特許 5917267 発熱量検出方法及び発熱量検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5917267

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】発熱量検出方法及び発熱量検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01K 17/06 20060101AFI20160422BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   G01K17/06

   H05K7/20 N

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-100928(P2012-100928)

(22)【出願日】2012年4月26日

(65)【公開番号】特開2013-228300(P2013-228300A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】512110695

【氏名又は名称】株式会社 サーマルデザインラボ

(73)【特許権者】

【識別番号】512110709

【氏名又は名称】梶田 欣

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】国峯 尚樹

(72)【発明者】

【氏名】梶田 欣

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０６３２６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １７／０６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に実装された電子部品に、吸熱量を変更可能な冷却器を設け、
前記冷却器の吸熱量を変化させつつ、前記冷却器の吸熱量、前記電子部品の温度、及び外気温を複数回測定し、それら複数の測定結果に基づいて前記電子部品の発熱量を求める
ことを特徴とする発熱量検出方法。

【請求項2】

前記冷却器は、内部を流れる冷却媒体により前記電子部品を冷却するとともに、前記冷却媒体の流量を変化させることで前記吸熱量を変更可能なものであり、
前記冷却器の吸熱量を、前記冷却器に流入される前記冷却媒体の温度、前記冷却器から排出される前記冷却媒体の温度、及び前記冷却媒体の流量に基づいて求める
請求項１に記載の発熱量検出方法。

【請求項3】

前記冷却器は、一端部が前記電子部品に接触する棒状の熱伝導部材と、同熱伝導部材の他端部に冷却媒体として外気を送風するファンとを備え、前記ファンの回転数を変更することで前記吸熱量を変更可能なものであり、
前記冷却器の吸熱量を、前記熱伝導部材の一端部及び他端部のそれぞれの温度差に基づいて検出する
請求項１に記載の発熱量検出方法。

【請求項4】

前記電子部品において前記冷却器と接触している部分の温度を測定するとともに、前記冷却器において前記電子部品と接触していない部分の温度を測定し、
前記電子部品において前記冷却器と接触している部分の温度、及び前記冷却器において前記電子部品と接触していない部分の温度に基づいて前記電子部品の温度を求める
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発熱量検出方法。

【請求項5】

請求項２に記載の発熱量検出方法に基づいて電子部品の発熱量の検出を行う発熱量検出装置であって、
前記冷却器の内部には、前記冷却媒体が流れる管路を拡大させることで形成された冷却ジャケットが設けられ、
前記冷却ジャケットの外壁に形成された前記冷却媒体の流入口及び排出口の間には、それらの間の前記冷却媒体の流れを阻害する阻害壁が設けられる
ことを特徴とする発熱量検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に実装された電子部品の発熱量を検出する発熱量検出方法、及び発熱量検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子部品は高性能化、小型軽量化の流れで素子が高密度で実装されており、故障や不具合の抑制のために熱対策が必要となっている。熱対策のための手法としてシミュレーションを活用した熱設計の需要が高まりつつあるが、これを利用するためには電子部品の発熱量を把握することが不可欠である。従来、電子部品の発熱量を検出する方法としては、特許文献１に記載の方法がある。特許文献１では、電子部品の消費電力から発熱量を間接的に演算する方法を採用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−１６７４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、基板上に複数の電子部品が実装されている場合、各種電子部品は総合的に動作する。このため、必要な電子部品だけを個別に取り出してその消費電流を測定することは困難である。また、電子部品が実際に動作している場合、その消費電力は動作状態に応じて大きく変化する。このため、電子部品の発熱量をその消費電力から検出することが困難な場合がある。

【0005】

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板に実装された電子部品の発熱量を精度良く検出することのできる発熱量検出方法及び発熱量検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板に実装された電子部品に、吸熱量を変更可能な冷却器を設け、前記冷却器の吸熱量を変化させつつ、前記冷却器の吸熱量、前記電子部品の温度、及び外気温を複数回測定し、それら複数の測定結果に基づいて前記電子部品の発熱量を求めることを要旨とする。

