DE69130838T2

DE69130838T2 - Kühlsystem

Info

Publication number: DE69130838T2
Application number: DE69130838T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Fujisaki; Haruhiko Yokohama-Shi Kanagawa 222 Yamamoto
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2011-02-26
Also published as: JP2910127B2; CA2037138A1; EP0444570A3; DE69130838D1; EP0444570A2; EP0444570B1; US5136856A; AU7195291A; AU625025B2; CA2037138C; JPH03252199A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kühlsysteme, und im besonderen ein Kühlsystem, das so konstruiert ist, daß eine elektronische Vorrichtung und ein Kühlmodul innerhalb einer luftdichten Box untergebracht sind und die elektronische Vorrichtung durch Betreiben einer Kühlmittelzuführeinheit gekühlt wird.
In letzter Zeit verbrauchen die elektronischen Vorrichtungen in Superrechnern oder dergleichen eine hohe Energie, um Hochgeschwindigkeitsoperationen zu realisieren, und die elektronischen Vorrichtungen sind mit hoher Dichte bestückt. Um eine stabile Operation der elektronischen Vorrichtungen, nämlich der Halbleiterelemente, zu gewährleisten, werden daher die elektronischen Vorrichtungen durch ein Kühlsystem gekühlt. Es ist wünschenswert, daß das Kühlsystem die elektronischen Vorrichtungen auf eine relativ niedrige Temperatur kühlt, um die Leistungen der elektronischen Vorrichtungen voll zur Wirkung zu bringen.
Bei Hochgeschwindigkeitselementen wie CMOS- und HEMT- Elementen, die mit hohen Geschwindigkeiten in einer Umgebung mit niedriger Temperatur arbeiten, oder Hochgeschwindigkeitselementen wie Josephson-Elementen, die nur in einer Umgebung mit niedriger Temperatur arbeiten, wird andererseits ein Kühlmittel wie flüssiger Stickstoff und flüssiges Helium verwendet, um die Hochgeschwindigkeitselemente zu kühlen.
Daher tritt in dem Kühlsystem, welches die elektronische Vorrichtung auf die niedrige Temperatur kühlt, leicht eine Taukondensation in flüssiger Form oder fester Form (Eis) auf. Somit ist es wichtig, Maßnahmen zu ergreifen, um solch eine Taukondensation zu verhindern.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Kühlsystems. Das Kühlsystem enthält eine luftdichte Box 3, eine Kühlmittelzuführeinheit 4, eine Einheit 8 oder 9 und eine Heizeinheit 15. Eine elektronische Vorrichtung 1 ist mit Halbleiterelementen bestückt, und ein Kühlmodul 2 kühlt die Halbleiterelemente der elektronischen Vorrichtung. Die elektronische Vorrichtung 1 und das Kühlmodul 2 sind innerhalb der luftdichten Box 3 untergebracht, die aus einem wärmeisolierenden Material ist. Die Einheit 8 absorbiert die Feuchtigkeit innerhalb einer Kammer 3A im Inneren der luftdichten Box 3, um eine Taukondensation zu verhindern. Die · Einheit 9 ersetzt die Luft oder vorbestimmtes Gas im Inneren der Kammer 3A durch vorbestimmtes Gas, um die Taukondensation zu verhindern, wenn die Temperatur des Kühlmittels extrem niedrig ist. Je nach Bedarf wird eine der Einheiten 8 und 9 vorgesehen. Die Heizeinheit 15 wird verwendet, um die Temperatur innerhalb der Kammer 3A anzuheben, falls erforderlich. Eine Tür 3B ist an der luftdichten Box 3 vorgesehen, und die Wartung oder das Entfernen der elektronischen Vorrichtung 1 und/oder des Kühlmoduls 2 kann durch Öffnen der Tür 3B erfolgen.
Die Kühlmittelzuführeinheit 4 führt dem Kühlmodul 2 innerhalb der luftdichten Box 3 über eine Röhre 21, die mit einem wärmeisolierenden Material bedeckt ist, ein Kühlmittel 5 mit niedriger Temperatur zu. Das Kühlmittel 5 wird dann von dem Kühlmodul 2 über eine Röhre 21 zu der Kühlmittelzuführeinheit 4 zurückgeführt. Somit wird das Kühlmittel 5 zwischen der Kühlmittelzuführeinheit 4 und dem Kühlmodul 2 im Umlauf gehalten. Als Kühlmittel 5 kann zum Beispiel flüssiges Helium, flüssiger Stickstoff, Fluor, Fluorcarbon oder dergleichen verwendet werden.
Die Kühlmittelzuführeinheit 4 enthält eine Kältemaschine 4B, die das Kühlmittel 5 über einen Wärmetauscher 4A kühlt, und eine Pumpe 4C zum zwingenden Herauspumpen des Kühlmittels 5 hin zu der luftdichten Box 3. Die Pumpe 4C wird angetrieben, um das Kühlmittel 5 hinsichtlich des Kühlmoduls 2 im Umlauf zu halten.
