JP2001326311A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents
電子機器の冷却装置Info
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- JP2001326311A JP2001326311A JP2000147452A JP2000147452A JP2001326311A JP 2001326311 A JP2001326311 A JP 2001326311A JP 2000147452 A JP2000147452 A JP 2000147452A JP 2000147452 A JP2000147452 A JP 2000147452A JP 2001326311 A JP2001326311 A JP 2001326311A
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- cooling
- electronic equipment
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Abstract
(57)【要約】
【課題】モジュールに冷凍機の蒸発器を直接取り付けて
強制流動冷却する方式の電子機器の冷却装置において、
蒸発器で取りうる熱量の限界を引き上げることである。 【解決手段】上記課題を解決するために本発明では蒸発
器内の流路に曲率をもたせた。また流路壁に微細な溝を
設け、流路壁上に液膜が保持されやすくなり、蒸発器で
取りうる熱量の限界を引き上げることができる。
強制流動冷却する方式の電子機器の冷却装置において、
蒸発器で取りうる熱量の限界を引き上げることである。 【解決手段】上記課題を解決するために本発明では蒸発
器内の流路に曲率をもたせた。また流路壁に微細な溝を
設け、流路壁上に液膜が保持されやすくなり、蒸発器で
取りうる熱量の限界を引き上げることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子計算機に用いら
れる半導体素子の冷却技術の分野に属する。冷却すべき
半導体素子がＣＭＯＳ素子である場合には、その性能が
温度によって変化することが知られている。ＣＭＯＳ素
子では低温化することによって動作速度が速くなるた
め、チップ面上に形成された素子を低温に保ち、素子の
動作を加速することが行われている。
れる半導体素子の冷却技術の分野に属する。冷却すべき
半導体素子がＣＭＯＳ素子である場合には、その性能が
温度によって変化することが知られている。ＣＭＯＳ素
子では低温化することによって動作速度が速くなるた
め、チップ面上に形成された素子を低温に保ち、素子の
動作を加速することが行われている。
【０００２】
【従来の技術】特開平9−139453 号公報に垂直に設置さ
れた中空容器に冷媒を封入しこの中空容器の下方に半導
体素子を圧接接合し冷媒の蒸発によってこの半導体素子
を冷却する構造が開示されている。この中空容器の上方
には冷却部が設けられ、下方で蒸発した冷媒は冷却部で
凝縮し、重力の作用で蒸発部に戻る。即ち冷媒を強制流
動せしめる装置は存在せず、自然循環が前提である。本
従来技術では、中空容器の加熱部の幅を上方ほど広くす
る構造が開示されている。
れた中空容器に冷媒を封入しこの中空容器の下方に半導
体素子を圧接接合し冷媒の蒸発によってこの半導体素子
を冷却する構造が開示されている。この中空容器の上方
には冷却部が設けられ、下方で蒸発した冷媒は冷却部で
凝縮し、重力の作用で蒸発部に戻る。即ち冷媒を強制流
動せしめる装置は存在せず、自然循環が前提である。本
従来技術では、中空容器の加熱部の幅を上方ほど広くす
る構造が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年のＬＳＩチップに
はＣＭＯＳ素子が用いられ、従来のバイポーラ素子を用
いた場合に比べ、発熱量は一旦減少した。しかしなが
ら、素子の高集積度化と動作周波数の増大によって、Ｌ
ＳＩチップ当たりの発熱量は再び急上昇し始め、このよ
うなＬＳＩチップを搭載したモジュールも大発熱量化し
つつある。
はＣＭＯＳ素子が用いられ、従来のバイポーラ素子を用
いた場合に比べ、発熱量は一旦減少した。しかしなが
ら、素子の高集積度化と動作周波数の増大によって、Ｌ
ＳＩチップ当たりの発熱量は再び急上昇し始め、このよ
うなＬＳＩチップを搭載したモジュールも大発熱量化し
つつある。
【０００４】モジュールに冷凍機の蒸発器を直接取り付
けて強制流動冷却する方式の電子機器の冷却装置は大発
熱量のモジュールを低温に冷却するのに適しているが、
電子計算機の場合、実装のコンパクト性が強く要求され
るため、蒸発器の大きさはモジュールと同程度の大きさ
に制限される。このような小形の蒸発器で取りうる熱量
には沸騰現象や冷媒の乾きによる限界があると考えら
れ、モジュールの大発熱量化に対応するためには、この
限界を引き上げることが極めて重要な課題となる。
けて強制流動冷却する方式の電子機器の冷却装置は大発
熱量のモジュールを低温に冷却するのに適しているが、
電子計算機の場合、実装のコンパクト性が強く要求され
るため、蒸発器の大きさはモジュールと同程度の大きさ
に制限される。このような小形の蒸発器で取りうる熱量
には沸騰現象や冷媒の乾きによる限界があると考えら
れ、モジュールの大発熱量化に対応するためには、この
限界を引き上げることが極めて重要な課題となる。
【０００５】従来の技術は自然循環蒸発による冷却技術
であり、強制流動蒸発による大発熱量のモジュールの冷
却方法に関しては配慮されていない。
であり、強制流動蒸発による大発熱量のモジュールの冷
却方法に関しては配慮されていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、モジュールに直接取り付ける蒸発器の
底部を凹面上にし、そこに流路を形成した。また、流路
壁に微細な溝を形成した。
め、本発明では、モジュールに直接取り付ける蒸発器の
底部を凹面上にし、そこに流路を形成した。また、流路