【0007】

同方法のように、電子部品に冷却器を設けた場合、電子部品から発生する熱の大部分は冷却器により吸収されるが、その一部は基板側に逃げる。すなわち、電子部品の発熱量は冷却器の吸熱量と基板の吸熱量とを加算した値となる。このうち、基板の吸熱量は、電子部品の温度と外気温との差、及び電子部品から基板を経由して外気に至る熱抵抗に基づいて演算することができる。しかしながら、電子部品の温度及び外気温は容易に検出可能であるが、熱抵抗の測定は困難である。よって、冷却器の吸熱量を測定することができれば、未知数は電子部品の発熱量、及び電子部品から基板を経由して外気に至る熱抵抗となる。この点、上記方法のように、冷却器の吸熱量を変化させつつ、冷却器の吸熱量、電子部品の温度、及び外気温を複数回測定すれば、未知数が２つ存在する場合であっても、統計的な手法を用いることで電子部品の発熱量を精度良く求めることができる。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発熱量検出方法において、前記冷却器は、内部を流れる冷却媒体により前記電子部品を冷却するとともに、前記冷却媒体の流量を変化させることで前記吸熱量を変更可能なものであり、前記冷却器の吸熱量を、前記冷却器に流入される前記冷却媒体の温度、前記冷却器から排出される前記冷却媒体の温度、及び前記冷却媒体の流量に基づいて求めることを要旨とする。

【0009】

同方法によれば、冷却媒体の流量を変更するだけで冷却器の吸熱量を容易に変更することができる。また、冷却媒体の吸熱量は、冷却器に流入される冷却媒体の温度と冷却器から排出される冷却媒体の温度との差、冷却媒体の密度、比熱、及び流量から演算可能である。ここで、冷却媒体の密度及び比熱は既知の値を用いることができる。よって、冷却器に流入される冷却媒体の温度、冷却器から排出される冷却媒体の温度、及び冷却媒体の流量を測定すれば、冷却器の吸熱量を容易に検出することができる。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発熱量検出方法において、前記冷却器は、一端部が前記電子部品に接触する棒状の熱伝導部材と、同熱伝導部材の他端部に冷却媒体として外気を送風するファンとを備え、前記ファンの回転数を変更することで前記吸熱量を変更可能なものであり、前記冷却器の吸熱量を、前記熱伝導部材の一端部及び他端部のそれぞれの温度差に基づいて検出することを要旨とする。

【0011】

同方法によれば、ファンの風量を変更するだけで冷却器の吸熱量を容易に変更することができる。また、熱伝導部材の吸熱量は、その一端部と他端部との温度差、熱伝導部材の断面積、長さ、及び熱伝導率に基づいて演算することができる。ここで、熱伝導部材の断面積、長さ、及び熱伝導率は既知の値を用いることができる。よって、熱伝導部材の一端部及び他端部のそれぞれの温度を測定すれば、冷却器の吸熱量を容易に測定することができる。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発熱量検出方法において、前記電子部品において前記冷却器と接触している部分の温度を測定するとともに、前記冷却器において前記電子部品と接触していない部分の温度を測定し、前記電子部品において前記冷却器と接触している部分の温度、及び前記冷却器において前記電子部品と接触していない部分の温度に基づいて前記電子部品の温度を求めることを要旨とする。

【0013】

電子部品の構造によっては、その温度を直接測定することが難しいことがある。この場合には、上記方法のように、電子部品において冷却器と接触している部分の温度を測定するとともに、冷却器において電子部品と接触していない部分の温度を測定し、それらの温度に基づいて電子部品の温度を求めることが有効である。これにより、電子部品の温度を精度良く求めることができる。

【0014】

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発熱量検出方法に基づいて電子部品の発熱量の検出を行う発熱量検出装置であって、前記冷却器の内部には、前記冷却媒体が流れる管路を拡大させることで形成された冷却ジャケットが設けられ、前記冷却ジャケットの外壁に形成された前記冷却媒体の流入口及び排出口の間には、それらの間の前記冷却媒体の流れを阻害する阻害壁が設けられることを要旨とする。

【0015】

上述のように統計的な手法を用いて電子部品の発熱量を演算する場合、冷却器に流入される冷却媒体の温度と冷却器から排出される冷却媒体の温度との差が生じ易い方が、演算精度が向上する。そして、それらの温度差を大きくするためには、冷却器の冷却効率を向上させることが有効である。この点、上記構成によれば、冷却媒体が冷却器内部の冷却ジャケットに流入すると、冷却媒体と冷却器との接触面積が増加するため、それらの間で熱交換が行われ易くなる。よって、冷却効率が向上する。ところで、冷却ジャケットの内壁に形成された流入口から排出口へと冷却媒体が直接流れてしまうと、冷却媒体が冷却ジャケット全体に行き渡らないため、冷却効率が低下する懸念がある。この点、上記構成によれば、流入口から排出口への冷却媒体の直接的な流れが阻害壁により阻害されるため、冷却媒体が冷却ジャケット全体に行き渡る。このため、冷却効率が更に向上する。これにより、電子部品の発熱量をより精度良く求めることが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の発熱量検出方法及び発熱量検出装置によれば、基板に実装された電子部品の発熱量を精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の発熱量検出方法についてその原理の一例を示す断面図。