Dementsprechend absorbiert die Einheit 8 die Feuchtigkeit innerhalb der Kammer 3A, oder die Einheit 9 ersetzt die Luft innerhalb der Kammer 3A durch ein vorbestimmtes Gas, wenn damit begonnen wird, die elektronische Vorrichtung 1 zu kühlen, und die Heizeinheit 15 hebt die Temperatur innerhalb der Kammer 3A auf eine Temperatur an, die jener außerhalb der Kammer 3A etwa gleich ist, wenn das Kühlen der elektronischen Vorrichtung 1 gestoppt wird, um die elektronische Vorrichtung 1 über die Tür 3B zu warten. Als Resultat ist es möglich, das Auftreten der Taukondensation in flüssiger oder fester Form zu verhindern, wenn die Kühloperation gestartet und gestoppt wird.
Das Kühlsystem des oben beschriebenen Typs wurde zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentanmeldung. Nr. 1-318295 vorgeschlagen.
Wenn jedoch die Taukondensation durch Betreiben der Einheit 8 verhindert wird, kann die Kühlmittelzuführeinheit 4 betrieben werden, wenn die Feuchtigkeitsabsorption noch unzureichend ist. Wenn die Taukondensation ähnlich durch Betreiben der Einheit 9 verhindert wird, kann die Kühlmittelzuführeinheit 4 betrieben werden, wenn der Austausch der Luft durch das vorbestimmte Gas noch nicht vollendet ist. Wenn die elektronische Vorrichtung 1 gewartet wird, kann zusätzlich die Temperatur der gekühlten elektronischen Vorrichtung 1 extrem von der Temperatur außerhalb der Kammer 3A abweichen. Wenn die Tür 3B in solchen Fällen geöffnet wird, besteht das Problem darin, daß die Taukondensation in flüssiger oder fester Form auftritt, wodurch eine Korrosion verursacht wird, die die Leistung der elektronischen Vorrichtung 1 verschlechtert.
Daher kann in dem herkömmlichen Kühlsystem die Taukondensation in flüssiger oder fester Form nicht verhindert werden, es sei denn, daß die Kühloperation in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Einheit 8 oder 9 und der elektronischen Vorrichtung 1 gestartet wird und daß die Wartung der elektronischen Vorrichtung 1 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung 1 erfolgt.
Zusätzlich leidet das herkömmliche Kühlsystem unter den Problemen, daß die Systemkonstruktion auf Grund der Röhren und Abdichtungen komplex ist, die in Verbindung mit der Einheit 8 oder 9 und der Heizeinheit 15 erforderlich sind, die mit der luftdichten Box 3 verbunden werden müssen.
FR A1 2 580 060 offenbart ein ähnliches Kühlsystem wie jenes von JP A 13 18 295 und erwähnt auch das Verwenden mehrerer schaltbarer Wärmetauscher, um das Kühlen zu regulieren.
Die PATENTKURZFASSUNGEN VON JAPAN, Bd. 1, Nr. 165 (E- 59), 26. Dezember 1977; & JP A 52 112 229 (HITACHI SEISAKUSHO K. K.), 20. September 1977, offenbaren die Steuerung eines Kühlers durch einen Computer auf der Basis der Temperatur innerhalb des Gehäuses, die durch Wärme verursacht wird, die durch die in ihm enthaltene Vorrichtung erzeugt wird.
Wenn ferner die Heizeinheit 15 die elektronische Vorrichtung 1 heizt, erfolgt das Heizen über Luft oder vorbestimmtes Gas. Daher muß ein Ventilator vorgesehen sein, so daß die erhitzte Luft oder das vorbestimmte Gas innerhalb der Kammer 3A zirkulieren kann, wodurch die Systemkonstruktion komplexer wird. Da das Heizen über Luft und vorbestimmtes Gas erfolgt, treten zusätzlich Probleme dahingehend auf, daß das Erhitzen der elektronischen Vorrichtung 1 uneffektiv und zeitaufwendig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und nützliches Kühlsystem vorzusehen, bei dem die oben beschriebenen Probleme eliminiert sind.