壁に微細な溝を形成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に、半導体チップを搭載した
モジュールに冷凍機の蒸発器を直接取り付けて冷却する
電子機器の冷却装置の構成を示す。蒸発器１，圧縮機
２，凝縮器３及び減圧装置４から成る冷凍機の蒸発器１
が、半導体チップを搭載したモジュール５に熱伝導グリ
ース６等を介して直接取り付けられる。モジュール５は
蒸発器１内で蒸発する冷媒が蒸発潜熱を奪うことにより
冷却される。電子計算機の場合、実装のコンパクト性が
強く要求されるので、蒸発器の大きさはモジュールと同
程度の大きさに制限される。
モジュールに冷凍機の蒸発器を直接取り付けて冷却する
電子機器の冷却装置の構成を示す。蒸発器１，圧縮機
２，凝縮器３及び減圧装置４から成る冷凍機の蒸発器１
が、半導体チップを搭載したモジュール５に熱伝導グリ
ース６等を介して直接取り付けられる。モジュール５は
蒸発器１内で蒸発する冷媒が蒸発潜熱を奪うことにより
冷却される。電子計算機の場合、実装のコンパクト性が
強く要求されるので、蒸発器の大きさはモジュールと同
程度の大きさに制限される。
【０００８】図２及び図３に本発明の一実施例をしめ
す。蒸発器は冷媒を流すための流路７、及び、冷媒を供
給，排出するための管８（一方のみ図示）及びカバー９
から成る。図３は図２におけるＡ−Ａ断面図を表してい
る。蒸発器底部１０は凹面になっており、そこに流路７
が形成されている。即ち、流路７はある大きさの曲率を
有している。
す。蒸発器は冷媒を流すための流路７、及び、冷媒を供
給，排出するための管８（一方のみ図示）及びカバー９
から成る。図３は図２におけるＡ−Ａ断面図を表してい
る。蒸発器底部１０は凹面になっており、そこに流路７
が形成されている。即ち、流路７はある大きさの曲率を
有している。
【０００９】次に本実施例の作用を説明する。冷媒は流
路内を蒸発しながら二相流の状態で流れ、蒸発器内の二
相流の流動様式は大部分の領域で、流路壁に液膜が存在
し中心部を蒸気が流れるいわゆる環状流となる。この場
合、特に流路の下流部の蒸気流速の大きい領域で液膜が
破断して微細な液滴が蒸気とともに流れる噴霧流が出現
しやすくなり、流路壁が乾き、蒸発器の底部の温度が急
激に上昇する限界熱流束現象が発生しやすくなり、蒸発
器で取りうる熱量に限界が生じる。
路内を蒸発しながら二相流の状態で流れ、蒸発器内の二
相流の流動様式は大部分の領域で、流路壁に液膜が存在
し中心部を蒸気が流れるいわゆる環状流となる。この場
合、特に流路の下流部の蒸気流速の大きい領域で液膜が
破断して微細な液滴が蒸気とともに流れる噴霧流が出現
しやすくなり、流路壁が乾き、蒸発器の底部の温度が急
激に上昇する限界熱流束現象が発生しやすくなり、蒸発
器で取りうる熱量に限界が生じる。
【００１０】本実施例では、流路７に曲率を持たせたた
め、二相流に遠心力が作用し、液膜を流路底に押し付け
る降下が生じ、液膜が破断しにくくなるため、限界熱流
束現象が発生しにくく、蒸発器で取りうる熱量を引き上
げることができるという作用効果がある。
め、二相流に遠心力が作用し、液膜を流路底に押し付け
る降下が生じ、液膜が破断しにくくなるため、限界熱流
束現象が発生しにくく、蒸発器で取りうる熱量を引き上
げることができるという作用効果がある。
【００１１】図４に本発明の他の実施例を示す。流路７
の壁面上に微細な溝１１を形成したものである。本実施
例によれば、第１の実施例の遠心力の効果に加えて、表
面張力による液膜保持作用があるので、蒸発器で取りう
る熱量の限界をさらに引き上げることが可能になる。
の壁面上に微細な溝１１を形成したものである。本実施
例によれば、第１の実施例の遠心力の効果に加えて、表
面張力による液膜保持作用があるので、蒸発器で取りう
る熱量の限界をさらに引き上げることが可能になる。
【００１２】
【発明の効果】本発明では、モジュールに直接取り付け
られる蒸発器内の流路に曲率をもたせた。これによって
冷媒二相流に遠心力が作用するようにしたから限界熱流
束現象が発生しにくく、蒸発器で取りうる熱量の限界を
引き上げることができる。また、流路壁面上に微細な溝
を形成したから、表面張力が作用し液膜の保持が容易に
なり、蒸発器で取りうる熱量の限界をさらに引き上げる
ことができる。
られる蒸発器内の流路に曲率をもたせた。これによって
冷媒二相流に遠心力が作用するようにしたから限界熱流
束現象が発生しにくく、蒸発器で取りうる熱量の限界を
引き上げることができる。また、流路壁面上に微細な溝
を形成したから、表面張力が作用し液膜の保持が容易に
なり、蒸発器で取りうる熱量の限界をさらに引き上げる
ことができる。
【図１】本発明の実施例である半導体チップの冷却シス
テムを示す構成図。
テムを示す構成図。
【図２】本発明の一実施例の平面図。
【図３】本発明の一実施例の断面図。
【図４】本発明の他の実施例の断面図。
１…蒸発器、２…圧縮機、３…凝縮器、４…減圧装置、
５…モジュール、６…熱伝導グリース、７…流路、８…
管、９…カバー、１０…蒸発器底部、１１…微細溝。
５…モジュール、６…熱伝導グリース、７…流路、８…
管、９…カバー、１０…蒸発器底部、１１…微細溝。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L044 AA04 BA06 CA14 DD07 FA04 KA04 KA05 3L045 AA04 AA06 BA04 DA02 GA05 HA01 PA04 5F036 AA01 BA08 BA23 BB53
Claims (1)
- 【請求項１】半導体チップを搭載したモジュールに冷凍
機の蒸発器を直接取り付けて冷却する電子機器の冷却装
置において、蒸発器の底部を凹面上にし、そこに流路を
