JPH0258296A - 冷却装置 - Google Patents
冷却装置Info
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- JPH0258296A JPH0258296A JP20908488A JP20908488A JPH0258296A JP H0258296 A JPH0258296 A JP H0258296A JP 20908488 A JP20908488 A JP 20908488A JP 20908488 A JP20908488 A JP 20908488A JP H0258296 A JPH0258296 A JP H0258296A
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
発熱量の大きな半導体装置やVLSIを高密度に実装し
た回路基板を高効率に冷却するための強制対流沸騰冷却
装置に関し。
た回路基板を高効率に冷却するための強制対流沸騰冷却
装置に関し。
循環系内の冷媒1気気泡を効率良く除去し、かつ冷媒液
体の熱交換を効率良く行えるようにすることを目的とし
。
体の熱交換を効率良く行えるようにすることを目的とし
。
冷却容器内に格納された複数個の回路素子を搭載した回
路基板を冷媒液体の強制対流および沸騰により放熱する
冷却装置において、冷却容器の外部に、冷却容器から導
出される冷媒液体を冷却した後に再び冷却容器内に導入
するための熱交換器を設け、熱交換器内の冷媒液体を流
すための管を多孔質材料からなる中空管で形成し1回路
素子の表面から発生し、冷媒液体中に含まれる気泡が多
孔質中空管から浸出して発生する冷媒蒸気を吸引して圧
縮・液化するためのコンプレフサを設けるように構成す
る。
路基板を冷媒液体の強制対流および沸騰により放熱する
冷却装置において、冷却容器の外部に、冷却容器から導
出される冷媒液体を冷却した後に再び冷却容器内に導入
するための熱交換器を設け、熱交換器内の冷媒液体を流
すための管を多孔質材料からなる中空管で形成し1回路
素子の表面から発生し、冷媒液体中に含まれる気泡が多
孔質中空管から浸出して発生する冷媒蒸気を吸引して圧
縮・液化するためのコンプレフサを設けるように構成す
る。
本発明は、冷却装置、特に発熱量の大きな半導体装置や
VLS Iを高密度に実装した回路基板を高効率に冷却
するための強制対流沸騰冷却装置に関する。
VLS Iを高密度に実装した回路基板を高効率に冷却
するための強制対流沸騰冷却装置に関する。
近年、大型汎用コンピュータおよびスーパーコンピュー
タに使用される半導体素子の高性能化に伴う消費電力の
増大は著しく、また、素子の高密度実装により1回路基
板の発熱密度の上昇は止まるところを知らない。
タに使用される半導体素子の高性能化に伴う消費電力の
増大は著しく、また、素子の高密度実装により1回路基
板の発熱密度の上昇は止まるところを知らない。
このため、より効率の良い冷却装置が必要とされている
。
。
従来、LSI等の回路素子を冷却する手段として1回路
素子に放熱フィンを装着したり、ファンにより回路素子
を強制空冷する空冷冷却方式や回路素子を直接冷媒中に
浸漬する冷却方式が採られている。
素子に放熱フィンを装着したり、ファンにより回路素子
を強制空冷する空冷冷却方式や回路素子を直接冷媒中に
浸漬する冷却方式が採られている。
第3図は、後者に属するプール沸騰型冷却装置を示す図
である。
である。
第3図において、201は回路素子、202は実装基板
、203は容器、204は冷媒液体、205は気泡、2
06は上部空間、207は熱交換バイブである。
、203は容器、204は冷媒液体、205は気泡、2
06は上部空間、207は熱交換バイブである。
以下、第3図を用いて、プール沸騰型冷却装置を説明す
る。
る。
複数個の回路素子201を搭載した実装基板202を容
器203中に満たされた冷媒液体204の中に浸漬させ
る。
器203中に満たされた冷媒液体204の中に浸漬させ
る。
回路素子201が発生する熱は、冷媒液体204の沸騰
気化潜熱として吸収される。このとき冷媒液体204中
に気泡205が発生する。
気化潜熱として吸収される。このとき冷媒液体204中
に気泡205が発生する。
気泡205は、容器203の上部空間206に設けられ
た熱交換バイブ207により液化される。
た熱交換バイブ207により液化される。
以上9プール沸騰型冷却装置を説明したが、この種の冷
却装置は冷媒液体204が容器203内に閉じ込められ
ているので、放熱量には限界がある。そこで、より大き
な放熱量を得るために、冷媒液体を強制的に対流させる
1強制対流沸騰冷却装置が提案されている。
却装置は冷媒液体204が容器203内に閉じ込められ
ているので、放熱量には限界がある。そこで、より大き
な放熱量を得るために、冷媒液体を強制的に対流させる
