(57)【要約】  【課題】  同一基板に搭載され、かつ隣接した高発熱部品６と低耐熱部品７を同時に、一つの受熱ジャケット１で冷却する液冷装置において、受熱ジャケット１を搭載したカード基板５ごと引き抜くことで保守が可能なプラグイン実装装置へ適用した場合、その保守の際、受熱ジャケット１の冷却機能が急低下することで、高発熱部品６の熱が、隣接する低耐熱部品７へ伝わることを防ぐ。 【解決手段】  基板５に高発熱部品６及び低耐熱部品７を覆うような形で、内部に上下部を接続する熱伝導部材２を設けた受熱ジャケット１を取り付け、また、その受熱ジャケット１上部に、ペルチェ素子３及びヒートシンクを搭載するカード基板５挿入時にペルチェ素子３からの起電力及びカード基板５内の電力を充電し、カード基板５抜きとり時に、ペルチェ素子３の下面が冷却面となるよう放電する。 【選択図】  図１
2013219142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックプレーンへ挿入される又は前記バックプレーンから抜きとられる基板と、
前記基板に搭載され、隣接又は近接して配置された高発熱部品及び低耐熱部品と、
前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を覆って取り付けられ、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時、内部の冷媒液が循環されて前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を冷却する受熱ジャケットと、
前記高発熱部品の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置された熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却するためのヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に接続され、前記バックプレーンへの前記基板挿入時に前記ペルチェ素子からの起電力を充電し、前記基板抜きとり時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側の面が冷却面となるよう放電する充電回路と、
を備えた液冷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液冷装置において、
前記熱伝導部材は、前記受熱ジャケットの内壁下部と内壁上部をつなぐように設けられたことを特徴とする液冷装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液冷装置において、
前記熱伝導部材は、前記高発熱部品の直上又は直上近くから前記ペルチェ素子までの前記受熱ジャケットの内壁の肉厚を厚くした厚肉部であることを特徴とする液冷装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の液冷装置において、
前記充電回路は、前記ペルチェ素子からの起電力を充電する充電機能と、放電時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側が冷却面となるように極性を調整するためのスイッチ機能とを備えることを特徴とする液冷装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液冷装置において、
前記充電回路は、さらに前記基板の電力源が接続され、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時に、前記ペルチェ素子からの起電力、又は、該起電力と前記電力源による電力が充電されることを特徴とする液冷装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の液冷装置において、
前記ペルチェ素子と接続され、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時に稼働せず、前記基板抜きとり時に、前記充電回路から電力が与えられて稼働することで前記ヒートシンク又は前記受熱ジャケット又は前記ペルチェ素子を冷却するための冷却部品を、さらに備えたことを特徴とする液冷装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液冷装置において、