Ein anderes und spezifischeres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kühlsystem mit einer luftdichten Box vorzusehen, die ein Kühlmodul und eine elektronische Vor richtung enthält, die durch das Kühlmodul gekühlt wird, und eine Tür hat, die geöffnet wird, wenn Teile innerhalb der luftdichten Box gewartet werden, einer Taukondensationsverhinderungseinheit zum Absorbieren von Feuchtigkeit innerhalb der luftdichten Box und/oder Ersetzen von Luft oder Gas innerhalb der luftdichten Box, wenn sie betrieben wird, einer Kühlmittelzuführeinheit, um ein Kühlmittel zwischen der Kühlmittelzuführeinheit und dem Kühlmodul im Umlauf zu halten, und einem Controller zum Betreiben der Kühlmittelzuführeinheit und der Taukondensationsverhinderungseinheit als Reaktion auf ein erstes Instruktionssignal, welches eine Kühloperation anweist, und zum Erhitzen der elektronischen Vorrichtung als Reaktion auf ein zweites Instruktionssignal, welches die Wartung der Teile innerhalb der luftdichten Box anweist, wobei nur eines der ersten und zweiten Instruktionssignale auf einmal vorhanden ist. Der Controller enthält einen Schaltungsteil, der auf das zweite Instruktionssignal reagiert, zum Zuführen eines Operationssignals zu der elektronischen Vorrichtung, um die elektronische Vorrichtung für eine vorbestimmte Zeit zu betreiben, so daß die elektronische Vorrichtung auf Grund der Wärme, die durch die elektronische Vorrichtung selbst erzeugt wird, eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Gemäß dem Kühlsystem der vorliegenden Erfindung ist kein komplexer Mechanismus erforderlich, um die elektronische Vorrichtung zu erhitzen, wenn die Tür der luftdichten Box geöffnet wird, da die elektronische Vorrichtung durch die Wärme erhitzt wird, die durch sie selbst erzeugt wird. Zusätzlich ist kein Mechanismus erforderlich, um die Luft innerhalb der luftdichten Box zirkulieren zu lassen, damit die elektronische Vorrichtung effektiv erhitzt werden kann, und die Heizeffektivität wird im Vergleich zu dem herkömmlichen Kühlsystem verbessert. Ferner wird die Heizzeit minimiert, da die elektronische Vorrichtung direkt und nicht indirekt über Luft erhitzt wird.
Andere Ziele und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Systemblockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Kühlsystems zeigt;
Fig. 2 ist ein Systemblockdiagramm, das im allgemeinen eine erste Ausführungsform eines Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen wesentlichen Teil der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ist ein Zeitlagendiagramm zum Erläutern der Operation der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 ist ein Systemblockdiagramm, das einen wesentlichen Teil einer zweiten Ausführungsform des Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Diagramm zum Erläutern der Operation der zweiten Ausführungsform;
Fig. 7 ist ein Systemblockdiagramm, das einen wesentlichen Teil einer dritten Ausführungsform des Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 8 ist ein Zeitlagendiagramm zum Erläutern der Operation der dritten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 2 zeigt im allgemeinen eine erste Ausführungsform eines Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in Fig. 1 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen.
Das in Fig. 2 gezeigte Kühlsystem enthält die luftdichte Box 3, die Kühlmittelzuführeinheit 4, einen Controller 10 und einen Temperatursensor 20. Die elektronische Vorrichtung 1, das Kühlmodul 2, die Einheit 8, ein Absolut feuchtigkeitssensor 6 und ein Temperatursensor 7 sind innerhalb der Kammer 3A vorgesehen. Der Absolutfeuchtigkeitssensor 6 detektiert die absolute Feuchtigkeit innerhalb der Kammer 3A. Der Temperatursensor 7 detektiert die Temperatur der elektronischen Vorrichtung 1. Der Temperatursensor 20 detektiert die Umgebungstemperatur außerhalb der Kammer 3A. Die Kühlmittelzuführeinheit 4 läßt das Kühlmittel 5 zwischen der Kühlmittelzuführeinheit 4 und dem Kühlmodul 2 zirkulieren.
Natürlich kann die Einheit 9 außerhalb der luftdichten Box 3 anstelle oder zusätzlich zu der Einheit 8 vorgesehen sein, ähnlich wie bei dem herkömmlichen Kühlsystem von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Controllers 10 zusammen mit einem Teil der elektronischen Vorrichtung 1. Der Controller 10 enthält einen ersten Steuerteil 100 und einen zweiten Steuerteil 101.
