JP2005005367A - 半導体素子の冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒が２相変化する場合には、冷媒ポンプの設置位置により蒸気を冷媒ポンプ内に吸い込んでしまいポンプ能力が低下したり場合によってはポンプ能力がなくなってしまうことがあった。そのため冷却板に液冷媒が流れないようになり、半導体素子の温度が上昇してしまうことがあった。
【解決手段】蒸気噛み込み運転に対して強い容積型冷媒ポンプ３を使用しているため、確実に液冷媒を冷却板１に搬送することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】蒸気噛み込み運転に対して強い容積型冷媒ポンプ３を使用しているため、確実に液冷媒を冷却板１に搬送することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高発熱の半導体素子の冷却装置であって、冷媒の蒸発・凝縮の相変化を用いて高効率且つ小型で、取扱いが容易な冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放熱装置としては、下記のようなものがあった。図３は前記特許文献１に記載された従来のサイクル図である。同図に示すように、冷媒ポンプに関しては特に種類の記載がなされていなかった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３１８６５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒が２相変化する場合には、冷媒ポンプの冷凍サイクル上での設置位置によっては、冷媒ポンプ内に気相あるいは気液２相になった冷媒の蒸気を吸い込んでしまいポンプ能力が低下したり、場合によってはポンプ能力がなくなってしまうことがあった。
【０００５】
このような場合、冷却板には液冷媒が流れず、半導体素子の発する熱を吸熱することができず、半導体素子の温度が上昇してしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、冷媒の蒸気が多少混じった状態でも確実に冷却板に液冷媒を供給する冷媒ポンプを搭載した冷却装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、発熱体である半導体素子を冷却する冷却板と、コンデンサーと、冷媒ポンプを繋いでなる冷媒循環式の冷却装置において、前記冷媒ポンプを容積型ポンプで構成したもので、蒸気噛み込み運転に対して強い容積型冷媒ポンプを使用しているため、確実に液冷媒を冷却板に搬送することができる。
【０００８】
この構成により冷却性能の高い冷凍サイクルを確保することが可能である。
また、本発明は、遠心型冷媒ポンプの前にレシーバタンクを設置し、蒸気冷媒をレシーバタンクに溜めて液冷媒を遠心型冷媒ポンプに送るため確実に液冷媒を冷却板に搬送することができる。
【０００９】
この構成により冷却性能の高い冷凍サイクルを確保することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体冷却装置の冷凍サイクル図である。図１において高発熱体である半導体素子（図示せず）を冷却するための冷却板１とコンデンサー２、容積型冷媒ポンプ３を繋いで冷凍サイクルを構成している。またコンデンサー２はファン４でもって冷却される構成になっており、冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。
【００１２】
そして、コンデンサー２の出口と冷却板１の間は途中に冷媒ポンプ３を介して配管５で接続されている。
【００１３】
一方、冷却板１の出口とコンデンサー２の入口の間は、配管６で接続されている。
【００１４】
冷媒の流れはまずコンデンサー２より出てきた液冷媒を容積型冷媒ポンプ３により送出され、配管５を通って冷却板１に送り込まれる。冷却板１では、高発熱の半導体素子の熱を奪い（吸熱し）、冷却板１の中で液冷媒から蒸気冷媒に相変化を起こす。
【００１５】
続いて、前記蒸気冷媒はコンデンサー２に送られ、ファン４でもって冷却され蒸気冷媒から液冷媒に相変化を起こす。このとき、容積型冷媒ポンプ３を使用しているため、コンデンサー２から送られる冷媒に蒸気成分が含まれていても確実に冷却板１に液冷媒を送付することが可能となり半導体素子の温度上昇を押さえることが出来る冷却装置を得ることが出来る。
【００１６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における半導体冷却装置の冷凍サイクル図である。図２において高発熱体である半導体素子を冷却するための冷却板１とコンデンサー２、レシーバタンク７、遠心型冷媒ポンプ３を繋いで冷凍サイクルを構成している。またコンデンサー２はファン４でもって冷却される構成になっており、冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。冷媒の流れはまずコンデンサー２より出てきた液冷媒、蒸気冷媒をレシーバタンク７に一旦溜め、液冷媒のみが遠心型冷媒ポンプ３に送られる。その後遠心型冷媒ポンプにより送出された液冷媒は冷却板１に送られ、高発熱の半導体素子の熱を奪い冷却板１の中で液冷媒から蒸気冷媒に相変化を起こす。次に蒸気冷媒はコンデンサー２に送られ、ファン４により冷却され蒸気冷媒から液冷媒に相変化を起こす。
【００１７】
かかる構成によればレシーバタンク７および遠心型冷媒ポンプ３を使用しているため、コンデンサー２から送られる冷媒に蒸気成分が含まれていても蒸気成分をレシーバタンク７に残し、液冷媒のみが遠心型冷媒ポンプに送られるため確実に冷却板に液冷媒を送付することが可能となり半導体素子の温度上昇を押さえることが出来る冷却装置を得ることが出来る。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、発熱体である半導体素子を冷却する冷却板と、コンデンサーと、冷媒ポンプを繋いでなる冷媒循環式の冷却装置において、前記冷媒ポンプを容積型ポンプで構成したものである。
【００１９】
また、本発明は、コンデンサーと冷媒ポンプの間にレシーバタンクを設け、冷媒ポンプを遠心型ポンプで構成したものである。
【００２０】