【図2】同発熱量検出方法の原理についてその放熱経路を回路的に示す図。

【図3】本発明の発熱量検出装置の第１の実施形態についてその構成を示すブロック図。

【図4】第１の実施形態について冷却器の分解斜視構造を示す斜視図。

【図5】図３のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。

【図6】第１の実施形態について測定器の検出結果の一例を示す図表。

【図7】第１の実施形態の変形例についてその構成を示すブロック図。

【図8】本発明の発熱量検出装置の第２の実施形態についてその構成を示すブロック図。

【図9】第２の実施形態について測定器の検出結果の一例を示す図表。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜第１の実施形態＞
（原理の説明）
本発明を利用した発熱量検出装置の第１の実施形態の説明に先立ち、実施形態の原理についてまずは説明する。

【0019】

図１に示すように、基板２に実装されたＣＰＵなどの電子部品１の上面に冷却器３を設け、電子部品１から発せられる熱を冷却器３で吸熱する。冷却器３の内部には、冷却媒体として冷却水が流れる水管が形成されている。よって、電子部品１から冷却器３に伝達された熱は冷却水により吸収される。これにより、電子部品１の温度上昇が抑制され、その動作性能の低下が抑制される。また、冷却水の流量Ｖｍを大きくするほど、冷却水により吸収される熱量が大きくなるため、冷却器３の吸熱量が増加する。よって、電子部品１をより効果的に冷却することができる。このように、冷却器３では、冷却水の流量Ｖｍを変化させることで、吸熱量を変化させることができる。

【0020】

このような冷却構造では、電子部品１から発生する熱の大部分は冷却器３により吸収されるが、その一部は基板２側に逃げる。すなわち、電子部品１の発熱量Ｑｇは、冷却器３の吸熱量Ｑｔと基板２の吸熱量Ｑｂとを加算した値となる。

【0021】

このうち、冷却器３により吸収される熱の大部分は冷却水の上昇に費やされる。よって、冷却器３の吸熱量Ｑｔは以下の式（１）により推定することができる。なお、「Ｃｐ」は冷却水の比熱、「ρ」は冷却水の密度、「Ｖｍ」は冷却水の流量を示す。また、「Ｔｗ１」は冷却器３に流入される冷却水の温度、及び「Ｔｗ２」は冷却水から排出される冷却水の温度を示す。

【0022】

Ｑｔ＝Ｃｐ・ρ・Ｖｍ・（Ｔｗ２−Ｔｗ１）・・・（１）
一方、基板２の吸熱量Ｑｂは以下の式（２）により求めることができる。なお、「Ｒｂ」は電子部品１から基板２を経由して外気に至る熱抵抗、「Ｔ０」は電子部品１の温度、「Ｔａ」は外気温を示す。

【0023】

Ｑｂ＝（Ｔ０−Ｔａ）／Ｒｂ・・・（２）
以上により、電子部品１の発熱量Ｑｇは、以下の式（３）により求めることができる。
Ｑｇ＝Ｑｔ＋Ｑｂ
＝Ｃｐ・ρ・Ｖｍ・（Ｔｗ２−Ｔｗ１）＋（Ｔ０−Ｔａ）／Ｒｂ・・・（３）
なお、冷却器３に流入される冷却水の温度Ｔｗ１及び外気温Ｔａが略同等と仮定すると、式（３）は以下の式（４）のように変形することが可能である。

【0024】

Ｑｇ＝Ｃｐ・ρ・Ｖｍ・（Ｔｗ２−Ｔａ）＋（Ｔ０−Ｔａ）／Ｒｂ・・・（４）
したがって、電子部品１から発せられる熱の放熱経路を回路的に図示すると図２に示すようになる。図２では、「１／（Ｃｐ・ρ・Ｖｍ）」を「Ｒｐ」で示している。

【0025】

ところで、冷却水の比熱Ｃｐ及び密度ρは既知の値を用いることができる。また、冷却水の流量Ｖｍ、冷却水の排出時温度Ｔｗ２、電子部品１の温度Ｔ０、及び外気温Ｔａは各種センサで測定することができる。結局、式（４）では、電子部品１の発熱量Ｑｇ、及び熱抵抗Ｒｂが未知数となる。