前記充電回路は、さらに前記基板の電力源が接続され、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時に、前記ペルチェ素子からの起電力、又は、該起電力と前記電力源による電力が充電されることを特徴とする液冷装置。
【請求項８】
請求項６に記載の液冷装置において、
前記冷却部品は、前記ヒートシンク又は前記受熱ジャケット又は前記ペルチェ素子へ送風を行う送風機能を備えたことを特徴とする液冷装置。
【請求項９】
複数の基板を実装可能なバックプレーンと、
冷媒液を循環するためのポンプ及び放熱部と、
前記バックプレーンに挿入される又は前記バックプレーンから抜き取られるひとつ又は複数の液冷装置と、
を備え、
前記液冷装置は、
前記バックプレーンへ挿入される又は前記バックプレーンから抜きとられる基板と、
前記基板に搭載され、隣接又は近接して配置された高発熱部品及び低耐熱部品と、
前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を覆って取り付けられ、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時、内部の冷媒液が循環されて前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を冷却する受熱ジャケットと、
前記高発熱部品の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置された熱伝導部材と、
前記受熱ジャケットの前記熱伝導部材の直上又は直上近くに配置されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却するためのヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に接続され、前記バックプレーンへの前記基板挿入時に前記ペルチェ素子からの起電力を充電し、前記基板抜きとり時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側の面が冷却面となるよう放電する充電回路と、
を有し、
前記基板は前記バックプレーンに電気コネクタで接続され、且つ、前記基板上の前記受熱ジャケットは、液コネクタを介して、冷媒液を循環するための前記ポンプ及び前記放熱部と接続され、
故障又は異常又は保守対象の基板を引き抜き、保守又は交換することができるようにした液冷システム。
【請求項１０】
液冷システムにおける冷却方法であって、
前記液冷システムは、
複数の基板を実装可能なバックプレーンと、
冷媒液を循環するためのポンプ及び放熱部と、
前記バックプレーンに挿入される又は前記バックプレーンから抜き取られるひとつ又は複数の液冷装置と、
を備え、
前記液冷装置は、
前記バックプレーンへ挿入される又は前記バックプレーンから抜きとられる基板と、
前記基板に搭載され、隣接又は近接して配置された高発熱部品及び低耐熱部品と、
前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を覆って取り付けられ、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時、内部の冷媒液が循環されて前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を冷却する受熱ジャケットと、
前記高発熱部品の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置された熱伝導部材と、
前記受熱ジャケットの前記熱伝導部材の直上又は直上近くに配置されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却するためのヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に接続され、前記バックプレーンへの前記基板挿入時に前記ペルチェ素子からの起電力を充電し、前記基板抜きとり時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側の面が冷却面となるよう放電する充電回路と、
を有し、
前記基板は前記バックプレーンに電気コネクタで接続され、且つ、前記基板上の前記受熱ジャケットは、液コネクタを介して、冷媒液を循環するための前記ポンプ及び前記放熱部と接続され、