形成したことを特徴とする電子機器の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147452A JP2001326311A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 電子機器の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147452A JP2001326311A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 電子機器の冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326311A true JP2001326311A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18653638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000147452A Pending JP2001326311A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 電子機器の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326311A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004071139A2 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Cooligy, Inc. | Remedies to prevent cracking in a liquid system |
| KR100497819B1 (ko) * | 2002-10-10 | 2005-07-01 | 주식회사 에이팩 | 초소형 냉각장치 제조방법 및 그 제조물 |
| US6988535B2 (en) | 2002-11-01 | 2006-01-24 | Cooligy, Inc. | Channeled flat plate fin heat exchange system, device and method |
| US7715194B2 (en) | 2006-04-11 | 2010-05-11 | Cooligy Inc. | Methodology of cooling multiple heat sources in a personal computer through the use of multiple fluid-based heat exchanging loops coupled via modular bus-type heat exchangers |
| US7746634B2 (en) | 2007-08-07 | 2010-06-29 | Cooligy Inc. | Internal access mechanism for a server rack |
| JP2010181122A (ja) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | C & C:Kk | 減圧装置内蔵形蒸発器を備えた冷却装置 |
| US7836597B2 (en) | 2002-11-01 | 2010-11-23 | Cooligy Inc. | Method of fabricating high surface to volume ratio structures and their integration in microheat exchangers for liquid cooling system |
| US7913719B2 (en) * | 2006-01-30 | 2011-03-29 | Cooligy Inc. | Tape-wrapped multilayer tubing and methods for making the same |
| US8157001B2 (en) | 2006-03-30 | 2012-04-17 | Cooligy Inc. | Integrated liquid to air conduction module |
| US8250877B2 (en) | 2008-03-10 | 2012-08-28 | Cooligy Inc. | Device and methodology for the removal of heat from an equipment rack by means of heat exchangers mounted to a door |
| US8464781B2 (en) | 2002-11-01 | 2013-06-18 | Cooligy Inc. | Cooling systems incorporating heat exchangers and thermoelectric layers |
| US8602092B2 (en) | 2003-07-23 | 2013-12-10 | Cooligy, Inc. | Pump and fan control concepts in a cooling system |
| US9297571B1 (en) | 2008-03-10 | 2016-03-29 | Liebert Corporation | Device and methodology for the removal of heat from an equipment rack by means of heat exchangers mounted to a door |
-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000147452A patent/JP2001326311A/ja active Pending
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| WO2004071139A3 (en) * | 2003-01-31 | 2005-07-28 | Cooligy Inc | Remedies to prevent cracking in a liquid system |
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