【0026】

そこで、冷却水の流量ＶｍをＶｍ（１），Ｖｍ（２），…と変化させることで冷却器３の吸熱量Ｑｔを変化させる。そして、流量Ｖｍ（１），Ｖｍ（２），…のそれぞれで、冷却水の排出時温度Ｔｗ２（１），Ｔｗ２（２），…、電子部品１の温度Ｔ０（１），Ｔ０（２），…、及び外気温Ｔａ（１），Ｔａ（２），…をセンサにより測定する。これにより、式（４）を満たす式を以下の式（４）’，（４）’’，…に示すように２個以上用意する。

【0027】

Ｑｇ＝Ｃｐ・ρ・Ｖｍ（１）・｛Ｔｗ２（１）−Ｔａ（１）｝＋｛Ｔ０（１）−Ｔａ（１）｝／Ｒｂ・・・（４）’
Ｑｇ＝Ｃｐ・ρ・Ｖｍ（２）・｛Ｔｗ２（２）−Ｔａ（２）｝＋｛Ｔ０（２）−Ｔａ（２）｝／Ｒｂ・・・（４）’’
・
・
・
そして、これらの式を満たす発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂの値を統計的に算出すればよい。例えば各式間での発熱量Ｑｇの残差の二乗和を最小とするように熱抵抗Ｒｂを決定する最小二乗法を利用すれば、熱抵抗Ｒｂを効率的に、しかも精度良く求めることができる。そして、求めた熱抵抗Ｒｂを式（４）’，（４）’’，…のいずれかに代入すれば、電子部品１の発熱量Ｑｇを求めることができる。

【0028】

以下、この原理を利用した発熱量検出装置の第１の実施形態について図３〜図５を参照して説明する。
（実施形態）
図３に示すように、本実施形態でも、基板２に実装されたＣＰＵなどの電子部品１の上面に冷却器３が設けられている。電子部品１及び冷却器３の間には、それらの熱抵抗を小さくすべく、熱伝導グリス４が塗布されている。また、冷却器３の上面には、外気への放熱を抑制するために断熱材５が設けられている。

【0029】

冷却器３は銅などの高い熱伝導率を有する金属部材からなる。図４に冷却器３の分解斜視構造を示す。図４に示すように、冷却器３は、底面が開口した箱状の本体部３０、及び本体部３０の底面に組み付けられる底板部３１を備えている。図３に示すように本体部３０に底板部３１が組み付けられたとき、本体部３０の内壁及び底板部３１により冷却ジャケットＲが区画形成される。また、図４に示すように、本体部３０の両側壁には筒状の流入管３２及び排出管３３がそれぞれ設けられている。流入管３２の内部管路３２ａが冷却ジャケットＲに連通されることで冷却ジャケットＲの外壁に流入口３２ｂが形成されている。また、排出管３３の内部管路３３ａが冷却ジャケットＲに連通されることで冷却ジャケットＲの外壁に排出口３３ｂが形成されている。冷却ジャケットＲは管路３２ａ，３３ａを拡大した形状を有している。これにより、流入管３２から流入口３２ｂを通じて冷却ジャケットＲ内に冷却水が流入すると、冷却水と冷却器３との接触面積が増加するため、それらの間で熱交換が行われ易くなる。よって、冷却効率が向上する。冷却ジャケットＲ内に流入された冷却水は熱を吸収した後、排出口３３ｂから排出管３３を介して排出される。

【0030】

図５は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示したものである。図５に示すように、本体部３０の排出口３３ｂにはメッシュ３４が固定して設けられている。このメッシュ３４により、冷却水が冷却ジャケットＲから排出口３３ｂを介して管路３３ａに流れ込む際に攪拌される。よって、冷却器３から排出される冷却水の温度が均一化される。なお、図３及び図４では、便宜上、メッシュ３４の図示を割愛している。

【0031】

図４に示すように、底板部３１の上面には、冷却水の流れる方向に伸びる複数のフィン３１ａが形成されている。このフィン３１ａにより、冷却水の流れを阻害することなく、冷却水と底板部３１との接触面積を増やすことができるため、それらの間で熱交換が行われ易くなる。よって、冷却効率が向上する。

