力と温度―電圧変換回路２４０に対するフィードバック（定温制御モード）または効率―電圧変換回路に対するフィードバック（定効率制御モード）との差を定義し、Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄは比例、積分及び微分の時間定数となる。
【００１５】
上述した本発明の実施形態は説明のために挙げた一例に過ぎず、本発明のもっとも確実に実践可能な具体的な実施形態とは言えないため、本発明を制限することができない。本発明により提示された実施形態と説明は本発明の原理と最良な応用方法を解釈するためであり、かつ、この技術分野に属する者は本発明の実施例を通して様々な修正または変更を容易に行うことが可能である。従ってこの技術分野に属する者が任意の変化を行うことは、本発明の範疇と特許請求の範囲から逸脱しない限り本発明の請求範囲に属すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態による熱測量システムの模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態による熱測量システムの熱電冷却制御器を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態による熱測量システムの多機能加熱制御器を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
１１０：ヒートパイプ、１１１：支持平台、１１２：支持平台、１２０：熱電冷却制御器、１３０：加熱器、１５０：多機能加熱制御器、１６０：放熱器、１７１から１７６：温度センサー、２００：熱電冷却制御器、２０５：多機能加熱制御器、２１０：電圧設定回路、２２０：比例―積分―微分制御器、２３０：双方向駆動回路、２３５：駆動回路、２４０：温度―電圧変換回路、２４５：効率―電圧変換回路、２５０：熱電冷却モジュール、２５５：加熱器、２６０：温度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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