故障又は異常又は保守対象の基板を引き抜き、保守又は交換することができるようにした液冷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷装置及びシステム及び方法に係り、特に、液冷方式を採用した電子機器における受熱ジャケットの冷却構造を備えた、液冷装置及びシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、液冷システムの構成例を示す図である。
まず、液冷システムの構成について図２を用いて説明する。液冷システムは図示のように、発熱体からの熱を吸熱する受熱ジャケット１、外気との熱交換を行うラジエータ及びファンによる放熱部１０２、冷媒液を循環させるポンプ１０１、冷媒液を溜めておくリザーブタンク、各部品を接続する水管を備える。
図３に、従来の液冷システムの構成例を示す図を示す。
従来の液冷システムについて特許文献１に記載されている。特許文献１に示す装置は、複数のカード基板を搭載することで、システムとして冗長構成を備え、プラグイン実装が可能な液冷装置である。ここで、特許文献１の構成例について、図３を用いて説明する。筺体内部には、電子部品（発熱体）を搭載したカード基板５が複数枚搭載され、１枚のバックプレーンに電気コネクタ１０５で接続される。また、これらのカード基板５上の電子部品上部には、受熱ジャケット１が取り付けられている。この受熱ジャケット１は、液コネクタ１０４を介して、冷媒液を循環するためのポンプ１０１、放熱部１０２であるラジエータ、ファンと接続されており、電子部品からの熱を輸送し、外気に放熱することができる。この装置構成によれば、搭載している一部の部品の故障やシステム異常の際、対象のカード基板５のみを引き抜き、保守することで、システム全体を停止することなく、サービスの提供が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の様な装置において、一つの電子部品に対して、それぞれ受熱ジャケット１を搭載したり、また、他の冷却手段（強制空冷等）と併用するよりも、一つの受熱ジャケット１で液冷により複数部品を同時に冷却した方が、冷却効率及びコストの観点から有利であることが想定される。しかし、その場合、電源部品のような高発熱部品６と光部品等の低耐熱部品７をやむを得ず、隣接又は近接させなければならない状況又は近くに配置しなければならない状況が想定される。
図４（ａ）に、従来のカード基板抜きとり前の受熱ジャケット断面図を示す。
上述のように、高発熱部品６と低耐熱部品７を隣接又は近接させなければならない状態について、図４（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、高発熱部品６と低耐熱部品７は隣接されて基板５に搭載されており、上部には両者を覆うような形で共通の受熱ジャケット１が搭載されている。受熱ジャケット１には、冷媒の流入口及び流出口が設けられており、水管で放熱部と接続されている。この時の放熱経路としては、高発熱部品６及び低耐熱部品７のほとんどの熱が、受熱ジャケット１内の冷媒液へ伝達され、放熱部へ移動後、外気へ放熱される経路をたどる。
【０００５】
上述したような液冷装置には、以下のような課題がある。
図４（ｂ）に、カード基板抜きとり直後の受熱ジャケット断面図を示す。カード基板５の保守作業は、図３に示したように、保守の対象となる基板５が抜き取られるため、カード基板５に搭載されている電気コネクタの接続が切れると共に、受熱ジャケット１と放熱部間における冷媒液８の循環も切れる。カード基板５を引き抜いた直後の受熱ジャケット１部の状態を図４（ｂ）に示す。カード基板５は、引き抜かれた瞬間、受熱ジャケット１と放熱部間における冷媒液８の循環が無くなるため、冷却性能が急激に低下する。この冷却性能の急低下により、引き抜く前まで冷媒液８へと放熱していた高発熱部品６の熱は、行き場が無くなり、受熱ジャケット１を介して、低耐熱部品７まで移動し、低耐熱部品７の温度上昇を招いてしまうという課題が発生する。この低耐熱部品７の温度上昇は、隣接する高発熱部品６の発熱量が大きく、また、高発熱部品６の半導体のジャンクション等から高発熱部品６表面までの熱抵抗θｊｃが大きい、即ちジャンクション温度Ｔｊと部品の表面温度Ｔｃの温度差が大きい場合、この影響が顕著となってくる。
【０００６】
つぎに、図４（ｃ）に、カード基板抜きとり前後における各部位の時間と温度の関係、及びペルチェ素子の起電力と時間の関係を表す図を示す。