Der erste Steuerteil 100 enthält eine Taukondensationsbeurteilungsschaltung 10A, die auf der Basis eines Ausgangssignals Td des Absolutfeuchtigkeitssensors 6 beurteilt, ob die Taukondensation auftreten wird oder nicht, und ein UND- Gatter G1 zum Erhalten eines UND von einer Kühlinstruktion F1 und einem Ausgangssignal S1 der Taukondensationsbeurteilungsschaltung 10A und zum Ausgeben eines Signals S2. Die Kühlinstruktion F1 wird auch der Einheit 8 zugeführt. Andererseits wird das Signal S2 der Kühlmittelzuführeinheit 4 zugeführt.
Fig. 4(a) zeigt die Beziehung des Signals Td, der Kühlinstruktion F1, des Ausgangssignals S1 der Taukondensationsbeurteilungsschaltung 10A und des Ausgangssignals S2 des UND-Gatters G1. Die Taukondensationsbeurteilungsschaltung 10A beurteilt, daß die Taukondensation auftreten wird, wenn die absolute Feuchtigkeit größer als ein vorbestimmter Wert T3 ist, und in diesem Fall gibt die Taukondensationsbeurteilungsschaltung 10A ein Signal mit niedrigem Pegel S1 aus.
Wenn die absolute Feuchtigkeit Td auf Grund der Operation der Einheit 8 als Reaktion auf die Kühlinstruktion F1 verringert wird und die absolute Feuchtigkeit Td den vorbestimmten Wert T3 erreicht, verändert sich das Signal S1 auf einen hohen Pegel. Der hohe Pegel des Signals S1 wird beibehalten, bis die absolute Feuchtigkeit das nächste Mal auf den vorbestimmten Wert T3 steigt. Die Einheit 4 und die elektronische Vorrichtung 1 werden während einer Periode mit hohem Pegel des Signals S2 betrieben.
Der zweite Steuerteil 101 enthält eine Temperaturbeurteilungsschaltung 13, ein UND-Gatter G21 und ein ODER-Gatter G22. Die Temperaturbeurteilungsschaltung 13 beurteilt auf der Basis des Ausgangssignals Ta des Temperatursensors 7 und eines Ausgangssignals To des Temperatursensors 20, ob die Temperatur der elektronischen Vorrichtung 1 eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat oder nicht. In dieser Ausführungsform ist die vorbestimmte Temperatur die Umgebungstemperatur, die durch den Temperatursensor 20 detektiert wird. Die Temperaturbeurteilungsschaltung 13 kann jedoch konstruiert sein, um die vorbestimmte Temperatur auf der Basis des Signals To zu berechnen. Eine Entfernungsinstruktion F2 wird dem UND-Gatter G21 zugeführt, das ein Ausgangssignal S3 der Temperaturbeurteilungsschaltung 13 empfängt. Das Gatter G22 erhält ein ODER des Signals S2 und ein Ausgangssignal S4 des UND-Gatters G21 und gibt ein Signal S5 aus, das der elektronischen Vorrichtung 1 zugeführt wird. Die Kühlinstruktion F1 weist die Kühloperation an, während die Entfernungsinstruktion F2 die Wartung der Teile innerhalb der luftdichten Box 3 anweist. Aus diesem Grund existiert nur eine von der Kühlinstruktion F1 und der Entfernungsinstruktion F2 auf einmal, das heißt, die Instruktionen F1 und F2 können nicht gleichzeitig den hohen Pegel annehmen.
Fig. 4(b) zeigt die Beziehung des Signals Ta, der Kühlinstruktion F1, des Signals S2, der Entfernungsinstruktion F2 und der Signale S3, S4, S2 und S5. Die Temperaturbeurtei lungsschaltung 13 gibt, wie gezeigt, ein Signal mit hohem Pegel S3 während einer Zeit aus, in der die Temperatur, die durch den Temperatursensor 7 detektiert wird, niedriger als die Temperatur ist, die durch den Temperatursensor 20 detektiert wird.
Daher wird das Signal S2 als Reaktion auf die Kühlinstruktion mit hohem Pegel F1 ausgegeben, und die elektronische Vorrichtung 1 und die Kühlmittelzuführeinheit 4 werden als Reaktion auf das Signal mit hohem Pegel S2 betrieben. Wenn die Kühlinstruktion F1 auf den niedrigen Pegel verändert wird, um das Stoppen der Kühloperation anzugeben, wird dann der Betrieb der elektronischen Vorrichtung 1 und der Kühlmittelzuführeinheit 4 als Reaktion auf das Signal mit niedrigem Pegel S2 gestoppt. Wenn danach die Entfernungsinstruktion mit hohem Pegel F2 ausgegeben wird, um das Entfernen der elektronischen Vorrichtung 1 aus der Kammer 3A anzuweisen, gibt das UND-Gatter G21 das Signal mit hohem Pegel S4 aus, und das ODER-Gatter G22 gibt das Signal mit hohem Pegel S5 aus, obwohl die Kühlinstruktion F1 den niedrigen Pegel hat. Daher wird die Operation der elektronischen Vorrichtung 1 als Reaktion auf das Signal mit hohem Pegel S5 wieder aufgenommen, und die elektronische Vorrichtung 1 arbeitet, bis die Temperatur (Ta) der elektronischen Vorrichtung 1 die vorbestimmte Temperatur (To) erreicht.
