(57)【要約】【課題】半導体素子などの発熱体の冷却装置にて、冷却ポンプの故障等による、冷却に必要な冷媒循環量を確保することのできる冷却装置の提供を目的とする。【解決手段】冷媒ポンプをＮ個配置し、任意数の冷媒ポンプが故障するなどして停止した場合、冷媒ポンプ停止検出手段５によって停止したことを検出し、同時に故障していない冷媒ポンプの回転数を増加させることのできる循環量維持制御手段６を設けたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却版と、コンデンサと、冷却ファンと、複数の冷媒ポンプより成る半導体素子の冷却装置であって、前記複数の冷媒ポンプの内の１台が故障停止した時、前記ポンプの故障を検出し、前記故障停止したポンプ以外のポンプの回転数を増加させ、必要能力を補償する半導体素子の冷却装置。
【請求項２】
冷媒ポンプの故障の検出を、前記冷媒ポンプの駆動電流により行うことを特徴とする、請求項１記載の半導体素子の冷却装置。
【請求項３】
冷却装置の必要能力の補償を故障していない冷媒ポンプの回転数の増加により行うことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の半導体素子の冷却装置。
【請求項４】
複数の冷媒ポンプを並列に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体素子の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータなどの電子装置に搭載される半導体素子などの発熱体から発生する熱を相変化する冷媒によって搬送し、電子装置外に放熱することのできる半導体素子の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の冷却装置としては、下記のようなものがある。
【０００３】
図５は冷却装置での緊急用冷媒供給方法を示したものである。ポンプ等の故障等の理由で液冷却装置が停止し、半導体の冷却が出来なくなったとき、発熱温度の異常上昇によって集積回路が損傷する。これを防止するために、逆止弁１０３が自動的に閉じると同時に、緊急用冷媒を貯溜していたベローズ容器１０４がそれ自体の弾性力によって収縮する。その結果、内部の容積が減少し冷媒が冷媒回路内に送り出される。そして配管路１０２を通り、集積回路に密着し集積回路を冷却する冷却ジャケット１０１内にある一定時間だけ供給され、集積回路の発生する熱を吸収し、異常昇温による集積回路の損傷を防止できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３１５４８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、緊急用冷媒はベローズ容器の内部容積分しか存在せず、所定時間内に集積回路の温度が安全領域に入れば良いが、所定時間を超えた場合、緊急用冷媒が不足し、安全に集積回路等の冷却ができなくなり、異常昇温による集積回路の損傷を防止できなくなるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ポンプに故障が発生した場合も、その代替手段により、所定の放熱量に対して最低限必要な基準循環量を維持することが可能な冷却装置を提供することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するため、本発明の冷却装置は、冷却版と、コンデンサと、冷却ファンと、複数の冷媒ポンプより成る半導体素子の冷却装置であって、前記複数の冷媒ポンプの内の１台が故障停止した時、前記ポンプの故障を検出し、前記故障停止したポンプ以外のポンプの回転数を増加させ、必要能力を補償するもので、ある冷媒ポンプが故障した場合にあっても、半導体素子を保護することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実態の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置の回路図である。図２は本発明の実施の形態２における停止検出手段と循環量維持制御手段の回路図である。
【００１０】
図４は冷凍サイクルを表わしたｐ−ｈ線図である。
【００１１】
図１は冷媒ポンプ３を例えば３個配置したもので、通常時は３個の冷媒ポンプ３で、それぞれがＧｉの循環量を送出し、最低限の所定の熱量を熱搬送できる総循環量ΣＧｉを保持する構成である。
【００１２】
次に、本冷却装置７における冷媒の流れについて説明する。まず、冷媒ポンプ３は主として液状態にある冷媒を、冷却板４に圧送し、冷却板４は、半導体素子などの発熱体からの熱を吸熱し、冷媒に伝える。この時、冷媒は吸熱した熱によって、液体の一部がガス化して２相状態に変化する。
【００１３】
