JP2007010211A - Cooling device of electronics device - Google Patents

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JP2007010211A JP2005190871A JP2005190871A JP2007010211A JP 2007010211 A JP2007010211 A JP 2007010211A JP 2005190871 A JP2005190871 A JP 2005190871A JP 2005190871 A JP2005190871 A JP 2005190871A JP 2007010211 A JP2007010211 A JP 2007010211A
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Hitoshi Matsushima
松島  均
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Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device of an electronics device having a natural circulation type liquid cooling system capable of being applied to a transverse-mounted housing having a low ceiling such as a 1U server, and not having an operating portion in a driving source. <P>SOLUTION: In a natural circulation type refrigerant liquid flow channel not having the operating portion in the driving source, a refrigerant liquid outlet of a jacket is formed on an upper portion of the jacket, and heat is exchanged between two pipes connecting a radiator and the jacket. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器の冷却装置に関するものである。   The present invention relates to a cooling device for electronic equipment.
従来の電子機器用液冷システムは、例えば特許文献1に開示されている。
特許文献1に記載された従来技術は、液冷システムの液体冷却ヒートシンク(受熱部材)とポンプを一体構造として電子機器筐体内における液冷システムをコンパクトにしたものである。
A conventional liquid cooling system for electronic devices is disclosed in, for example, Patent Document 1.
The prior art described in Patent Document 1 is a compact liquid cooling system in an electronic device casing, which is an integrated structure of a liquid cooling heat sink (heat receiving member) and a pump of the liquid cooling system.
特許文献2、3は受熱部で受けた熱で液体冷媒液が沸騰して発生した気泡の浮力で液体冷媒液を循環させる技術が開示されている。   Patent Documents 2 and 3 disclose techniques for circulating a liquid refrigerant liquid by buoyancy of bubbles generated by boiling the liquid refrigerant liquid by heat received by a heat receiving unit.
特開2002−151638号公報JP 2002-151638 A 特開2001−77256号公報JP 2001-77256 A 特開2002−246782号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-246782
大型の電子機器筺体においては、冷却装置の実装スペースが十分に取れるが、パーソナルコンピュータやサーバなどの小型電子機器筺体においては、実装スペースが十分に取れないため冷却装置の小型化、特に高さを低く抑えることが必須となる。また、サーバにおいてはデータ保持に対する信頼性を確保するために、特に液冷システムの心臓部である液駆動部(ポンプ)の信頼性は重要である。   In large electronic equipment housings, there is sufficient space for mounting the cooling device. However, in small electronic equipment housings such as personal computers and servers, the mounting space is not sufficient, so the cooling device can be reduced in size, especially height. It is essential to keep it low. In addition, in the server, in order to ensure the reliability of data retention, the reliability of the liquid driving unit (pump) that is the heart of the liquid cooling system is particularly important.
前記特許文献1では、ポンプと液体冷却ヒートシンク(受熱部)の一体構造を開示しており、液冷システム全体の小型化を図っているが、ポンプは垂直羽根車を用いた遠心ポンプを用いているので基板の面に対して垂直方向の高さが大きくなるとい問題がある。従って、例えば1Uサーバなどの天井が低い横置きの筺体ではその使用が困難である。また、外部駆動源として稼動部を有するポンプを用いることは、ポンプが故障した場合の液循環の継続性に関する信頼性が問題となる。   Patent Document 1 discloses an integrated structure of a pump and a liquid cooling heat sink (heat receiving part), and aims to reduce the size of the entire liquid cooling system, but the pump uses a centrifugal pump using a vertical impeller. Therefore, there is a problem that the height in the direction perpendicular to the surface of the substrate becomes large. Therefore, for example, it is difficult to use a horizontal housing with a low ceiling such as a 1U server. In addition, using a pump having an operating part as an external drive source causes a problem with reliability regarding the continuity of liquid circulation when the pump fails.
一方、特許文献2は液循環の駆動源となるポンプを持たないので信頼性は高いが、液を循環させるのに高低差を利用するため、このままでは例えば1Uサーバなどの天井が低い横置きの筺体ではその使用が困難である。   On the other hand, Patent Document 2 has high reliability because it does not have a pump as a driving source for liquid circulation. However, since the height difference is used to circulate the liquid, the ceiling of a 1U server or the like is low in this state as it is. It is difficult to use in the case.
更に、特許文献3は、特許文献2同様に液循環の駆動源となるポンプを持たず、かつ少ない高低差で液を循環させる工夫がなされているが、ラジエタへの空気流の向きが垂直方向となるため、このままでは例えば1Uサーバなどの天井が低くかつ通風系が横置きの筺体ではその使用が困難である。   Furthermore, Patent Document 3 does not have a pump as a driving source for liquid circulation as in Patent Document 2, and has been devised to circulate the liquid with a small height difference, but the direction of the air flow to the radiator is vertical. For this reason, it is difficult to use, for example, a housing with a low ceiling and a horizontal ventilation system such as a 1U server.
駆動源に稼動部を持たない自然循環方式の冷媒液流路では、1Uサーバなどの天井が低い横置きの筺体では、高低差が十分に取れないので駆動力が減少し、冷媒液の循環流量が少なくなる。   In a natural circulation type refrigerant liquid flow path that does not have an operating part in the drive source, a horizontal housing with a low ceiling such as a 1U server cannot sufficiently obtain a difference in height, so the driving force decreases, and the refrigerant liquid circulation flow rate Less.
このように、天井が低い横置きの筺体に用いる液冷システムでは、ラジエタにおける管内側の熱伝達がネックとなる。   As described above, in the liquid cooling system used for the horizontal housing having a low ceiling, heat transfer inside the pipe in the radiator becomes a bottleneck.