Die Temperaturbeurteilungsschaltung 13 gibt das Signal mit niedrigem Pegel S3 ab einer Zeit A aus, wenn die Temperatur (Ta) der elektronischen Vorrichtung 1 die vorbestimmte Temperatur (To) erreicht. Als Resultat verändert sich das Signal S5 auf den niedrigen Pegel, wodurch die Operation der elektronischen Vorrichtung 1 gestoppt wird.
Mit anderen Worten, wenn es erforderlich ist, die Tür 3B zu öffnen, um die elektronische Vorrichtung 1 und/oder das Kühlmodul 2 in dieser Ausführungsform zu warten, wird die elektronische Vorrichtung 1 betrieben, um die Temperatur der elektronischen Vorrichtung 1 durch die durch sie er zeugte Wärme anzuheben, bis die Temperatur der elektronischen Vorrichtung 1 solch eine Temperatur erreicht, daß keine Taukondensation auftreten wird, wenn die Tür 3B geöffnet wird. Um die Temperatur der elektronischen Vorrichtung 1 anzuheben, sind keine Heizeinheit und zugeordnete Teile erforderlich.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform des Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5. Fig. 5 zeigt einen wesentlichen Teil der zweiten Ausführungsform, und in Fig. 5 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in Fig. 3 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen.
In dieser Ausführungsform ist ein Temperatursensor 111 vorgesehen, um die Temperatur eines Halbleiterelementes 110 der elektronischen Vorrichtung 1 zu detektieren. Ein Ausgangssignal Te des Temperatursensors 111 wird einer Elementtemperatursteuerschaltung 14 zugeführt. Andererseits gibt die Temperaturbeurteilungsschaltung 14 ein Signal S17 auf der Basis des Ausgangssignals Ta des Temperatursensors 7 und des Ausgangssignals To des Temperatursensors 20 aus. Das Signal S17 wird durch einen Inverter S4 invertiert, und ein Ausgangssignal S11 des Inverters 54 wird der Ausgangsschaltung 40 zugeführt.
Die Elementtemperatursteuerschaltung 14 enthält Addierer 31 und 32, einen Integrator 33, einen Multiplizierer 34, eine Ausgangssteuerschaltung 36 und eine UND-Schaltung 37. Der Addierer 31 addiert das Ausgangssignal Te des Temperatursensors 111 zu einem Minus einer vorbestimmten Temperatur T1. Mit anderen Worten, die vorbestimmte Temperatur T1 wird von der Temperatur subtrahiert, die durch das Signal Te angegeben wird. Ein Ausgangssignal des Addierers 31 wird einerseits direkt dem Addierer 32 zugeführt und andererseits dem Addierer 32 über den Integrator 33 zugeführt. Der Integrator 33 erhält [1/T] dt, wobei T die Integrationszeit bezeichnet und dt eine Integration der Ausgabe des Addierers 31 bezüglich der Zeit angibt. Ein Ausgangssignal des Addierers 32 wird mit einer proportionalen Verstärkung K in dem Multiplizierer 34 multipliziert, und ein Ausgangssignal (eine Variable) x des Multiplizierers 34 wird der Ausgangssteuerschaltung 36 zugeführt. Ein Ausgangssignal S12 der Ausgangssteuerschaltung 36 wird der UND-Schaltung 37 zugeführt, die das Ausgangssignal S17 der Temperaturbeurteilungsschaltung 13 empfängt. Das Ausgangssignal S3 der UND- Schaltung 37 wird dem UND-Gatter G21 des zweiten Steuerteils 101 zugeführt, der in Fig. 3 gezeigt ist.