1強制対流沸騰冷却装置が提案されている。
強制対流沸騰冷却装置は、第3図に示したプール沸騰型
冷却装置の容器203の外に熱交換器を設け、冷媒液体
を循環ポンプにより、容器203と熱交換器との間を循
環させて放熱量を大きくしたものである。
冷却装置の容器203の外に熱交換器を設け、冷媒液体
を循環ポンプにより、容器203と熱交換器との間を循
環させて放熱量を大きくしたものである。
スがくずれ、安定な冷却を妨げる原因となる脈流が生じ
る。という問題もあった。
る。という問題もあった。
高発熱密度の回路基板に対して7強制空冷あるいは伝導
水冷に比べて冷却効率の高い強制対流沸騰冷却を適用す
る際に、最も障害となるのは、流路内で発生する気液2
相流の処理である。
水冷に比べて冷却効率の高い強制対流沸騰冷却を適用す
る際に、最も障害となるのは、流路内で発生する気液2
相流の処理である。
本発明は1発熱量の大きな半導体装置やVLSlを高密
度に実装した回路基板を高効率に冷却することのできる
強制対流沸騰冷却装置を提供することを目的とする。
度に実装した回路基板を高効率に冷却することのできる
強制対流沸騰冷却装置を提供することを目的とする。
従来の強制対流沸騰冷却装置には、熱伝達効率が高い反
面、沸騰により生じた冷媒の蒸気気泡が。
面、沸騰により生じた冷媒の蒸気気泡が。
循環している冷媒液体に混合し、気液2相流となるため
、冷媒液体に対する蒸気気泡の量が増加するほど熱交換
効率が低下する。という問題があった。
、冷媒液体に対する蒸気気泡の量が増加するほど熱交換
効率が低下する。という問題があった。
また、蒸気気泡の量が増加すると、循環ポンプで加圧し
て循環させている冷媒液体の圧力バラン〔課題を解決す
るための手段〕 上記目的を達成するために1本発明の冷却装置は、冷却
容器内に格納された複数個の回路素子を搭載した回路基
板を冷媒液体の強制対流および沸騰により放熱する冷却
装置において、冷却容器の外部に、冷却容器から導出さ
れる冷却液体を冷却した後に再び冷却容器内に導入する
ための熱交換器を設け、熱交換器内の冷却液体を流すた
めの管を多孔質材料からなる中空管で形成し1回路素子
の表面から発生し、冷却液体中に含まれる気泡が多孔質
中空管から浸出して形成する冷媒蒸気を吸引して圧縮・
液化するためのコンプレッサを設けるように構成する。
て循環させている冷媒液体の圧力バラン〔課題を解決す
るための手段〕 上記目的を達成するために1本発明の冷却装置は、冷却
容器内に格納された複数個の回路素子を搭載した回路基
板を冷媒液体の強制対流および沸騰により放熱する冷却
装置において、冷却容器の外部に、冷却容器から導出さ
れる冷却液体を冷却した後に再び冷却容器内に導入する
ための熱交換器を設け、熱交換器内の冷却液体を流すた
めの管を多孔質材料からなる中空管で形成し1回路素子
の表面から発生し、冷却液体中に含まれる気泡が多孔質
中空管から浸出して形成する冷媒蒸気を吸引して圧縮・
液化するためのコンプレッサを設けるように構成する。
本発明の冷却装置、特に強制対流沸騰冷却装置は、熱交
換器内の冷媒液体を流す管を、液体は浸透しにくいが、
気体は通過しやすいような微細な孔を持つ多孔質の材料
により形成するとともにこの多孔質中空管の外に気密壁
を設けて減圧することにより5冷却能力低下の原因とな
る循環系内部の冷媒蒸気気泡を強制的に排除するように
している。つまり、冷媒蒸気気泡は、多孔質中空管を循
環するときに、管に形成された微細な孔を通過して除去
される。
換器内の冷媒液体を流す管を、液体は浸透しにくいが、
気体は通過しやすいような微細な孔を持つ多孔質の材料
により形成するとともにこの多孔質中空管の外に気密壁
を設けて減圧することにより5冷却能力低下の原因とな
る循環系内部の冷媒蒸気気泡を強制的に排除するように
している。つまり、冷媒蒸気気泡は、多孔質中空管を循
環するときに、管に形成された微細な孔を通過して除去
される。
また、多孔質中空管の表面においても1発熱を奪うこと
により、循環対流している冷媒液体の熱交換を行えるよ
うにして、熱交換効率を高めている。つまり、冷媒液体
の一部を気化・蒸発させることにより、循環させている
冷媒液体の冷却も同時に行うことができる。
により、循環対流している冷媒液体の熱交換を行えるよ
うにして、熱交換効率を高めている。つまり、冷媒液体
の一部を気化・蒸発させることにより、循環させている
冷媒液体の冷却も同時に行うことができる。
第1図は本発明の強制対流沸騰冷却装置の全体構成を示
す図、第2図は熱交換器の詳細を示す図である。
す図、第2図は熱交換器の詳細を示す図である。
第1図および第2図において5101は回路素子、10
2は回路基板、103は冷却容器、104は熱交換器、
105は多孔質中空管、106はコンプレッサ、107
は冷却水、108は循環ポンプ、109は冷媒液体、1
