冷却异常检测系统技术领域
本发明涉及检测发热部件和与该发热部件相接地散热的冷却部
件之间的接触部中的异常的冷却异常检测系统。
背景技术
以往，为了使发热量大的发热部散热而与发热部相接地设置冷却
部，一般使用通过空气或者水使发热部冷却的空冷方式或者水冷方
式。另外，在一部分的空调机中，使用了空气以及水以外的制冷剂的
冷却系统得到了实用化。在这些冷却系统中，以抑制发热部与冷却部
之间的热阻值的方式接触是重要的，所以在发热部与冷却部之间配置
热传导材料来确保发热部和冷却部的紧贴性。在热传导材料的一个例
子中，可以举出硅脂。根据发热部件的温度、发热部件的功耗以及周
围温度，进行这样的冷却系统中的异常检测。
在例示的专利文献1中，以“提供能够通过可靠并且简便的手法
检查电子电路的冷却部的安装不良、故障等异常的异常检查系统”为
课题，公开了“具备发热部件2和使该发热部件冷却的冷却部3的电
子电路1中的冷却部的异常检查系统具备：部件温度检测部4，检测
发热部件2的温度；消耗电流检测部5，检测发热部件2中的消耗电
流；以及异常判定部7，根据由部件温度检测部4检测了的部件温度
和由消耗电流检测部5检测了的消耗电流，判定冷却部3的异常”。
【专利文献1】日本特开2011-253887号公报
发明内容
但是，根据上述以往的技术，仅停留于检测尽管消耗电流少但部
件温度高的情况下在冷却系统内产生异常，检测的异常是冷却系统整
体的异常。因此，存在虽然能够检测在冷却系统整体中有无异常，但
无法确定具体的异常部位这样的问题。
本发明是鉴于上述内容而完成的，其目的在于得到一种能够检测
发热部件与冷却部件之间的接触部中的异常的冷却异常检测系统。
为了解决上述课题并达成目的，本发明的冷却异常检测系统进行
发热部件和冷却部件通过接触部接触而所述冷却部件进行从所述发
热部件的散热的冷却系统的异常检测，该冷却异常检测系统的特征在
于，具备：发热部件温度检测单元，检测所述发热部件的温度；发热
部件功耗检测单元，检测所述发热部件中的功耗值；冷却部件温度检
测单元，检测所述冷却部件的温度；以及热阻计算单元，使用所述发
热部件的温度、所述冷却部件的温度以及所述功耗值，计算并输出所
述发热部件与所述冷却部件之间的所述接触部的热阻值，通过所述热
阻值，进行所述发热部件与所述冷却部件之间的所述接触部的异常检
测。
根据本发明，起到能够得到可检测发热部件与冷却部件之间的接
触部中的异常的冷却异常检测系统这样的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1的冷却异常检测系统的结构的图。
图2是示出实施方式1中的热阻计算的概念的图。
图3是示出实施方式2的冷却异常检测系统的结构的图。
图4是示出实施方式3的冷却异常检测系统的结构的图。
图5是示出实施方式4的冷却异常检测系统的结构的图。
(附图标记说明)
10：发热部件；11：发热部件温度检测部；12：发热部件功耗检
测部；13：存储部；20：冷却部件；21：冷却部件温度检测部；30：
接触部；40：热阻计算部；50、50a：异常判定部；60：输出部；71：
系统内温度检测部；72：系统内功耗检测部；80：温度比计算部。
具体实施方式
以下，根据附图，详细说明本发明的实施方式的冷却异常检测系
统。另外，本发明不限于该实施方式。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的冷却异常检测系统的结构的
图。图1所示的冷却异常检测系统具备：发热部件10；发热部件温度
检测部11，检测发热部件10的温度TH；发热部件功耗检测部12，检
测发热部件10中的功耗值PH；冷却部件20，从发热部件10经由接
触部30进行从发热部件10的散热；冷却部件温度检测部21，检测冷
却部件20的温度TC；以及热阻计算部40，使用发热部件10的温度
TH、冷却部件20的温度TC以及功耗值PH来计算并输出发热部件10
与冷却部件20之间的热阻值θHC，该冷却异常检测系统通过热阻值
θHC进行发热部件10与冷却部件20之间的接触部30的异常检测。
发热部件10的一个例子是计算机的CPU(CentralProcessing
Unit，中央处理单元)或者包括IGBT或者二极管的功率半导体。发
热部件10既可以是包括由硅构成的半导体元件的多个电子电路部件，
或者也可以是包括由与硅半导体相比能够进行更高温的动作的碳化
硅即SiC、氮化镓即GaN或者金刚石构成的宽能带隙半导体元件的多
个电子电路部件。或者，也可以是组合了多个这些半导体元件的电子
电路部件。
发热部件温度检测部11是检测发热部件10的温度，对热阻计算
部40输出温度TH的发热部件温度检测单元。发热部件温度检测部11
的一个例子是与发热部件10的内部或者外部相接地设置了的感温元
件。