Das Signal S12 ist ein Impulssignal, und ein Zeitverhältnis P, mit dem das Signal S12 den hohen Pegel annimmt, ist in Fig. 6 gezeigt. Die Ausgangssteuerschaltung 36 gibt das Signal S12 aus, so daß das Signal S12 an einem Abschnitt P1 auf der negativen Seite von x und an einem Abschnitt P2, die in Fig. 6 gezeigt sind, die Impulsform hat und an einem Abschnitt P3, der in Fig. 6 gezeigt ist, einen niedrigen Pegel ("0") hat. Ein Maximalwert Pmax des Verhältnisses P ist innerhalb eines Bereiches von "0" bis "1" begrenzt. Steuerkonstanten wie T, K und Pmax werden auf der Basis der elektronischen Vorrichtung 1 und der Struktur und des Materials, das für das Kühlmodul 2 verwendet wird, bestimmt. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, das Halbleiterelement 110 effektiv zu erhitzen, ohne das Halbleiterelement 110 übermäßig zu erhitzen, selbst wenn die thermische Übertragung von dem Halbleiterelement 110 zu der Umgebung relativ schlecht ist.
Die Ausgangsschaltung 40 kann aus irgendeinem Meldemittel ausgewählt sein und kann z. B. ein Melder, ein Display und ein Alarmgeber sein. Wenn die Ausgangsschaltung 40 zum Beispiel ein Melder ist, wird der Melder als Reaktion auf das Signal mit hohem Pegel S11 EIN- oder AUSgeschaltet, um zu melden, daß die Tür 3B der luftdichten Box 3 geöffnet werden kann. Andererseits kann die Ausgangsschaltung 40 ein automatischer Verriegelungsmechanismus sein, der die Tür 3B normalerweise verriegelt, aber die Verriegelung automatisch öffnet, wenn das Signal mit hohem Pegel S11 von dem zweiten Steuerteil 101 empfangen wird.
Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 7 eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform des Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 zeigt einen wesentlichen Teil der dritten Ausführungsform, und in Fig. 7 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile von Fig. 3 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen.
In dieser Ausführungsform mißt ein Zeitgeber 51 eine Zeit tm, die benötigt wird, um die Temperatur (Ta) der elektronischen Vorrichtung 1 anzuheben, ab der Zeit, wenn die Entfernungsinstruktion F2 empfangen wird, in einem Zustand, wenn ein Schalter 53 mit einem Kontakt 53&sub1; verbunden ist. Die Zeit tm wird in einem Zeitgeber 52 gesetzt, so daß die elektronische Vorrichtung 1 für die feststehende Zeit tm betrieben wird, bis die Entfernungsinstruktion F2 das nächste Mal empfangen wird. Wenn die nächste Entfernungsinstruktion F2 empfangen wird, wird der Schalter 53 umgeschaltet und mit einem Anschluß 53&sub2; verbunden. Das Ausgangssignal S3 des Schalters 53 wird dem UND-Gatter G21 zugeführt, und das UND-Gatter G21 gibt das Signal S4 auf der Basis des Signals S3 und der Entfernungsinstruktion F2 aus.
Fig. 8 zeigt die Beziehung der Entfernungsinstruktion F2 und des Signals S3, das von dem Zeitgeber 52 über den Anschluß 53&sub2; erhalten wird, und des Signals S4. Das Signal S3 hat den hohen Pegel für die Zeit tm, die in dem Zeitgeber 52 eingestellt ist und als Reaktion auf die zweiten und folgenden Entfernungsinstruktionen F2 verwendet wird, wie gezeigt.
In dieser Ausführungsform kann ein Teil, der in Fig. 7 mit einer gestrichelten Linie umgeben ist, weggelassen werden, nachdem die Zeit tm in dem Zeitgeber 52 eingestellt ist. Mit anderen Worten, wenn eine Vielzahl von identischen luftdichten Boxen 3 vorhanden ist und die elektronischen Vorrichtungen 1, die in ihnen enthalten sind, auch dieselben sind, reicht es aus, den Teil, der in Fig. 7 mit der gestrichelten Linie umgeben ist, für den Controller 10 von einer luftdichten Box 3 vorzusehen, und bei den Controllern 10 der anderen luftdichten Boxen 3 braucht nur die Zeit tm in dem Zeitgeber 52 eingestellt zu werden. Durch Einstellen der Betriebszeit der elektronischen Vorrichtung 1 auf die feststehende Zeit tm, die aus Erfahrung bekannt ist, wird es daher möglich, die Konstruktion des Kühlsystems dahingehend zu vereinfachen, daß die Temperatursensoren 7 und 20, die. Temperaturbeurteilungsschaltung 13 und der Zeitgeber 51 weggelassen werden können.
Obwohl die Zeitgeber 51 und 52 und der Schalter 53 als Teil des zweiten Steuerteils 101 in Fig. 7 gezeigt sind, können die Zeitgeber 51 und 52 und der Schalter 53 zusätzlich natürlich ein Teil des ersten Steuerteils 100 sein.