【0032】

また、底板部３１の上面には、フィン３１ａの中央部に阻害壁３１ｂが形成されている。図５に示すように、阻害壁３１ｂは、流入口３２ｂ及び排出口３３ｂの間に位置するように配置されている。これにより、流入口３２ｂから冷却ジャケットＲ内に冷却水が流入したとき、冷却水が阻害壁３１ｂに衝突する。このため、流入口３２ｂから排出口３３ｂへの冷却水の直接的な流れが阻害壁３１ｂにより阻害され、冷却水が冷却ジャケットＲ全体に行き渡る。このため、冷却効率が更に向上する。

【0033】

一方、図３に示すように、発熱量検出装置には、冷却水としての水が貯留されたタンク６、タンク６と冷却器３の流入管３２とを接続する配管７、及びタンク６と冷却器３の排出管３３とを接続する配管８が設けられている。配管７の途中には、冷却水の流量を変更可能な電動ポンプ９が設けられている。タンク６に貯留された冷却水は電動ポンプ９により汲み上げられて冷却器３へと供給される。冷却器３から排出された冷却水は配管８を介してタンク６へと戻される。こうした冷却水の循環を通じて電子部品１が冷却される。

【0034】

また、この発熱量検出装置には各種センサが設けられている。例えば電子部品１には、その温度Ｔ０を検出する温度センサ１０が設けられている。配管７において流入管３２との接続部付近には、冷却器３に流入される冷却水の温度（流入時温度）Ｔｗ１を検出する温度センサ１１が設けられている。本実施形態では、タンク６の水温が外気温にほぼ等しいこと、また冷却器３に流入される前の冷却水の温度はタンク６の水温にほぼ等しいことに着目して、温度センサ１１により検出される流入時温度Ｔｗ１を外気温として用いる。配管８において排出管３３との接続部付近には、冷却器３から排出された冷却水の温度（排出時温度）Ｔｗ２を検出する温度センサ１２が設けられている。温度センサ１０〜１２は例えば熱電対により構成される。配管８の途中には、冷却水の流量Ｖｍを検出する流量センサ１３が設けられている。これら各センサ１０〜１３の出力は測定器２０に取り込まれている。

【0035】

測定器２０は、ユーザの操作に基づいて各センサ１０〜１３の出力を取り込むとともに、それらの出力から得られる温度Ｔ０，Ｔｗ１，Ｔｗ２及び流量Ｖｍの検出結果を記憶する。そして、測定器２０は、それらの検出結果に基づいて電子部品１の発熱量Ｑｇを演算する。

【0036】

次に、本実施形態の発熱量検出装置の動作例（作用）について説明する。
ユーザは電動ポンプ９の流量ＶｍをＶｍ（１），Ｖｍ（２），…に設定しつつ測定器２０を操作し、各流量に対応する温度Ｔ０，Ｔｗ１，Ｔｗ２の検出結果を図６に示すように測定器２０に記憶させる。測定器２０は、図６に示す流量Ｖｍ（１），Ｖｍ（２），…に対応するそれぞれの検出結果から上記式（４）を満たす発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂを求める。詳しくは、測定器２０は、流量Ｖｍ（１），Ｖｍ（２），…のそれぞれに対応する検出結果から得られる上記式（４）’，（４）’’，…から最小二乗法などの統計的な手法を利用して熱抵抗Ｒｂを決定する。なお、式（４）’，（４）’’，…では外気温Ｔａに代えて流入時温度Ｔｗ１を用いる。また、測定器２０は、決定した熱抵抗Ｒｂを用いて上記式（４）’，（４）’’，…のいずれかから発熱量Ｑｇを演算する。このような発熱量検出方法によれば、電子部品１の発熱量Ｑｇを精度良く検出することができる。

【0037】

ところで、このような手法を用いて電子部品１の発熱量Ｑｇを求める場合、冷却水の流入時温度Ｔｗ１及び排出時温度Ｔｗ２の間で差が生じ易い方が、発熱量Ｑｇを精度良く求めることができる。そして、それらの温度差を大きくするためには、冷却器３の冷却効率を向上させることが有効である。この点、本実施形態では、図３に示すように冷却器３の内部に冷却ジャケットＲを形成したり、図５に示すように冷却器３にフィン３１ａや阻害壁３１ｂを形成することで冷却器３の冷却効率が高められている。よって、発熱量Ｑｇの検出精度が向上する。