この構成をなすことにより、液冷媒を確実に冷却板に送付することができ、冷却性能の高い冷却装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の冷凍サイクル図
【図２】本発明の実施の形態２の冷凍サイクル図
【図３】従来の冷凍サイクル図
【符号の説明】
１ 冷却板
２ コンデンサー
３ 冷媒ポンプ
４ ファン
５ 配管
６ 配管
７ レシーバタンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、高発熱の半導体素子の冷却装置であって、冷媒の蒸発・凝縮の相変化を用いて高効率且つ小型で、取扱いが容易な冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放熱装置としては、下記のようなものがあった。図３は前記特許文献１に記載された従来のサイクル図である。同図に示すように、冷媒ポンプに関しては特に種類の記載がなされていなかった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３１８６５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒が２相変化する場合には、冷媒ポンプの冷凍サイクル上での設置位置によっては、冷媒ポンプ内に気相あるいは気液２相になった冷媒の蒸気を吸い込んでしまいポンプ能力が低下したり、場合によってはポンプ能力がなくなってしまうことがあった。
【０００５】
このような場合、冷却板には液冷媒が流れず、半導体素子の発する熱を吸熱することができず、半導体素子の温度が上昇してしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、冷媒の蒸気が多少混じった状態でも確実に冷却板に液冷媒を供給する冷媒ポンプを搭載した冷却装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、発熱体である半導体素子を冷却する冷却板と、コンデンサーと、冷媒ポンプを繋いでなる冷媒循環式の冷却装置において、前記冷媒ポンプを容積型ポンプで構成したもので、蒸気噛み込み運転に対して強い容積型冷媒ポンプを使用しているため、確実に液冷媒を冷却板に搬送することができる。
【０００８】
この構成により冷却性能の高い冷凍サイクルを確保することが可能である。
また、本発明は、遠心型冷媒ポンプの前にレシーバタンクを設置し、蒸気冷媒をレシーバタンクに溜めて液冷媒を遠心型冷媒ポンプに送るため確実に液冷媒を冷却板に搬送することができる。
【０００９】
この構成により冷却性能の高い冷凍サイクルを確保することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体冷却装置の冷凍サイクル図である。図１において高発熱体である半導体素子（図示せず）を冷却するための冷却板１とコンデンサー２、容積型冷媒ポンプ３を繋いで冷凍サイクルを構成している。またコンデンサー２はファン４でもって冷却される構成になっており、冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。
【００１２】
そして、コンデンサー２の出口と冷却板１の間は途中に冷媒ポンプ３を介して配管５で接続されている。
【００１３】
一方、冷却板１の出口とコンデンサー２の入口の間は、配管６で接続されている。
【００１４】
冷媒の流れはまずコンデンサー２より出てきた液冷媒を容積型冷媒ポンプ３により送出され、配管５を通って冷却板１に送り込まれる。冷却板１では、高発熱の半導体素子の熱を奪い（吸熱し）、冷却板１の中で液冷媒から蒸気冷媒に相変化を起こす。
【００１５】
続いて、前記蒸気冷媒はコンデンサー２に送られ、ファン４でもって冷却され蒸気冷媒から液冷媒に相変化を起こす。このとき、容積型冷媒ポンプ３を使用しているため、コンデンサー２から送られる冷媒に蒸気成分が含まれていても確実に冷却板１に液冷媒を送付することが可能となり半導体素子の温度上昇を押さえることが出来る冷却装置を得ることが出来る。
【００１６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における半導体冷却装置の冷凍サイクル図である。図２において高発熱体である半導体素子を冷却するための冷却板１とコンデンサー２、レシーバタンク７、遠心型冷媒ポンプ３を繋いで冷凍サイクルを構成している。またコンデンサー２はファン４でもって冷却される構成になっており、冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。冷媒の流れはまずコンデンサー２より出てきた液冷媒、蒸気冷媒をレシーバタンク７に一旦溜め、液冷媒のみが遠心型冷媒ポンプ３に送られる。その後遠心型冷媒ポンプにより送出された液冷媒は冷却板１に送られ、高発熱の半導体素子の熱を奪い冷却板１の中で液冷媒から蒸気冷媒に相変化を起こす。次に蒸気冷媒はコンデンサー２に送られ、ファン４により冷却され蒸気冷媒から液冷媒に相変化を起こす。
【００１７】
かかる構成によればレシーバタンク７および遠心型冷媒ポンプ３を使用しているため、コンデンサー２から送られる冷媒に蒸気成分が含まれていても蒸気成分をレシーバタンク７に残し、液冷媒のみが遠心型冷媒ポンプに送られるため確実に冷却板に液冷媒を送付することが可能となり半導体素子の温度上昇を押さえることが出来る冷却装置を得ることが出来る。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、発熱体である半導体素子を冷却する冷却板と、コンデンサーと、冷媒ポンプを繋いでなる冷媒循環式の冷却装置において、前記冷媒ポンプを容積型ポンプで構成したものである。
【００１９】
また、本発明は、コンデンサーと冷媒ポンプの間にレシーバタンクを設け、冷媒ポンプを遠心型ポンプで構成したものである。
【００２０】
この構成をなすことにより、液冷媒を確実に冷却板に送付することができ、冷却性能の高い冷却装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の冷凍サイクル図
【図２】本発明の実施の形態２の冷凍サイクル図
【図３】従来の冷凍サイクル図
【符号の説明】
１ 冷却板
２ コンデンサー
３ 冷媒ポンプ
４ ファン
５ 配管
６ 配管
７ レシーバタンク