Claims

1. Kühlsystem mit einer luftdichten Box (3), die ein Kühlmodul (2) und eine elektronische Vorrichtung (1) enthält, die durch das Kühlmodul gekühlt wird, welche luftdichte Box eine Tür (3B) hat, die geöffnet wird, wenn Teile innerhalb der luftdichten Box gewartet werden; einer Taukondensationsverhinderungseinheit (8, 9) zum Absorbieren von Feuchtigkeit innerhalb der luftdichten Box und/oder Ersetzen von Luft oder Gas innerhalb der luftdichten Box, wenn sie betrieben wird; und einer Kühlmittelzuführeinheit (4), um ein Kühlmittel (5) zwischen der Kühlmittelzuführeinheit und dem Kühlmodul rezirkulieren zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen ist: ein Controllermittel (10) zum Betreiben der Kühlmittelzuführeinheit (4) und der Taukondensationsverhinderungseinheit (8, 9) als Reaktion auf ein erstes Instruktionssignal (F1, S2), welches eine Kühloperation anweist, und zum Erhitzen der elektronischen Vorrichtung (1) als Reaktion auf ein zweites Instruktionssignal (F2), welches die Wartung der Teile innerhalb der luftdichten Box anweist, wobei nur eines der ersten und zweiten Instruktionssignale auf einmal vorhanden ist; und daß das Controllermittel (10) ein Schaltungsmittel (101) enthält, das auf das zweite Instruktionssignal (F2) reagiert, zum Zuführen eines Operationssignals (S5) zu der elektronischen Vorrichtung (1), um die elektronische Vorrichtung eine vorbestimmte Zeit lang zu betreiben, so daß die elektronische Vorrichtung auf Grund der Wärme, die durch die elektronische Vorrichtung selbst erzeugt wird, eine vorbestimmte Temperatur erreicht.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein erster Temperatursensor (7) vorgesehen ist, zum Detektieren einer Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) und zum Ausgeben eines ersten Detektions signals (Ta), und das Schaltungsmittel (101) des Controllermittels (10) das Operationssignal (S5) als Reaktion auf das erste Detektionssignal (Ta) der elektronischen Vorrichtung (1) zuführt, um die elektronische Vorrichtung zu betreiben, bis die Temperatur der elektronischen Vorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur (To) ansteigt, wobei die vorbestimmte Zeit eine Variable ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungsmittel (101) des Controllermittels (10) die elektronische Vorrichtung (1) als Reaktion auf das zweite Instruktionssignal (F2) betreibt, nachdem die Kühlmittelzuführeinheit (4) stoppt.

4. Kühlsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein zweiter Temperatursensor (20) vorgesehen ist, zum Detektieren einer Umgebungstemperatur außerhalb der luftdichten Box (3) und zum Ausgeben eines zweiten Detektionssignals (To), und die vorbestimmte Temperatur von dem zweiten Detektionssignal abhängt.

5. Kühlsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein zweiter Temperatursensor (20) vorgesehen ist, zum Detektieren einer Umgebungstemperatur außerhalb der luftdichten Box (3) und zum Ausgeben eines zweiten Detektionssignals (To), und die vorbestimmte Temperatur die Umgebungstemperatur ist, die durch das zweite Detektionssignal angegeben wird.

6. Kühlsystem nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Absolutfeuchtigkeitssensor (6) vorgesehen ist, zum Detektieren einer absoluten Feuchtigkeit innerhalb der luftdichten Box (3) und zum Ausgeben eines Absolutfeuchtigkeitssignals (Td), und das Controllermittel (10) ein Beurteilungsmittel (10A) enthält, zum Beurteilen, auf der Basis des Absolutfeuchtigkeitssignals, ob eine Taukondensation innerhalb der luftdichten Box auftreten wird oder nicht, und ein Mittel (G1) zum Zuführen des ersten Instruktionssignals (S2) zu dem Schaltungsmittel (101) nur dann, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, daß die Taukondensation nicht auftreten wird.

7. Kühlsystem nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Meldemittel (40) vorgesehen ist, zum Melden, als Reaktion auf ein Steuersignal (S11), ob die Tür (3B) der luftdichten Box (3) geöffnet werden kann oder nicht, und das Controllermittel (10) ein Mittel (35) enthält, zum Ausgeben des Steuersignals (S11), wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) größer als die vorbestimmte Temperatur (To) oder ihr gleich wird, auf der Basis des ersten Detektionssignals (Ta).

8. Kühlsystem nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein automatisches Verriegelungsmittel (40) vorgesehen ist, zum normalen Verriegeln der Tür (3B) der luftdichten Box (3) in einem verriegelten Zustand und zum automatischen Entriegeln der Tür als Reaktion auf ein Steuersignal (S11), und das Controllermittel (10) ein Mittel (35) enthält, zum Ausgeben des Steuersignals (S11), wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) größer als die vorbestimmte Temperatur (To) oder ihr gleich wird, auf der Basis des ersten Detektionssignals (Ta).

9. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Controllermittel (10) ein Zeitgebermittel (52, 53) enthält, zum Zuführen des zweiten Instruktionssignals (F2) zu dem Schaltungsmittel (101) während der vorbestimmten Zeit (Tm), wobei die vorbestimmte Zeit feststehend ist.

10. Kühlsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Meßmittel (51) vorgesehen ist, zum Messen einer Zeit (tm), die ab einer Zeit, wenn das zweite Instruktionssignal (F2) empfangen wird, bis zu einer Zeit, wenn die Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) die vorbestimmte Temperatur (To) erreicht, benötigt wird, und zum Setzen der gemessenen Zeit (tm) in dem Zeitgebermittel (52, 53) als vorbestimmte Zeit.

11. Kühlsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Taukondensationsverhinderungseinheit (8, 9) eine Absorptionseinheit (8) enthält, zum Absorbieren der Feuchtigkeit innerhalb der luftdichten Box (3), wenn sie betrieben wird.

12. Kühlsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionseinheit (8) innerhalb der luftdichten Box (3) untergebracht ist.

13. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein erster Temperatursensor (7) vorgesehen ist, zum Detektieren einer Temperatur der elektronischen Vorrichtung (1) und zum Ausgeben eines ersten Detektionssignals (Ta), und ein zweiter Temperatursensor (111) zum Detektieren einer Temperatur eines Halbleiterelementes (110) der elektronischen Vorrichtung und zum Ausgeben eines zweiten Detektionssignals (Te), und das Schaltungsmittel (101) des Controllermittels (10) das Operationssignal (S5) der elektronischen Vorrichtung als Reaktion auf die ersten und zweiten Detektionssignale zuführt, um die elektronische Vorrichtung zu betreiben, bis die Temperatur der elektronischen Vorrichtung auf die vorbestimmte Temperatur (To) ansteigt, die eine Variable ist, und die Temperatur des Halbleiterelementes eine gewisse Temperatur (T1) erreicht.