发热部件功耗检测部12是检测发热部件10的功耗值，对热阻计
算部40输出功耗值PH的发热部件功耗检测单元。发热部件功耗检测
部12检测发热部件10的电流以及电压，通过它们的积，计算功耗值
PH。
冷却部件20通过从发热部件10经由接触部30进行散热，使发
热部件10冷却。在冷却部件20的冷却方式中，可以例示并列举自然
空冷方式、强制空冷方式、水冷方式、制冷剂冷却方式、热管方式以
及珀尔帖方式。
冷却部件温度检测部21是检测冷却部件20的温度，对热阻计算
部40输出温度TC的冷却部件温度检测单元。冷却部件温度检测部21
的一个例子是设置于冷却部件20的内部、或者与冷却部件20的外侧
相接地设置了的感温元件。
热阻计算部40是使用发热部件10的温度TH、冷却部件20的温
度TC以及发热部件10的功耗值PH，计算并输出发热部件10与冷却
部件20之间的接触部30的热阻值θHC的热阻计算单元。热阻计算部
40能够通过计算机的CPU或者微型计算机实现。也可以通过作为发
热部件10的CPU实现热阻计算部40。从热阻计算部40输出的热阻
值θHC被输入到异常判定部50。
异常判定部50通过热阻值θHC判定在发热部件10与冷却部件
20之间的接触部30中有无异常检测。在热阻值θHC是预先设定了的
范围外的情况下，异常判定部50对输出部60输出异常信号。或者，
异常判定部50也可以与异常信号一起将热阻值θHC输出到输出部60。
另外，异常判定部50能够通过计算机的CPU实现。也可以通过作为
发热部件10的CPU实现异常判定部50。
关于输出部60，只要是报告异常的报告单元即可，能够例示显
示装置。或者，也可以是在异常信号输入时使在冷却系统中设置了的
异常信号用的灯点亮或者闪烁的结构。另外，报告单元不限于视觉上
的报告单元，也可以是如果输入异常信号则蜂鸣器鸣叫的结构。如果
使输出部60成为这样的报告单元，则能够经由使用者的五感识别在
冷却系统内的接触部30中产生了异常。
或者，也可以是在输出部60是显示装置的情况下，在显示装置
中不仅显示有无异常而且还显示热阻值θHC的结构。或者，也可以是
在显示装置中不显示有无异常，而只显示热阻值θHC的结构。如果使
输出部60成为这样的结构，则使用者能够识别热阻值θHC。
或者，输出部60的报告对象也可以并非使用者而是发热部件10。
也可以是将输出部60输出的异常信号输入到发热部件10而发热部件
10停止的结构。或者，也可以是输出部60输出的热阻值θHC被输入
到发热部件10，根据热阻值θHC限制发热部件10的功耗值的结构。
如果成为这样的结构，则能够以不超过发热部件10可容许的功耗值
的方式，控制发热部件10而使其动作，所以无需使发热部件10停止
而能够继续动作。
图2是示出热阻计算的概念的图。热阻计算部40如图2所示，
通过将发热部件10的温度TH与冷却部件20的温度TC的温度差除以
发热部件10的功耗值PH，而计算接触部30的热阻值θHC。即，通过
下述式(1)表示热阻值θHC。
【式1】
θ H C = T H - T C P H ... ( 1 ) ]]>
通过上述式(1)计算了的热阻值θHC被输入到异常判定部50，
异常判定部50判定热阻值θHC是否在预先设定了的范围内。在热阻值
θHC在预先设定了的范围外的情况下，从异常判定部50向输出部60
输出异常信号。或者，从异常判定部50向输出部60输出热阻值θHC。
在以往的技术中，虽然能够检测在冷却系统整体中是否有异常，
但难以确定具体的异常部位，在异常部位的确定中需要时间以及成
本。举出一个例子，在强制空冷方式中检测到异常时，区分异常的原
因是向作为冷却部的散热器流入的风量不足或者是作为冷却部的散
热器与发热部件之间的接触不良，在以往的技术中是困难的，需要时
间以及成本。在使用了水冷方式或者利用空气以及水以外的制冷剂的
制冷剂冷却方式的复杂的冷却系统中，异常部位的确定特别困难，需
要大量的时间以及成本。因此，不仅在冷却系统的出厂检查时，而且
还在保养服务时或者修理时，从异常部位的确定至修复需要时间以及
成本，对生产者侧以及消耗者侧这双方不合适。
通过在本实施方式中说明了的结构，能够检测在发热部件与冷却
部件之间的接触部中有无异常。因此，即使在冷却系统的出厂检查时、
保养服务时或者修理时检测到异常的情况下，在异常部位的确定中不
需要时间以及成本，能够迅速地进行从异常部位的确定至修复。
进而，通过在本实施方式中说明了的结构，能够高精度地继续地
计算热阻，所以如果根据使用环境所致的接触部的劣化的程度，反馈
发热部件可容许的功耗值，则无需使冷却系统停止而能够继续动作。
另外，在接触部的劣化中，能够例示配置于接触部的硅脂的变质或者
流出或者固定发热部件和冷却部件的固定零件的劣化。另外，固定零
件的劣化的一个例子是作为固定零件的螺钉的松弛。
实施方式2.