【0038】

以上説明したように、本実施形態の発熱量検出方法及び発熱量検出装置によれば、以下のような効果が得られる。
（１）冷却器３の吸熱量Ｑｔを変化させて、電子部品１の温度Ｔ０、冷却器３に流入される冷却水の温度Ｔｗ１、冷却器３から排出される冷却水の温度Ｔｗ２、冷却水の流量Ｖｍを複数回測定した。そして、それらの測定結果に基づいて電子部品１の発熱量Ｑｇを求めた。これにより、電子部品１の発熱量Ｑｇを精度良く検出することができる。

【0039】

（２）冷却器３では、内部を流れる冷却水により電子部品１を冷却するとともに、冷却水の流量Ｖｍを変化させることで吸熱量Ｑｔを変更可能とした。そして、冷却器３に流入される冷却水の温度Ｔｗ１、冷却器３から排出される冷却水の温度Ｔｗ２、及び冷却水の流量Ｖｍに基づいて冷却器３の吸熱量Ｑｔを求めた。これにより、冷却器３の吸熱量Ｑｔを容易に検出することができる。

【0040】

（３）冷却器３の内部には、冷却水が流れる管路３２ａ，３３ａを拡大した形状からなる冷却ジャケットＲを形成した。また、冷却ジャケットＲの外壁に形成された冷却水の流入口３２ｂ及び排出口３３ｂの間には、それらの間の冷却水の流れを阻害する阻害壁３１ｂを設けた。これにより、冷却器３の冷却効率が向上するため、冷却水の流入時温度Ｔｗ１及び排出時温度Ｔｗ２の間で差が生じ易くなる。よって、電子部品１の発熱量Ｑｇを精度良く求めることが可能となる。

【0041】

（４）冷却ジャケットＲの外壁の排出口３３ｂにはメッシュ３４を固定して設けた。これにより、冷却ジャケットＲ内の冷却水が排出口３３ｂを介して排出される際に冷却水が攪拌されるため、冷却水の温度が均一化される。よって、温度センサ１２により検出される冷却水の排出時温度Ｔｗ２をより適切に検出することができる。

【0042】

（変形例）
続いて、第１の実施形態の変形例について図７を参照して説明する。
電子部品１の構造によっては、その温度を直接検出することが難しい場合がある。そこで本変形例では、図７に示すように、電子部品１と冷却器３との間に温度センサ１４のセンシング部１４ａを挟み込み、電子部品１と冷却器３との間の温度Ｔ１を温度センサ１４で検出する。また、冷却器３の上面に温度センサ１５のセンシング部１５ａを固定し、冷却器３の温度Ｔ２を温度センサ１５で検出する。そして、温度センサ１４の検出温度Ｔ１及び温度センサ１５の検出温度Ｔ２に基づいて電子部品１の温度を求める。以下、その詳細を説明する。

【0043】

電子部品１と冷却器３との間には熱抵抗が存在すると考えられるため、温度センサ１４の検出温度Ｔ１は、電子部品１の温度Ｔ０と冷却器３の温度Ｔ２との中間の温度であると推定される。単純に、温度センサ１４の検出温度Ｔ１が電子部品１の温度Ｔ０と冷却器３の温度Ｔ２との平均温度になっていると仮定すると、それらの間には以下の式が成立する。

【0044】

Ｔ１＝（Ｔ０＋Ｔ２）／２
これを変形すると以下の式（５）が得られる。
Ｔ０＝２・Ｔ１−Ｔ２・・・（５）
そこで、上記式（４）で用いられる電子部品１の温度Ｔ０として、温度センサ１４の検出温度Ｔ１、及び温度センサ１５の検出温度Ｔ２から式（５）に基づいて求められる温度Ｔ０を用いる。このような方法であれば、電子部品１の温度Ｔ０を直接検出することが難しい場合でも、その温度Ｔ０を精度良く求めることができる。

【0045】

＜第２の実施形態＞
（原理の説明）
続いて、本発明を利用した発熱量検出装置の第２の実施形態の説明に先立ち、実施形態の原理についてまずは説明する。

【0046】

図８に示すように、冷却器３は、一端部３５ａが電子部品１に接触した棒状の熱伝導部材３５、熱伝導部材３５の他端部３５ｂに固定されるフィン３６、及びフィン３６に外気を送風するファン３７を備えている。この冷却器３では、ファン３７から送風される外気によりフィン３６を介して熱伝導部材３５が冷却される。よって、電子部品１に発生する熱が熱伝導部材３５により効率良く吸収され、電子部品１の温度上昇が抑制される。また、ファン３７の回転数（回転速度）Ｎｆを増加させるほど、熱伝導部材３５の他端部３５ｂがより冷却されるため、冷却器３の吸熱量が増加する。よって、電子部品１をより効果的に冷却することができる。このように、冷却器３では、ファン３７の回転数Ｎｆを変化させることで、吸熱量を変化させることができる。