続いて、２相状態にある冷媒は、コンデンサー１に運ばれ、冷却ファン２による強制的空冷により凝縮される。この時、冷媒はコンデンサー１より熱を放熱することによって、２相状態から再び液相へ戻る。そして再び冷媒ポンプ３にて冷媒が圧送されるといった循環する動作をなしている。
【００１４】
なお、前記の冷却版４などは、配管路８により接続され、閉回路をなしている。
【００１５】
次に、この装置の発生する能力について、図４を用いながら説明する。必要とされる所定の熱量Ｑに対して、過冷却度を０℃〜略２０℃と設定し、かつ過熱度領域を含まないようにエンタルピー差△ｈを設定し、これについて、Ｇ０＝Ｑ／△ｈを満たす必要循環量Ｇ０を設ける。そして任意の冷媒ポンプの循環量Ｇｉに対し、閉回路としての総循環量がΣＧｉとなるように、冷媒ポンプを配置し、総循環量ΣＧｉは、Ｇ０≦ΣＧｉなる関係を満たすこととしている。
【００１６】
この結果、所定の熱量Ｑを熱搬送することができる。
【００１７】
また、図２に示す様に本実施の形態１の冷却装置７は、冷媒ポンプ３の故障等で冷媒ポンプ３が停止したことを検出する冷媒ポンプ停止検出手段５を備えており、同時に必要循環量Ｇ０以上の総循環量ΣＧｉを維持するため、故障していない残りの冷媒ポンプの回転数を増加させる循環量維持制御手段６を設けている。
【００１８】
ここで、具体ケースにて説明する。表１は循環量維持制御手段の制御判断方法を表わしている。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
予め循環量維持制御手段に任意の冷媒ポンプ３の循環量Ｇｉ、配置する冷媒ポンプ３の個数Ｎ、Ｇ０＝Ｑ／△ｈを満たす必要循環量Ｇ０の各値を認識させておく。例えば、Ｇｉ＝５０、Ｎ＝３、Ｇ０＝１００と仮定した場合、冷媒ポンプ３ａのみ故障にて停止した場合、残りの冷媒ポンプ３ｂ，３ｃの総循環量ΣＧｉは１００であるため、冷媒ポンプ３ｂ，３ｃの回転数は変化させない。しかし、冷媒ポンプ３ａ，３ｂが故障にて停止した場合、残りの冷媒ポンプ３ｃの総循環量ΣＧｉは５０であるため、冷媒ポンプ３ｃの回転数を２倍以上に増加させて、必要循環量Ｇ０以上に制御する。
【００２１】
（実施の形態２）
図３は冷媒ポンプ停止検出手段の回路図である。冷媒ポンプ停止検出手段５とは、具体的に回路内の抵抗９にかかる電圧１０を検出することによって電流を検出するもの、或いはダイレクトに回路内を流れる電流を電流センサー１１によって検出するものを用い、規定範囲外の電流値を検出することとしたものである。
【００２２】
以上のように、本冷却装置では、任意数の冷媒ポンプ３が停止に至る非通常駆動状態の場合にも、所定の熱量を熱搬送できる必要循環量Ｇ０を確保することができ、半導体素子などの発熱体の異常昇温を防止することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の冷却装置によれば、冷却版と、コンデンサと、冷却ファンと、複数の冷媒ポンプより成る半導体素子の冷却装置であって、前記複数の冷媒ポンプの内の１台が故障停止した時、前記ポンプの故障を検出し、前記故障停止したポンプ以外のポンプの回転数を増加させ、必要能力を補償するものである。
【００２４】
また、本発明によれば、冷媒ポンプの故障の検出を、前記冷媒ポンプの駆動電流により行うものである。
【００２５】
また、本発明によれば、冷却装置の必要能力の補償を故障していない冷媒ポンプの回転数の増加により行うものである。
【００２６】
また、本発明によれば、複数の冷媒ポンプを並列に接続したものである。
【００２７】
この構成をなすことにより、任意数の冷媒ポンプが停止に至る非通常駆動状態の場合にも、所定の熱量を熱搬送できる必要循環量を確保することができ、半導体素子などの発熱体の異常昇温を防止することができる。
【００２８】
また、回転数制御を用いて冷媒ポンプの回転数を可変し、放熱の効率上最適な冷媒循環量を選択することができ、半導体素子などの発熱体の熱量に応じた、設計自由の高い制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１における冷媒ポンプ停止検出手段と循環量維持制御手段の回路図
【図３】本発明の実施の形態２における冷媒ポンプ停止検出手段の回路図
【図４】本発明の実施の形態１における冷却装置の冷媒サイクルを表わしたｐ−ｈ線図
【図５】従来例の冷却装置の回路図
【符号の説明】
１  コンデンサ
２  冷却ファン
３  冷媒ポンプ
４  冷却板
５  冷媒ポンプ停止検出手段
６  循環量維持制御手段
７  冷却装置
８  配管路
９  抵抗
１０  電圧
１１  電流センサー
１０１  冷却ジャケット
１０２  配管路
１０３  逆止弁
１０４  ベローズ容器
【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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