10は細孔、Illは気泡、112は冷媒蒸気である。
2は回路基板、103は冷却容器、104は熱交換器、
105は多孔質中空管、106はコンプレッサ、107
は冷却水、108は循環ポンプ、109は冷媒液体、1
10は細孔、Illは気泡、112は冷媒蒸気である。
以下、第1図および第2図を用いて3本発明の1実施例
を説明する。
を説明する。
iso禦曹角の回路基板102に101角のLSIなど
の回路素子をloXIO個搭載し、これを幅14龍、高
さ8龍の多孔質の流路で、10個。
の回路素子をloXIO個搭載し、これを幅14龍、高
さ8龍の多孔質の流路で、10個。
1列に隔翻した。
そして、それぞれの流路に熱交換器104と循環ポンプ
108を介して、フッ化炭素(C6F+4 )などの冷
媒液体109を流速1 m / sで強制対流させた。
108を介して、フッ化炭素(C6F+4 )などの冷
媒液体109を流速1 m / sで強制対流させた。
外交換器104の熱交換チューブは2分画分子が500
0以下のポリスルホン系樹脂製で直径1〜3 nの多孔
質中空管105により形成し、さらに、これらの多孔質
中空管105を束ねて外部気密壁(図示上ず)で覆い、
多孔質中空管105と外部気密壁との間をコンプレッサ
106で減圧吸引した。コンプレッサ106は、冷却水
107により水冷し、吐出側には室温の冷媒液体109
が流れ出すようにした。
0以下のポリスルホン系樹脂製で直径1〜3 nの多孔
質中空管105により形成し、さらに、これらの多孔質
中空管105を束ねて外部気密壁(図示上ず)で覆い、
多孔質中空管105と外部気密壁との間をコンプレッサ
106で減圧吸引した。コンプレッサ106は、冷却水
107により水冷し、吐出側には室温の冷媒液体109
が流れ出すようにした。
回路素子101に電力を印加すると回路素子101は発
熱し、冷媒液体109の沸騰が開始し。
熱し、冷媒液体109の沸騰が開始し。
回路素子101は気化熱を奪われて冷却される。
このとき発生した冷媒の蒸気気泡は、熱交換器104に
流れ込み、多孔質中空管105の管壁の細孔110から
冷媒蒸気として除去される。このとき、同時に多孔質中
空管105の管壁で蒸発熱が奪われることにより、効率
良く冷却が行われる。
流れ込み、多孔質中空管105の管壁の細孔110から
冷媒蒸気として除去される。このとき、同時に多孔質中
空管105の管壁で蒸発熱が奪われることにより、効率
良く冷却が行われる。
本発明に係る強制対流沸騰冷却装置によれば。
冷媒液体の流路内に滞留した冷媒の蒸気気泡を効率良く
除去することができるので0強制滞留沸騰方式木来の高
効率冷却が可能となる。
除去することができるので0強制滞留沸騰方式木来の高
効率冷却が可能となる。
1例を挙げると、従来の装置では循環させている冷媒液
体の1路下流の回路素子が先に沸騰状態になるため3回
路素子の単位面積あたりの冷却能力が60 W / c
d程度であったが2本発明に係る強制対流沸騰冷却装置
では、約2倍の110 W/ci程度まで冷却すること
ができるようになった。
体の1路下流の回路素子が先に沸騰状態になるため3回
路素子の単位面積あたりの冷却能力が60 W / c
d程度であったが2本発明に係る強制対流沸騰冷却装置
では、約2倍の110 W/ci程度まで冷却すること
ができるようになった。
第1図は本発明の強制対流沸騰冷却装置の全体構成を示
す図 第2図は熱交換器の詳細を示す図。 第3図は従来のプール沸騰型冷却装置を示す図である。 第1図および第2図において :回路素子 :回路基板 :冷却容器 :熱交換器 :多孔質中空管 :コンプレッサ :冷却水 :′#1環ポンプ :冷媒液体 :細孔 :気泡 二冷媒蒸気
す図 第2図は熱交換器の詳細を示す図。 第3図は従来のプール沸騰型冷却装置を示す図である。 第1図および第2図において :回路素子 :回路基板 :冷却容器 :熱交換器 :多孔質中空管 :コンプレッサ :冷却水 :′#1環ポンプ :冷媒液体 :細孔 :気泡 二冷媒蒸気
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 冷却容器(103)内に格納された複数個の回路素子
(101)を搭載した回路基板(102)を冷媒液体(
109)の強制対流および沸騰により放熱する冷却装置
において, 冷却容器(103)の外部に,冷却容器(103)から
導出される冷媒液体(109)を冷却した後に再び冷却
容器(103)内に導入するための熱交換器(104)
を設け, 熱交換器(104)内の冷媒液体(109)を流すため
の管を多孔質材料からなる中空管(105)で形成し, 回路素子(101)の表面から発生し,冷媒液体(10
9)中に含まれる気泡(111)が多孔質中空管(10
5)から浸出して発生する冷媒蒸気(112)を吸引し
て圧縮・液化するためのコンプレッサ(106)を設け