カード基板５の抜きとり前後における各部品の温度挙動について、図４（ｃ）を用いて説明する。高発熱部品６のジャンクション温度をＴｈｊ、表面温度をＴｈｃ、低耐熱部品７の表面温度をＴｌｃ、受熱ジャケット１の底面温度をＴｓｃとする。カード基板５が引き抜かれる前において、各部位の温度は、ほぼある一定の温度で安定している。このとき、冷媒液８の温度は一定温度で安定しており、なおかつ、受熱ジャケット１の材質は、通常、銅等の熱伝導率の良いものを使用することから、受熱ジャケット１底面とそれに接する高発熱部品６の表面及び低耐熱部品７の表面の各温度、Ｔｓｃ、Ｔｈｃ、Ｔｌｃは、ほぼ等しい温度となっている。一方、カード基板５が引き抜かれると、高発熱部品６のジャンクション温度Ｔｈｊは時間とともに低下し始めるが、高発熱部品６の表面温度Ｔｈｃ、低耐熱部品７の表面温度Ｔｌｃ、受熱ジャケット１の底面温度Ｔｓｃは、高発熱部品６からの熱により、一時的に温度上昇してしまう。例えば、低耐熱部品７の冷却設計として、部品耐熱温度に対して、余裕のない状態で設計を行っていた場合は、カード基板５の抜きとり直後に、部品の耐熱温度（動作温度や保存温度）を超え、故障や寿命短縮等の障害を引き起こす可能性が十分にあり得る。特許文献１はプラグイン実装される装置の例であるが、運用状態の装置の主電源を突如、オフとした場合も、余裕のない状態で設計を行っていた場合等によっては同様の状況が想定され得る。また、カード基板５が挿入されている通常状態においても、例えば、高発熱部品６が、急激に高負荷状態となり、一時的に消費電力が急増した場合や、液冷システムの冷却性能が急激に低下した場合においても、場合によっては、同様に低耐熱部品７の耐熱温度を超える状況が想定され得る。
【０００７】
上述のように、従来技術には以下の様な課題があった。すなわち、同一基板に搭載され、かつ隣接又は近接した高発熱部品と低耐熱部品を同時に、一つの受熱ジャケットで冷却する液冷装置において、例えば、受熱ジャケットを搭載したカード基板ごと引き抜くことで保守が可能なプラグイン実装装置へ適用した場合、その保守の際、受熱ジャケットの冷却機能が急低下することで、高発熱部品の熱が、隣接する低耐熱部品へ伝わり、温度上昇を招くという課題があった。さらに、場合によっては、低耐熱部品の故障や寿命短縮等の障害又は不都合等を招く可能性があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、同一基板に搭載され、かつ隣接又は近接した高発熱部品と低耐熱部品を同時に、一つの受熱ジャケットで冷却する液冷装置において、例えば、受熱ジャケットを搭載したカード基板ごと引き抜くことで保守が可能なプラグイン実装装置へ適用した場合、その保守の際、受熱ジャケットの冷却機能が急低下しても、高発熱部品の熱が、隣接する低耐熱部品へ伝わるのを抑制することを目的のひとつとする。また、本発明は、低耐熱部品の故障や寿命短縮等の障害又は不都合等を防ぐことを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するための手段として、基板に高発熱部品及び低耐熱部品を覆うような形で、内部に上下部を接続する熱伝導部材を設けた受熱ジャケットを取り付け、また、その受熱ジャケット上部に、ペルチェ素子及びヒートシンクを搭載する構造とすることができる。
さらに、ペルチェ素子は無くし、ヒートシンクを受熱ジャケットに取り付けるか、又は、受熱ジャケットと一体化しておいても良い。
また、熱伝導部材を用いる代わりに、高発熱部品の上部からペルチェ素子間までの受熱ジャケットの肉厚を厚くしておいても良い。
さらに、ペルチェ素子は無くし、ヒートシンクを受熱ジャケットに取り付けるか、又は、受熱ジャケットと一体化しておいても良い。
また、ペルチェ素子からの引き出し線を充電回路に接続しておき、カード基板挿入時にペルチェ素子からの電力を充電し、カード基板抜きとり時に、上記ペルチェ素子の下面が冷却面となるよう放電する構造としておいても良い。
また、ペルチェ素子からの引き出し線を充電回路及びカード基板内の電力源に接続しておき、カード基板挿入時にペルチェ素子からの起電力及びカード基板内の電力を充電し、カード基板抜きとり時に、ペルチェ素子の下面が冷却面となるよう放電する構造としておいても良い。
また、ペルチェ素子からの引き出し線を充電回路と送風可能な冷却部品に直列接続しておき、カード基板挿入時にペルチェ素子からの起電力を充電し、カード基板抜きとり時に、冷却部品へ電力を与えることで、ヒートシンクへ送風を行う構造としておいても良い。
また、ペルチェ素子からの引き出し線を充電回路に接続し、その充電回路と送風可能な冷却部品及びカード基板内の電力源に接続しておき、カード基板挿入時にペルチェ素子からの起電力及びカード基板内の電力を充電し、カード基板抜きとり時に、冷却部品へ電力を与えることで、ヒートシンクへ送風を行う構造としておいても良い。
【００１０】
本発明の第１の解決手段によると、
