(57)【要約】【課題】回路基板に取り付けられている発熱する素子を確実に冷却することができて、回路基板からの取り付け及び取り外しを容易に行うことができる回路基板の冷却装置を提供する。【解決手段】ラック３に着脱自在に支持された回路基板２の発熱する素子５を冷却する冷却装置１を設ける。冷却装置１は、発熱する素子５を冷却する熱交換器１０を備えると共に熱交換器１０に液状の冷媒を供給し排出する配管部を備える冷却ユニット７と、冷却ユニット７と回路基板２との何れか一方を固定状態とし、固定状態の一方に対して他方を近接・離間する方向に移動させて、熱交換器１０を回路基板２の発熱する素子５に解除自在に当接させる当接手段８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックに着脱自在に支持された回路基板の発熱する素子を冷却する冷却装置であって、
前記ラックに設けられ、該ラックに支持された回路基板の発熱する素子に対向する位置に熱交換器を備えると共に該熱交換器に液状の冷媒を供給し排出する配管部を備える冷却ユニットと、
該冷却ユニットと前記回路基板との何れか一方を固定状態とし、固定状態の一方に対して他方を近接・離間する方向に移動させて、前記熱交換器を回路基板の発熱する素子に解除自在に当接させる当接手段とを備えることを特徴とする回路基板の冷却装置。
【請求項２】
前記当接手段は、前記ラックに揺動自在に設けられ、一方向に揺動したとき前記冷却ユニットと前記回路基板との何れか一方を他方に近接する方向に押圧して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを当接させ、他方向に揺動したときその押圧を解除して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを離反させる押圧部材を備えることを特徴とする請求項１記載の回路基板の冷却装置。
【請求項３】
前記当接手段は、前記ラックに、前記冷却ユニットと前記回路基板との何れか一方の背後に所定寸法の空隙を存して固設された規制部と、該空隙に挿入することにより一方を他方に近接する方向に押圧して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを当接させ、該空隙から抜き取ることによりその押圧を解除して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを離反させる押圧部材とを備えることを特徴とする請求項１記載の回路基板の冷却装置。
【請求項４】
前記回路基板は、発熱する素子を複数備え、前記冷却ユニットは、発熱する各素子に対応して複数の熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の回路基板の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却ユニットの前記配管部は、単一の冷媒入口を有する冷媒供給路と、該冷媒供給路から分岐して各熱交換器に接続された複数の冷媒導入路と、各熱交換器から延びる複数の冷媒導出路と、各冷媒導出路を合流して冷媒を排出する単一の冷媒出口を有する冷媒排出路とを備えることを特徴とする請求項４記載の回路基板の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の発熱する素子を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板に取り付けられているＣＰＵ等の素子における発熱の高まりに対応するため、発熱する素子を液状の冷媒（冷却水）により冷却する冷却装置が設けられる（特許文献１参照）。この種の冷却装置は、発熱する素子にボルトで密着固定された熱交換器と、熱交換器に冷却水を供給・排出する配管とを備えている。
【０００３】
ところで、一般に回路基板はラック内に収納され、更に、回路基板はそのメンテナンスや解体作業等を行うためにラックから引き出し自在にラックに支持されている。そして、回路基板をラックから引き出すときには、素子に固定された熱交換器も回路基板と共に引き出される。このとき、熱交換器には前記配管が接続されているので、回路基板の引き出し時には配管を何れかの位置で切り離す必要があり、配管の切り離しのたびに冷媒の漏れが生じるおそれがある。
【０００４】
また、配管を切り離すことなく回路基板をラックから引き出せるようにするためには、配管としてゴムチューブ等の柔軟性を有するホース状のものを採用すると共に、ホース状の配管を、回路基板がラックから引き出し可能な長さに設けることが考えられる。
【０００５】
しかし、これによって配管の長さが長くなり、回路基板をラックから引き出すときに配管の取り扱いが煩わしくなるおそれがある。しかも、回路基板のラックからの着脱に伴って配管の屈曲伸長を繰り返すと配管と熱交換器との接続部分等から冷媒漏れが発生するおそれがある。
【０００６】