Claims (2)
- 発熱体である半導体素子を冷却する冷却板とコンデンサーと冷媒ポンプを繋いでなる冷媒循環式の冷却装置において、前記冷媒ポンプを容積型ポンプで構成したことを特徴とする半導体素子の冷却装置。
- コンデンサーと冷媒ポンプの間にレシーバタンクを設け、冷媒ポンプを遠心型ポンプで構成したことを特徴とする、請求項１記載の半導体素子の冷却装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003164985A JP2005005367A (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 半導体素子の冷却装置 |
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| US10/807,066 US20040250563A1 (en) | 2003-06-10 | 2004-03-23 | Semiconductor cooling device |
| CNA2004100085650A CN1574317A (zh) | 2003-06-10 | 2004-03-24 | 半导体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003164985A JP2005005367A (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 半導体素子の冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005005367A true JP2005005367A (ja) | 2005-01-06 |
Family
ID=33508827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003164985A Withdrawn JP2005005367A (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 半導体素子の冷却装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040250563A1 (ja) |
| JP (1) | JP2005005367A (ja) |
| CN (1) | CN1574317A (ja) |
| TW (1) | TW200503212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007208155A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Hitachi Ltd | 電子機器用の冷却システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105444294A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-30 | 苏州海特温控技术有限公司 | 一种冷水板散热系统和空调制冷系统一体装置 |
Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
| US5815370A (en) * | 1997-05-16 | 1998-09-29 | Allied Signal Inc | Fluidic feedback-controlled liquid cooling module |
| US6519955B2 (en) * | 2000-04-04 | 2003-02-18 | Thermal Form & Function | Pumped liquid cooling system using a phase change refrigerant |
| US6587336B2 (en) * | 2001-06-27 | 2003-07-01 | International Business Machines Corporation | Cooling system for portable electronic and computer devices |
| US6942018B2 (en) * | 2001-09-28 | 2005-09-13 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Electroosmotic microchannel cooling system |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164985A patent/JP2005005367A/ja not_active Withdrawn
-
2004
- 2004-03-23 US US10/807,066 patent/US20040250563A1/en not_active Abandoned
- 2004-03-23 TW TW093107797A patent/TW200503212A/zh unknown
- 2004-03-24 CN CNA2004100085650A patent/CN1574317A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007208155A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Hitachi Ltd | 電子機器用の冷却システム |
| JP4682859B2 (ja) * | 2006-02-06 | 2011-05-11 | 株式会社日立製作所 | 電子機器用の冷却システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040250563A1 (en) | 2004-12-16 |
| TW200503212A (en) | 2005-01-16 |
| CN1574317A (zh) | 2005-02-02 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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