バックプレーンへ挿入される又は前記バックプレーンから抜きとられる基板と、
前記基板に搭載され、隣接又は近接して配置された高発熱部品及び低耐熱部品と、
前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を覆って取り付けられ、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時、内部の冷媒液が循環されて前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を冷却する受熱ジャケットと、
前記高発熱部品の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置された熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却するためのヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に接続され、前記バックプレーンへの前記基板挿入時に前記ペルチェ素子からの起電力を充電し、前記基板抜きとり時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側の面が冷却面となるよう放電する充電回路と、
を備えた液冷装置が提供される。
【００１１】
本発明の第２の解決手段によると、
複数の基板を実装可能なバックプレーンと、
冷媒液を循環するためのポンプ及び放熱部と、
前記バックプレーンに挿入される又は前記バックプレーンから抜き取られるひとつ又は複数の液冷装置と、
を備え、
前記液冷装置は、
前記バックプレーンへ挿入される又は前記バックプレーンから抜きとられる基板と、
前記基板に搭載され、隣接又は近接して配置された高発熱部品及び低耐熱部品と、
前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を覆って取り付けられ、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時、内部の冷媒液が循環されて前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を冷却する受熱ジャケットと、
前記高発熱部品の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置された熱伝導部材と、
前記受熱ジャケットの前記熱伝導部材の直上又は直上近くに配置されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却するためのヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に接続され、前記バックプレーンへの前記基板挿入時に前記ペルチェ素子からの起電力を充電し、前記基板抜きとり時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側の面が冷却面となるよう放電する充電回路と、
を有し、
前記基板は前記バックプレーンに電気コネクタで接続され、且つ、前記基板上の前記受熱ジャケットは、液コネクタを介して、冷媒液を循環するための前記ポンプ及び前記放熱部と接続され、
故障又は異常又は保守対象の基板を引き抜き、保守又は交換することができるようにした液冷システムが提供される。
【００１２】
本発明の第３の解決手段によると、
液冷システムにおける冷却方法であって、
前記液冷システムは、
複数の基板を実装可能なバックプレーンと、
冷媒液を循環するためのポンプ及び放熱部と、
前記バックプレーンに挿入される又は前記バックプレーンから抜き取られるひとつ又は複数の液冷装置と、
を備え、
前記液冷装置は、
前記バックプレーンへ挿入される又は前記バックプレーンから抜きとられる基板と、
前記基板に搭載され、隣接又は近接して配置された高発熱部品及び低耐熱部品と、
前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を覆って取り付けられ、前記バックプレーンへの前記基板の挿入時、内部の冷媒液が循環されて前記高発熱部品及び前記低耐熱部品を冷却する受熱ジャケットと、
前記高発熱部品の直上又は直上近くにおいて、前記受熱ジャケットに配置された熱伝導部材と、