また、この種の冷却装置においては、熱交換器が素子にボルトにより固定されているので、回路基板から冷却装置を取り外す際にはボルトを取り外す作業が必要となる。このため、特に、複数の発熱する素子の夫々に熱交換器がボルトにより固定されている場合には、複数のボルトを取り外す作業を行わなければならず、メンテナンスや解体作業等の作業性が極めて低い不都合がある。
【特許文献１】特開平８−３２２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる不都合を解消して、本発明は、回路基板に取り付けられている発熱する素子を確実に冷却することができて、回路基板からの取り付け及び取り外しを容易に行うことができる回路基板の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明は、ラックに着脱自在に支持された回路基板の発熱する素子を冷却する冷却装置であって、前記ラックに設けられ、該ラックに支持された回路基板の発熱する素子に対向する位置に熱交換器を備えると共に該熱交換器に液状の冷媒を供給し排出する配管部を備える冷却ユニットと、該冷却ユニットと前記回路基板との何れか一方を固定状態とし、固定状態の一方に対して他方を近接・離間する方向に移動させて、前記熱交換器を回路基板の発熱する素子に解除自在に当接させる当接手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記当接手段を設けたことにより、基板に設けられた発熱する素子と、冷却ユニットに備える熱交換器との当接解除を容易に行うことができる。即ち、ラック内に回路基板を収納させた後に、先ず回路基板を固定状態としたときには、前記当接手段によって冷却ユニットを回路基板に近接する方向に移動させる。これにより、発熱する素子と熱交換器とを確実に当接させることができる。回路基板をラック内から取り出すときには、前記当接手段によって冷却ユニットを回路基板から離反する方向に移動させるだけで、発熱する素子への熱交換器の当接が解除され、回路基板のみを迅速且つ極めて容易に取り出すことができる。
【００１０】
同じように、冷却ユニットを固定状態としたときには、前記当接手段によって回路基板を冷却ユニットに近接する方向に移動させる。これによっても、発熱する素子と熱交換器とを確実に当接させることができる。回路基板をラック内から取り出すときには、前記当接手段によって回路基板を冷却ユニットから離反する方向に移動させるだけで、発熱する素子への熱交換器の当接が解除され、回路基板のみを迅速且つ極めて容易に取り出すことができる。
【００１１】
また、ラック内において冷却ユニットと回路基板との一方を他方に向かって離反させるとき、何れか一方のみを移動させるだけでよいだけでなく、何れか一方の移動距離は、発熱する素子と熱交換器とが僅かに離反する程度であればよいので、当接手段の構成を簡単とすることができる。しかも、冷却ユニットを前記当接手段により移動させるようにした場合には、例えば冷却ユニットに冷媒を供給するための配管が接続されていても、配管を屈曲可能な材料で形成しておくまでもなく、金属配管の変形可能な範囲で冷却ユニットを移動させることができる。更に、回路基板を前記当接手段により移動させるようにした場合には、冷却ユニットに冷媒を供給するための配管を全く屈曲させることなく回路基板を取り出し作業を行うことができるので、回路基板のラックからの取り外しを繰り返しても冷媒漏れを確実に防止することができる。
【００１２】
本発明における前記当接手段の一態様は、前記ラックに揺動自在に設けられ、一方向に揺動したとき前記冷却ユニットと前記回路基板との何れか一方を他方に近接する方向に押圧して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを当接させ、他方向に揺動したときその押圧を解除して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを離反させる押圧部材を備えることを特徴とする。
【００１３】
これによれば、押圧部材を揺動させるだけで、熱交換器と発熱する素子との当接・離反を行うことができ、ラックへの回路基板の取り付け作業やラックからの回路基板の取り外し作業を極めて容易に且つ迅速に行うことができる。
【００１４】
また、それ以外に、本発明における前記当接手段の他の態様は、前記当接手段は、前記ラックに、前記冷却ユニットと前記回路基板との何れか一方の背後に所定寸法の空隙を存して固設された規制部と、該空隙に挿入することにより一方を他方に近接する方向に押圧して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを当接させ、該空隙から抜き取ることによりその押圧を解除して熱交換器と回路基板の発熱する素子とを離反させる押圧部材とを備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、ラックへの回路基板の取り付け作業やラックからの回路基板の取り外し作業を行う場合には、押圧部材を前記空隙に挿入し、或いは押圧部材を前記空隙から抜き取るだけでよく、作業が極めて簡単に行えると共に、当接手段の構成を単純とすることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記回路基板は、発熱する素子を複数備え、前記冷却ユニットは、発熱する各素子に対応して複数の熱交換器が設けられていることを特徴とする。これによって、発熱する素子が複数設けられていても、一度に全ての熱交換器の当接解除が行えるので、解体作業等を極めて容易に行うことができる。
