JP2015194985A - 冷却装置を備えた電子装置の構造箱 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図4に第1受熱部13の詳細図を示す。
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。
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。
図5に第1放熱部14の詳細図を示す。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図6に第2受熱部29の詳細図を示す。
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。
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。
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。
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。
図7に第2放熱部30の詳細図を示す。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (6)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014191001A JP2015194985A (ja) | 2014-03-24 | 2014-09-19 | 冷却装置を備えた電子装置の構造箱 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014059580 | 2014-03-24 | ||
JP2014059580 | 2014-03-24 | ||
JP2014191001A JP2015194985A (ja) | 2014-03-24 | 2014-09-19 | 冷却装置を備えた電子装置の構造箱 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015194985A true JP2015194985A (ja) | 2015-11-05 |
Family
ID=54433906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014191001A Pending JP2015194985A (ja) | 2014-03-24 | 2014-09-19 | 冷却装置を備えた電子装置の構造箱 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015194985A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109690763A (zh) * | 2016-10-20 | 2019-04-26 | 西门子股份公司 | 具有封闭壳体和冷却装置的开关柜 |
JP2019179893A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社ケーヒン | 冷却装置 |
CN119275740A (zh) * | 2024-10-10 | 2025-01-07 | 南京匠拓电力科技有限公司 | 一种电力工程用高效散热电力柜 |
-
2014
- 2014-09-19 JP JP2014191001A patent/JP2015194985A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109690763A (zh) * | 2016-10-20 | 2019-04-26 | 西门子股份公司 | 具有封闭壳体和冷却装置的开关柜 |
CN109690763B (zh) * | 2016-10-20 | 2023-06-06 | 西门子股份公司 | 具有封闭壳体和冷却装置的开关柜 |
JP2019179893A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社ケーヒン | 冷却装置 |
JP7061770B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-05-02 | 日立Astemo株式会社 | 冷却装置 |
CN119275740A (zh) * | 2024-10-10 | 2025-01-07 | 南京匠拓电力科技有限公司 | 一种电力工程用高效散热电力柜 |
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