前記受熱ジャケットの前記熱伝導部材の直上又は直上近くに配置されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却するためのヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に接続され、前記バックプレーンへの前記基板挿入時に前記ペルチェ素子からの起電力を充電し、前記基板抜きとり時に前記ペルチェ素子の前記受熱ジャケット側の面が冷却面となるよう放電する充電回路と、
を有し、
前記基板は前記バックプレーンに電気コネクタで接続され、且つ、前記基板上の前記受熱ジャケットは、液コネクタを介して、冷媒液を循環するための前記ポンプ及び前記放熱部と接続され、
故障又は異常又は保守対象の基板を引き抜き、保守又は交換することができるようにした液冷方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上に述べたように、本発明によれば、同一基板に搭載され、かつ隣接又は近接した高発熱部品と低耐熱部品を同時に、一つの受熱ジャケットで冷却する液冷装置において、例えば、受熱ジャケットを搭載したカード基板ごと引き抜くことで保守が可能なプラグイン実装装置へ適用した場合、その保守の際、受熱ジャケットの冷却機能が急低下しても、高発熱部品の熱が、隣接する低耐熱部品へ伝わるのを抑制することができる。さらに、場合によっては、低耐熱部品の故障や寿命短縮等の障害又は不都合等を防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１のカード基板抜きとり前の受熱ジャケット断面図。（ｂ）カード基板抜きとり直後の受熱ジャケット断面図。（ｃ）カード基板抜きとり前後における各部位の時間と温度の関係を表す図。
【図２】液冷システムの構成例を示す図。
【図３】従来の液冷システムの構成例を示す図。
【図４】（ａ）従来のカード基板抜きとり前の受熱ジャケット断面図。（ｂ）カード基板抜きとり直後の受熱ジャケット断面図。（ｃ）カード基板抜きとり前後における各部位の時間と温度の関係、及びペルチェ素子の起電力と時間の関係を表す図。
【図５】本発明の実施の形態２の受熱ジャケット断面図。
【図６】（ａ）本発明の実施の形態３のカード基板抜きとり前の受熱ジャケット断面図。（ｂ）カード基板抜きとり直後の受熱ジャケット断面図。
【図７】本発明の実施の形態４の受熱ジャケット断面図。
【図８】本発明の実施の形態５の受熱ジャケット断面図。
【図９】本発明の実施の形態６の受熱ジャケット断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
Ａ．ペルチェ素子及び／又はヒートシンクを用いた構成
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明の実施の形態１の受熱ジャケットを備えたカード基板の説明図を示す。複数の基板５が挿入されるシステムは、例えば、図３に示したような液冷システムを想定することができる。なお、一例として、「基板」を「カード基板」と呼ぶ場合がある。
実施の形態１について図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）を用いて説明する。
まず、構成と特徴について説明する。図１（ａ）は、カード基板５抜きとり前の受熱ジャケット部の断面図である。基板に高発熱部品６及び低耐熱部品７が隣接されて配置されており、それら上部に対して、両者を覆うような形で受熱ジャケット１が取り付けられている。また、この受熱ジャケット１内には、受熱ジャケット１内壁下部と上部をつなぐように熱伝導部材２が設けられている。この熱伝導部材２は、受熱ジャケット１と一体もしくは別部品でもよく、その位置は、高発熱部品６の直上もしくは、著しく冷却効率を妨げないよう直上よりもややずらして配置し、なおかつ、冷媒の流れを阻害しないよう、流線形状としておくのが望ましい。さらに、受熱ジャケット１上部には、ペルチェ素子３及びヒートシンクが搭載されている。図３の液冷システムで示したように、受熱ジャケット１は水管でバックプレーンの放熱ユニットと接続されており、放熱ユニットは、通常稼働状態においては、内部の冷媒液をポンプで循環している。受熱ジャケット１、熱伝導部材２、ヒートシンクの材質としては、例えば、銅やアルミなどの熱伝導率が良く、加工し易いものとするとよい。
【００１７】
次に、カード基板５抜きとり前における熱の流れについて説明する。ここで、カード基板５の挿入状態とは、図３に示すようなプラグイン実装タイプの液冷システムへ適用した場合、カード基板５が挿入されている状態のことで、電気コネクタ及び液コネクタが接続されている状態を指す。熱の流れは図１（ａ）に矢印で示している。高発熱部品６及び低発熱部品７の熱の多くは、受熱ジャケット１底面を介して、ポンプにより循環している冷媒液８に伝えられ、水管を通り、放熱ユニットへ運ばれた後、外気へ放熱される。また同時に、極一部の熱が熱伝導部材２を介して、受熱ジャケット１上面からペルチェ素子３、ヒートシンクへ熱伝導され、外気に放熱される。