【００１７】
このとき、前記冷却ユニットの前記配管部は、単一の冷媒入口を有する冷媒供給路と、該冷媒供給路から分岐して各熱交換器に接続された複数の冷媒導入路と、各熱交換器から延びる複数の冷媒導出路と、各冷媒導出路を合流して冷媒を排出する単一の冷媒出口を有する冷媒排出路とを備えることが好ましい。冷却ユニットをこのように構成することにより、冷媒入口及び冷媒出口から冷却ユニット外部への配管を単純化してコンパクトに形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す説明的斜視図、図２は冷却ユニットの説明的平面図、図３は当接手段の作動を模式的に示す説明図、図４は本発明の第２の実施形態を示す説明的斜視図、図５は当接手段の作動を模式的に示す説明図、図６は第２の実施形態における他の当接手段を示す説明図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態においては、冷却装置１と、該冷却装置１によって冷却される回路基板２とがラック３に収納されている。回路基板２は、基板本体４と、該基板本体４に設けられた発熱する素子であるＬＳＩ等の電子デバイス５とを備えている。回路基板２はラック３の上下に設けられた支持部６により支持されている。支持部６は、回路基板２を図中矢印ｘにより示す方向にラック３から引き出し自在に支持すると共に、該引き出し方向に直行する方向には移動できないように規制している。
【００２０】
冷却装置１は、ラック３内に収納された冷却ユニット７と、ラック３に設けられた当接手段８とを備えている。冷却ユニット７は、後述するように内部に液状の冷媒である冷却水が循環するように形成されており、図示しないが、冷却水を供給する供給手段に接続される。
【００２１】
冷却ユニット７は、図２に示すように、金属製のフレーム９をその本体として、各電子デバイス５（図１参照）に当接して各電子デバイス５の冷却を行う複数の熱交換器１０を備えている。フレーム９には、その内部に配管部に相当する冷媒流路１１が形成されている。冷媒流路１１は、冷媒入口１２を有する冷媒供給路１３と、該冷媒供給路１３から分岐して各熱交換器１０に接続された複数の冷媒導入路１４と、各熱交換器１０から延びる複数の冷媒導出路１５と、各冷媒導出路１５を合流して冷媒を排出する冷媒出口１６を有する冷媒排出路１７とを備えている。更に、冷却ユニット７の四隅部には、後述する当接手段８の連結シャフト１８（図１参照）が遊挿される連結部１９が設けられている。
【００２２】
当接手段８は、各熱交換器１０を各電子デバイス５に解除自在に当接させるものであり、図１に示すように、ラック３に設けられた軸受け２０に回転自在に支持された回転シャフト２１と、該回転シャフト２１に形成されて該回転シャフト２１を軸として揺動する押圧部材である揺動部材２２とを備えている。該揺動部材２２の先端部には、その両側に延びる連結シャフト１８が設けられている。連結シャフト１８は、前記冷却ユニット７の連結部１９に遊挿されることで冷却ユニット７に連結されているので、冷却ユニット７は連結シャフト１８を備える揺動部材２２の揺動に追従して、回路基板２に近接する方向及び回路基板２から離反する方向に移動自在に設けられている。
【００２３】
該当接手段８の作動を説明すれば、図３（ａ）に示すように、回転シャフト２１を軸として揺動部材２２を回路基板２に向かって揺動させたとき、揺動部材２２の揺動に伴い冷却ユニット７が回路基板２に向かって移動すると共に、揺動部材２２が回路基板２に向かって冷却ユニット７を押し付ける。これにより、各熱交換器１０は各電子デバイス５に当接され、その当接状態が維持される。また、図３（ｂ）に示すように、回転シャフト２１を軸として揺動部材２２を回路基板２から離反する方向に向かって揺動させたとき、揺動部材２２の揺動に伴い揺動部材２２による回路基板２への冷却ユニット７の押し付けが解除され、冷却ユニット７が回路基板２から離反する方向に移動する。これにより、各電子デバイス５への各熱交換器１０の当接が解除され、回路基板２はラック３からの引き出しが自在に行える状態となる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、図４に示すように、冷却装置２３と、該冷却装置２３によって冷却される回路基板２とがラック３に収納されている。冷却装置２３は、ラック３内に収納された冷却ユニット２４と、ラック３に設けられた当接手段２５とを備えている。回路基板２はラック３の上下に設けられた第１支持部２６により支持され、冷却ユニット２４はラック３の上下に設けられた第２支持部２７により支持されている。第１支持部２６は、回路基板２を図中矢印ｘにより示す方向にラック３から引き出し自在に支持すると共に、該引き出し方向に直行する方向には移動できないように規制している。第２支持部２７は、冷却ユニット２４を回路基板２に向かって近接・離反可能な空隙２８，２９を存して対向する一対の規制部３０，３１により構成されている。なお、回路基板２は、前述した第１の実施形態において示したものと同様に、基板本体４と発熱する素子である電子デバイス５とを備えている。