【0047】

このような冷却構造では、冷却器３の吸熱量Ｑｔは以下の式（６）により推定することができる。なお、「Ｒｃ」は熱伝導部材３５の熱抵抗、「Ｔｓ１」は熱伝導部材３５の一端部３５ａの温度、「Ｔｓ２」は熱伝導部材３５の他端部３５ｂの温度を示す。

【0048】

Ｑｔ＝（Ｔｓ２−Ｔｓ１）／Ｒｃ・・・（６）
ここで、熱伝導部材３５の熱抵抗Ｒｃは以下の式（７）により求めることができる。なお、「Ｓ」は熱伝導部材３５の軸方向（図中の矢印ａで示す方向）に直交する断面の面積、「Ｌ」は熱伝導部材３５の軸方向の長さ、「λ」は熱伝導部材３５の熱伝導率を示す。

【0049】

Ｒｃ＝Ｌ／（λ・Ｓ）・・・（７）
また、基板２の吸熱量Ｑｂは上記式（２）により求めることができる。よって、電子部品１の発熱量Ｑｇは以下の式（８）により求めることができる。

【0050】

Ｑｇ＝Ｑｔ＋Ｑｂ
＝（Ｔｓ２−Ｔｓ１）／Ｒｃ＋（Ｔ０−Ｔａ）／Ｒｂ・・（８）
ところで、熱伝導部材３５の断面積Ｓ、その長さＬ、及びその熱伝導率λは既知の値を用いることができるため、熱伝導部材３５の熱抵抗Ｒｃは式（７）により予め求めることができる。よって、式（８）では、電子部品１の発熱量Ｑｇ、及び熱抵抗Ｒｂが未知数となる。そこで、ファン３７の回転数ＮｆをＮｆ（１），Ｎｆ（２），…と変化させることで冷却器３の吸熱量Ｑｔを変化させる。そして、ファン３７の回転数Ｎｆ（１），Ｎｆ（２），…のそれぞれで、熱伝導部材３５の一端部３５ａの温度Ｔｓ１（１），Ｔｓ１（２），…、熱伝導部材３５の他端部３５ｂの温度Ｔｓ２（１），Ｔｓ２（２），…、電子部品１の温度Ｔ０（１），Ｔ０（２），…、及び外気温Ｔａ（１），Ｔａ（２），…をセンサにより測定する。これにより、式（８）を満たす式を以下の式（８）’，（８）’’，…に示すように２個以上用意する。

【0051】

Ｑｇ＝｛Ｔｓ２（１）−Ｔｓ１（１）｝／Ｒｃ＋｛Ｔ０（１）−Ｔａ（１）｝／Ｒｂ・・・（８）’
Ｑｇ＝｛Ｔｓ２（２）−Ｔｓ１（２）｝／Ｒｃ＋｛Ｔ０（２）−Ｔａ（２）｝／Ｒｂ・・・（８）’’
・
・
・
そして、これらの式を満たす発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂの値を例えば最小二乗法などの統計的な手法を用いて求める。

【0052】

以下、この原理を利用した発熱量検出装置の第２の実施形態について図８を参照して説明する。
（実施形態）
図８に示すように、本実施形態の発熱量検出装置には、ファン３７の駆動を制御するコントローラ４０が設けられている。ユーザはコントローラ４０を操作することでファン３７の回転数Ｎｆを変更することができる。また、熱伝導部材３５は銅などの高い熱伝導率を有する金属部材により形成されている。

【0053】

この発熱量検出装置には各種センサが設けられている。例えば発熱量検出装置には、外気温Ｔａを検出する温度センサ１６が設けられている。熱伝導部材３５の一端部３５ａには、その温度Ｔｓ１を検出する温度センサ１７が設けられている。熱伝導部材３５の他端部３５ｂには、その温度Ｔｓ２を検出する温度センサ１８が設けられている。電子部品１には、その温度Ｔ０を検出する温度センサ１０が設けられている。これら各センサの出力は測定器２０に取り込まれている。

【0054】

測定器２０は、ユーザの操作に基づいて各センサの出力を取り込むとともに、それらの出力から得られる温度Ｔａ，Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔ０の検出結果を記憶する。そして、測定器２０は、それらの検出結果に基づいて電子部品１の発熱量Ｑｇを演算する。