た ことを特徴とする冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20908488A JPH0258296A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20908488A JPH0258296A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 冷却装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0258296A true JPH0258296A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16567005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20908488A Pending JPH0258296A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0258296A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04265498A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-09-21 | Carrier Corp | 遠心圧縮機 |
KR100623641B1 (ko) * | 2004-08-18 | 2006-09-19 | 주식회사 써멀포스 | 루프 히트파이프 구조의 냉각장치 |
WO2017047151A1 (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | 冷却器、電力変換装置、及び冷却システム |
JP2021527922A (ja) * | 2018-05-28 | 2021-10-14 | コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズKorea Institute Of Machinery & Materials | 相変化冷却モジュール及びこれを用いるバッテリーパック |
WO2021240631A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 三菱電機株式会社 | 冷却装置 |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP20908488A patent/JPH0258296A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04265498A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-09-21 | Carrier Corp | 遠心圧縮機 |
KR100623641B1 (ko) * | 2004-08-18 | 2006-09-19 | 주식회사 써멀포스 | 루프 히트파이프 구조의 냉각장치 |
WO2017047151A1 (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | 冷却器、電力変換装置、及び冷却システム |
JPWO2017047151A1 (ja) * | 2015-09-14 | 2018-02-01 | 三菱電機株式会社 | 冷却器、電力変換装置、及び冷却システム |
DE112016004166B4 (de) | 2015-09-14 | 2024-01-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Kühlvorrichtung, energieumwandlungs-vorrichtung und kühlsystem |
JP2021527922A (ja) * | 2018-05-28 | 2021-10-14 | コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズKorea Institute Of Machinery & Materials | 相変化冷却モジュール及びこれを用いるバッテリーパック |
WO2021240631A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 三菱電機株式会社 | 冷却装置 |
JPWO2021240631A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 |
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