【００２５】
なお、第２の実施形態における冷却ユニット２４は、前述した第１の実施形態における図２示の冷却ユニット７と同様に構成されているのでその詳しい説明は省略するが、前述した第１の実施形態の冷却ユニット７に設けられている連結部１９が、第２の実施形態における冷却ユニット２４では不要とされている。
【００２６】
また、第２の実施形態における当接手段２５は、図４に示すように、前記第２支持部２７における規制部３０，３１と、前記空隙２８，２９に着脱自在に挿入された押圧部材である略角柱状の挿入部材３２とによって構成されている。
【００２７】
該当接手段２５の作動を説明すれば、図５（ａ）に示すように、一方の規制部３０と冷却ユニット２４との間の空隙２８に挿入部材３２を挿入させたとき、挿入部材３２の空隙２８への挿入に伴い冷却ユニット２４が回路基板２に向かって移動すると共に、挿入部材３２が回路基板２に向かって冷却ユニット２４を押し付ける。これにより、各熱交換器１０は各電子デバイス５に当接され、その当接状態が維持される。また、図５（ｂ）に示すように、一方の規制部３０と冷却ユニット２４との間の空隙２８から挿入部材３２を抜き取って、他方の規制部３１と冷却ユニット２４との間の空隙２９に挿入部材３２を挿入させたとき、挿入部材３２の空隙２９への挿入に伴い回路基板２への冷却ユニット２４の押し付けが解除され、冷却ユニット２４が回路基板２から離反した状態に維持される。これにより、各電子デバイス５への各熱交換器１０の当接が解除され、回路基板２はラック３からの引き出しが自在に行える状態となる。
【００２８】
なお、第２の実施形態においては、冷却ユニット２４を第２支持部２７に支持させて移動可能とする例を示したがこれに限るものではなく、図示しないが、冷却ユニット２４を第１支持部２６に支持させて固定しておき、回路基板２を第２支持部２７に移動自在に支持するようにしてもよい。
【００２９】
また、第２の実施形態における当接手段２５の構成を採用すれば、更に、複数の冷却ユニット２４或いは複数の回路基板２を容易に移動させることができる。即ち、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、回路基板２の両側に一対の前記第２支持部２７を設け、両第２支持部２７間を第１支持部２６として回路基板２を支持する。そして、両第２支持部２７の夫々に冷却ユニット２４を支持させる。こうすることにより、回路基板２の両面に電子デバイス５が設けられていても、回路基板２の両面側から各電子デバイス５に各熱交換器１０を解除自在に当接させることができる。それ以外には、図示しないが、図６（ａ）における一対の第２支持部２７の夫々に、回路基板２を電子デバイス５を対向させて支持し、両第２支持部２７間を第１支持部２６として冷却ユニット２４を支持する。これによれば、両回路基板２を移動させて、冷却ユニット２４の両面側から各熱交換器１０に両回路基板２の各電子デバイス５を解除自在に当接させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す説明的斜視図。
【図２】冷却ユニットの説明的平面図。
【図３】第１の実施形態における当接手段の作動を模式的に示す説明図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す説明的斜視図。
【図５】第２の実施形態における当接手段の作動を模式的に示す説明図。
【図６】第２の実施形態における他の当接手段を示す説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１，２３…冷却装置、２…回路基板、３…ラック、５…電子デバイス（発熱する素子）、７，２４…冷却ユニット、８，２５…当接手段、１０…熱交換器、１１…冷媒流路（配管部）、１２…冷媒入口、１３…冷媒供給路、１４…冷媒導入路、１５…冷媒導出路、１６…冷媒出口、１７…冷媒排出路、２２…揺動部材（押圧部材）、３２…挿入部材（押圧部材）、２８，２９…空隙、３０，３１…規制部。
【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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