なお、ペルチェ素子３に、バックプレーンからカード基板５に供給される電力を印加して、ペルチェ素子３が冷却動作をするようにしてもよいし、ペルチェ素子３に電力を印加しないようにしてもよい。
【００１８】
次に、カード基板５抜きとり直後における熱の流れについて説明する。ここで、カード基板５抜きとり状態とは、図３に示すようなプラグイン実装タイプの装置へ適用した場合、カード基板５が抜き取られている状態のことで、電気コネクタ及び液コネクタが接続されていない状態を指す。カード基板５抜き取り後の熱の流れは図１（ｂ）に矢印で示している。カード基板５抜きとり直後、高発熱部品６の熱は、高発熱部品６の上部に設けられた熱伝導部材２を通して、ペルチェ素子３の下面へと伝わる。この時、ペルチェ素子３はヒートシンクにより上面が冷却された状態であるため、下面との温度差により、ゼーベック効果を発揮し、起電力を発生させる。また、同時に、ペルチェ素子３下面の熱が、ペルチェ素子３上面へと移動し、ヒートシンクを介して外気に放熱されることで、結果的に、高発熱部品６の熱が、外気に輸送されたことになる。
【００１９】
上述のカード基板５抜きとり前後における熱移動の様子について、図１（ｃ）を用いて説明する。図１（ｃ）は、カード基板抜きとり前後における各部位の時間と温度の関係について示している。
カード基板５の挿入状態では、高発熱部品６のジャンクション温度Ｔｈｊ、高発熱部品６の表面温度Ｔｈｃ、低耐熱部品７の表面温度Ｔｌｃ、受熱ジャケット１の底面温度Ｔｓｃ、ペルチェ素子３の上面温度Ｔｐ１、ペルチェ素子３の下面温度Ｔｐ２はそれぞれ安定した温度を保っている。なお、各温度Ｔｈｃ、Ｔｌｃ、Ｔｓｃは、ほぼ同温度となっている。また、高発熱部品６の熱の極一部は、熱伝導部材２を介して、ペルチェ素子３の下面へと熱伝導されている。一方、ペルチェ素子３の上面のヒートシンクは冷却されており、ペルチェ素子３の下面との温度差により、ゼーベック効果を発揮し、わずかに起電力が発生している状態となっている。
【００２０】
カード基板５が抜き取られた直後、高発熱部品６のジャンクション温度Ｔｈｊは、一定の傾きで低下していく。また、各温度Ｔｈｃ、Ｔｌｃ、Ｔｓｃは、図４（ｃ）で示した温度上昇と比較し、大幅に抑えられる。これは、高発熱部品６に蓄積された熱が、熱伝導部材２を通してペルチェ素子３の下面へ伝わることで、ペルチェ素子３の上面との温度差が大きくなり、ゼーベック効果がより大きくなるためである。このゼーベック効果により、ペルチェ素子３下面の熱はペルチェ素子３上面へ熱輸送したことになる。
以上説明したように、図１（ａ）の構造とすることで、カード基板５抜きとり直後における低耐熱部品７の温度上昇を大幅に抑えることが可能である。
【実施例２】
【００２１】
図５に、本発明の実施の形態２の受熱ジャケット断面図を示す。
本発明の実施の形態２について、図５を用いて説明する。
図示のように、実施の形態１で説明した受熱ジャケット１上部のペルチェ素子３は無くし、ヒートシンクを受熱ジャケット１に取り付けるか、又は、受熱ジャケット１と一体化しておいても良い。この場合、カード基板５が抜き取られた際の温度上昇抑制効果は、実施の形態１の構造と比較し、小さくなるが、ペルチェ素子３がない分、部品点数が削減でき、また、ペルチェ素子３の部品高の分、高さスペースが小さくできる。
【実施例３】
【００２２】
図６に、本発明の実施の形態３の受熱ジャケットを備えたカード基板の説明図を示す。
本発明の実施の形態３について、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）は、カード基板５抜き取り前の受熱ジャケット１部の断面図である。図６（ａ）に示すように、実施の形態１で説明した熱伝導部材２を用いる代わりに、高発熱部品６の上部からペルチェ素子３間までの受熱ジャケット１の肉厚を厚くしておいても良い。肉厚を厚くする部分（厚肉部１ａ）は、例えば、カード基板５抜きとり前において、冷媒液８の流れを著しく阻害しない範囲で、高発熱部品６の中心から高発熱部品６の縁まで間の位置を起点として、受熱ジャケット１の側壁を含め、ペルチェ素子３の下面全体を覆う位置までとするとよい。
【００２３】
カード基板５抜きとり直後の熱の流れについては図６（ｂ）を用いて説明する。カード基板５抜きとり直後、高発熱部品６からの熱は、受熱ジャケット１の肉厚部分を通り、ペルチェ素子３まで移動する。移動した後の各部位の温度挙動は、図１（ｃ）と類似する挙動となる。