【0055】

次に、本実施形態の発熱量検出装置の動作例（作用）について説明する。
ユーザはコントローラ４０を操作してファン３７の回転数ＮｆをＮｆ（１），Ｎｆ（２），…に設定しつつ測定器２０を操作し、各回転数に対応する温度Ｔａ，Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔ０の検出結果を図９に示すように測定器２０に記憶させる。測定器２０は図９に示す温度Ｔａ，Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔ０の検出結果から上記式（８）を満たす発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂを求める。詳しくは、測定器２０は、検出結果から得られる上記式（８）’，（８）’’，…から最小二乗法などの統計的な手法を用いて熱抵抗Ｒｂを決定する。そして、決定した熱抵抗Ｒｂを用いて上記式（８）’，（８）’’，…のいずれかから発熱量Ｑｇを演算する。このような発熱量検出方法によれば、電子部品１の発熱量Ｑｇを精度良く検出することができる。

【0056】

以上説明したように、本実施形態の発熱量検出方法及び発熱量検出装置によれば、以下のような効果が得られる。
（５）冷却器３の吸熱量Ｑｔを変化させて、外気温Ｔａ、熱伝導部材３５の一端部３５ａの温度Ｔｓ１、熱伝導部材３５の他端部３５ｂの温度Ｔｓ２、及び電子部品１の温度Ｔ０を複数回測定した。そして、それらの検出結果に基づいて電子部品１の発熱量Ｑｇを求めた。これにより、電子部品１の発熱量Ｑｇを精度良く検出することができる。

【0057】

（６）冷却器３には、一端部３５ａが電子部品１に接触する棒状の熱伝導部材３５、及び熱伝導部材３５の他端部３５ｂに外気を送風するファン３７を設けた。そして、ファン３７の回転数を変更することで冷却器３の吸熱量を変更可能とした。また、熱伝導部材３５の一端部３５ａ及び他端部３５ｂのそれぞれの温度Ｔｓ１，Ｔｓ２に基づいて冷却器３の吸熱量Ｑｔを求めた。これにより、冷却器３の吸熱量Ｑｔを容易に検出することができる。

【0058】

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１の実施形態では、冷却水として水を用いたが、例えば不活性液体や不凍液などの適宜の液体を用いてもよい。

【0059】

・第１の実施形態では、冷却水により冷却器３に錆が発生するおそれがある。そこで、冷却器３を錆の発生し難い金属で形成したり、冷却器３の内壁面にめっきなどのコーティングを施すことが有効である。また、冷却媒体として液体に代えて空気などの気体を用いることも錆の抑制に有効である。

【0060】

・第１の実施形態では、冷却器３の形状を適宜変更してもよい。例えば冷却器３からフィン３１ａや阻害壁３１ｂ、メッシュ３４を省略してもよい。また、冷却ジャケットＲの形状を変更してもよい。

【0061】

・第１の実施形態では、冷却水の流入時温度Ｔｗ１を検出する温度センサ１１に代えて、タンク６の水温を検出する水温センサや、外気温を検出する温度センサを用いてもよい。

【0062】

・第１の実施形態では、式（４）’，（４）’’，…から発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂを求める方法は任意である。例えば式（４）’，（４）’’の連立方程式を解くことにより発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂを求めてもよい。また、第２の実施形態についても、式（８）’，（８）’’，…から発熱量Ｑｇ及び熱抵抗Ｒｂを求める方法は任意である。

【0063】

・第２の実施形態では、熱伝導部材３５やフィン３６、ファン３７の形状を適宜変更してもよい。また、フィン３６を省略することも可能である。
・第２の実施形態では、電子部品１の温度を検出する方法として、第１の実施形態の変形例に示した方法を採用してもよい。

【0064】

＜付記＞
次に、各実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）前記冷却ジャケットの外壁の前記排出口にはメッシュが固定して設けられる請求項５に記載の発熱量検出装置。同構成によれば、冷却ジャケット内の冷却媒体が排出口を通じて排出される際に冷却媒体が攪拌されるため、冷却媒体の温度が均一化される。よって、冷却器から排出される冷却媒体の温度をより適切に検出することができる。

【符号の説明】

【0065】

Ｒ…冷却ジャケット、１…電子部品、２…基板、３…冷却器、３１ｂ…阻害壁、３２ｂ…流入口、３３ｂ…排出口、３５…熱伝導部材、３５ａ…一端部、３５ｂ…他端部、３７…ファン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】