图3是示出本发明的实施方式2的冷却异常检测系统的结构的
图。图3所示的冷却异常检测系统代替图1所示的冷却异常检测系统
中的发热部件功耗检测部12而具备系统内功耗检测部72。
系统内功耗检测部72是检测包括发热部件10、冷却部件20、发
热部件温度检测部11以及冷却部件温度检测部21的系统整体的功耗
值，向热阻计算部40输出功耗值PS的系统内功耗检测单元。系统内
功耗检测部72检测系统整体的电流以及电压，通过它们的积，计算
功耗值PS。
在图3所示的冷却异常检测系统中，发热部件10的功耗值、和
包括发热部件10、冷却部件20、发热部件温度检测部11以及冷却部
件温度检测部21的系统整体的功耗值是大致相等的值。即，在系统
内消耗电力的部件仅为发热部件10。或者，相对发热部件10的功耗
值，冷却部件20、发热部件温度检测部11以及冷却部件温度检测部
21的功耗值是在热阻的计算中可忽略的值。此处，具体而言，在发热
部件10的功耗值是超过冷却部件20、发热部件温度检测部11以及冷
却部件温度检测部21的功耗值的10倍的值的情况下，可以说冷却部
件20、发热部件温度检测部11以及冷却部件温度检测部21的功耗值
是可忽略的值。如果成为这样的结构，则即使不设置发热部件功耗检
测部12也能够实现本发明。
实施方式3.
图4是示出本发明的实施方式3的冷却异常检测系统的结构的
图。在图4所示的冷却异常检测系统中，未设置图1所示的冷却异常
检测系统中的发热部件功耗检测部12，而设置了系统内温度检测部
71，代替热阻计算部40而设置了温度比计算部80。另外，代替异常
判定部50而设置了异常判定部50a。
系统内温度检测部71是设置于与发热部件10以及冷却部件20
相同的框体内，检测该框体内的温度，向温度比计算部80输出温度
TS的系统内温度检测单元。换言之，是在系统内检测周围温度而输出
的周围温度检测单元。但是，系统内温度检测部71不限于设置于与
发热部件10以及冷却部件20相同的框体内。作为一个例子，也可以
成为如下结构：在强制空冷方式中，在设置了发热部件10以及冷却
部件20的框体的外侧，设置系统内温度检测部71，检测对冷却部件
20提供的风的温度。
温度比计算部80是使用发热部件10的温度TH、冷却部件20的
温度TC以及系统内的温度TS，通过下述式(2)计算并输出温度差的
比例RT的温度比计算单元。
【式2】
R T = T S - T C T H - T C ... ( 2 ) ]]>
温度比计算部80将通过上述式(2)计算了的温度差的比例RT
输出到异常判定部50a。异常判定部50a在温度差的比例RT在预先设
定了的范围外的情况下，判定为在发热部件10与冷却部件20之间的
接触部30中有异常。另外，温度比计算部80能够通过计算机的CPU
实现。也可以通过作为发热部件10的CPU实现温度比计算部80。
如果成为本实施方式所述的结构，则无需计算热阻而能够判定接
触部的异常。
实施方式4.
图5是示出本发明的实施方式4的冷却异常检测系统的结构的
图。图5所示的冷却异常检测系统在发热部件10内具备存储部13这
一点与图1所示的冷却异常检测系统不同。
此处，在存储部13中，存储了预先测定了的发热部件10的特性，
发热部件功耗检测部12根据发热部件10的特性，校正所取得的功耗
值PH，将功耗校正值PHa输出到热阻计算部40。如果成为这样的结
构，则能够取得与发热部件10的特性对应的精度高的功耗值，能够
提高所计算的热阻值θHC的精度。
或者，也可以是在存储部13中存储了与动作模式或者试验模式
对应的发热部件10的功耗值PH，发热部件功耗检测部12根据发热部
件10的动作模式或者试验模式，读出功耗值PH并输出到热阻计算部
40的结构。
或者，也可以组合图3所示的结构和图5所示的结构。即，也可
以在存储部13中存储有与动作模式或者试验模式对应的系统整体的
功耗值PS，系统内功耗检测部72根据发热部件10的动作模式或者试
验模式，读出功耗值PS而输出到热阻计算部40。
如以上的实施方式的说明，能够检测发热部件与冷却部件之间的
接触部中的异常。能够这样检测在接触部中有无异常，所以在发热部
件的散热中有问题的情况下，能够明确在冷却部件中有异常或者在发
热部件与冷却部件之间的接触部中有异常，能够进行异常部位的区
分。因此，在冷却系统中产生了异常的情况下，能够确定异常部位，
通过确定异常部位，进行修理或者更换，能够迅速地应对异常。
以上的实施方式所示的结构仅表示本发明的内容的一个例子，还
能够与其他公知的技术组合，还能够在不脱离本发明的要旨的范围内
省略变更结构的一部分。