本実施の形態の構造とすることで、カード基板５が抜き取られる前において、実施の形態１の構造と比較し、冷媒液８の流れの阻害をし難いという特徴がある。高発熱部品６の位置が、受熱ジャケット１の下で、なおかつ受熱ジャケット１の縁付近に配置出来る場合に好適である。
【実施例４】
【００２４】
図７に、本発明の実施の形態４の受熱ジャケット断面図を示す。
本発明の実施の形態４について、図７を用いて説明する。
図示のように、実施の形態３で説明した受熱ジャケット１上部のペルチェ素子３は無くし、ヒートシンクを受熱ジャケット１に取り付けるか、又は、受熱ジャケット１と一体化しておいても良い。この場合、カード基板５が抜き取られた際の温度上昇抑制効果は、実施の形態３と比較し、小さくなるが、ペルチェ素子３がない分、部品点数が削減でき、また、ペルチェ素子３の部品高の分、高さスペースが小さくできる。
【００２５】
Ｂ．ペルチェ素子及び充電回路を用いた構成
【実施例５】
【００２６】
図８に、本発明の実施の形態５の受熱ジャケットを備えたカード基板の説明図を示す。
本発明の実施の形態５について、図８を用いて説明する。
実施の形態１の構造では、ペルチェ素子３からの引き出し線は、未接続であったが、例えば、図８に示すように、充電回路１０に接続しておいても良い。
この充電回路１０は充電機能及びスイッチ機能を有しており、カード基板５挿入時は、ペルチェ素子３からの起電力を充電している。一方、カード基板５抜きとり直後は、充電回路１０から放電を行い、ペルチェ素子３に与えて、稼働させる（ペルチェ効果）。但し、このときの放電は、ペルチェ素子３の下面が冷却面となるよう与えるものとする。例えば、カード基板５を抜き取ったとき、充電回路１０又は他の検出回路で、供給源等の電圧又は電流等の電気的変化や、スイッチ等による機械的変化を検出することでその抜き取りを判定し、充電回路１０のスイッチ機能（回路）が、この判定に従い、ペルチェ素子３と充電回路１０の充電機能（回路）との接続を調整（極性を反転）するようにすればよい。
これにより、カード基板５抜きとり直後において、高発熱部品６からの熱を効率良く、ヒートシンクへ移動させることができるため、実施の形態１の構造と比較し、低耐熱部品７の温度上昇抑制効果を高くすることが可能である。あるいは、この電力源として、ペルチェ素子３からの起電力の他、カード基板５内の電力を補助的に使用してもよい。
上述の例では、実施の形態１の構造を用いたが、実施の形態３の構造（受熱ジャケット１厚肉部１ａを有する構造）に適用しても良い。
【実施例６】
【００２７】
図９に、本発明の実施の形態５の受熱ジャケットを備えたカード基板の説明図を示す。
本発明の実施の形態６について、図９を用いて説明する。
実施の形態５は、実施の形態１と同様な構成に加えて、実施の形態１の構造では、ペルチェ素子３からの引き出し線は、未接続であったが、例えば、充電回路１０及びファン等の送風可能な冷却部品１１に直列接続しておいても良い。
この充電回路１０は実施の形態５と同様に、充電機能及びスイッチ機能を有しており、カード基板５挿入時は、ペルチェ素子３からの起電力を充電している。このとき、冷却部品１１は稼働していない。一方、カード基板５抜きとり直後は、充電回路１０から放電され、冷却部品１１が一時的に稼働し、ヒートシンクに向けて送風を行う。なお、冷却部品１１としては、送風以外の他の手段を用いてもよい。
これにより、ヒートシンクを効率良く冷却出来るため、実施の形態１の構造と比較し、低耐熱部品７の温度上昇抑制効果を高くすることが可能である。上述の例では、実施の形態１の構造を用いたが、実施の形態３の構造（受熱ジャケット１厚肉部１ａを有する構造）に適用しても良い。
あるいは、その電力源として、ペルチェ素子３の起電力の他、カード基板５内の電力を補助的に使用してもよい。その場合、実施の形態１の他、実施の形態２〜実施の形態４の構造に適用しても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１    受熱ジャケット
２    熱伝導部材
３    ペルチェ素子
４    ヒートシンク
５    基板（カード基板）
６    高発熱部品
７    低耐熱部品
８    冷媒液
１０  充電回路
１１  冷却部品
【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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