本発明の目的は、ポンプを使用することなく冷媒液を循環させる液冷システムを有する電子機器の冷却装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the cooling device of the electronic device which has a liquid cooling system which circulates a refrigerant | coolant liquid, without using a pump.
上記目的は、発熱素子と熱的に接続する受熱部と、この受熱部から連通する第1の配管と、この第1の配管に接続された放熱用熱交換器と、この放熱用熱交換器から連通し前記受熱部と連通する第2の配管とを備えた電子機器の冷却装置において、前記受熱部と前記第1と第2の配管と前記放熱用熱交換器の内部に沸騰冷媒液が封入され、前記第1と第2の配管が熱的に接続されていることにより達成される。   The purpose is to receive a heat receiving part thermally connected to the heat generating element, a first pipe communicating from the heat receiving part, a heat exchanger for heat dissipation connected to the first pipe, and the heat exchanger for heat dissipation. In the cooling device for an electronic device comprising a second pipe communicating with the heat receiving part, a boiling refrigerant liquid is provided inside the heat receiving part, the first and second pipes, and the heat dissipation heat exchanger. This is achieved by sealing and thermally connecting the first and second pipes.
また、上記目的は、前記第1の配管と前記放熱用熱交換器との接続部は、前記第2の配管と前記放熱用熱交換器との接続部よりも上部に位置することにより達成される。   Further, the above object is achieved by that the connecting portion between the first pipe and the heat dissipating heat exchanger is located above the connecting portion between the second pipe and the heat dissipating heat exchanger. The
また、上記目的は、前記受熱部の上面に前記沸騰冷媒から発生する気泡を溜まる空間を設け、かつこの空間の高さは、前記第1の配管の前記放熱用熱交換器との接続部位置よりも高い位置にあることにより達成される。   Further, the object is to provide a space for collecting bubbles generated from the boiling refrigerant on the upper surface of the heat receiving portion, and the height of the space is the position of the connection portion of the first pipe with the heat dissipation heat exchanger. This is achieved by being in a higher position.
また、上記目的は、前記第1の配管の径は前記第2の配管の径よりも大きいことにより達成される。   Moreover, the said objective is achieved by the diameter of said 1st piping being larger than the diameter of said 2nd piping.
また、上記目的は、前記第2の配管の両端をバイパスする第3の配管を設け、この第3の配管中にポンプが設けたことにより達成される。   The above object is achieved by providing a third pipe that bypasses both ends of the second pipe, and providing a pump in the third pipe.
また、上記目的は、前記第3の配管の一端に三方弁を設け、前記受熱部の底面に設けられた温度センサ出力が所定値を超えたときに前記三方弁が切り替わって前記ポンプを起動させることにより達成される。   Further, the above object is to provide a three-way valve at one end of the third pipe, and when the temperature sensor output provided on the bottom surface of the heat receiving part exceeds a predetermined value, the three-way valve is switched to start the pump. Is achieved.
本発明によれば、ポンプを使用することなく冷媒液を循環させる液冷システムを有する電子機器の冷却装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooling device of the electronic device which has a liquid cooling system which circulates a refrigerant | coolant liquid without using a pump can be provided.
本発明の第一の実施例を図1〜図4に示す。   A first embodiment of the present invention is shown in FIGS.
図1は本発明の一実施例を備えた液冷システムの斜視図である。
図1において、1は発熱する半導体素子(以下、CPUという)であり、このCPU1に受熱ジャケット2(以下、ジャケットという)が熱的に接続されている。9はジャケット2の上部に突出して設けられた突起部であり、ジャケット2の空洞と連続した空洞が設けられている。6はラジエタ(放熱部)であり、複数のフィンと配管(図示せず)によって形成されている。このラジエタ6とジャケット及び突起部9は低温側配管4と高温側配管5を介して熱的に接続されている。低温側配管4はジャケット2ラジエタ6とを接続するものであり、高温側配管5は突起部9とラジエタ6とを接続するものである。3は高温側配管5とラジエタ6の接続部であり、15はラジエタ6からの低温側配管4の取り出し口である。7はラジエタ6の近傍側面にはそれを冷却するためにファンである。8は低温側配管4と高温側配管5との熱的接合部である。16はジャケット2と低温側配管4の接続部である。これらの部品から本実施例の液冷システム10は構成されている。この液冷システム10の内部には沸騰冷媒液が封入されている。
FIG. 1 is a perspective view of a liquid cooling system provided with an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor element that generates heat (hereinafter referred to as a CPU), and a heat receiving jacket 2 (hereinafter referred to as a jacket) is thermally connected to the CPU 1. Reference numeral 9 denotes a protruding portion provided to protrude from the upper portion of the jacket 2, and a cavity continuous with the cavity of the jacket 2 is provided. Reference numeral 6 denotes a radiator (heat dissipating part), which is formed by a plurality of fins and piping (not shown). The radiator 6 and the jacket / projection 9 are thermally connected via the low temperature side pipe 4 and the high temperature side pipe 5. The low temperature side pipe 4 connects the jacket 2 radiator 6, and the high temperature side pipe 5 connects the projection 9 and the radiator 6. Reference numeral 3 denotes a connecting portion between the high temperature side pipe 5 and the radiator 6, and 15 denotes an outlet of the low temperature side pipe 4 from the radiator 6. Reference numeral 7 denotes a fan on the side surface near the radiator 6 for cooling it. Reference numeral 8 denotes a thermal joint between the low temperature side pipe 4 and the high temperature side pipe 5. Reference numeral 16 denotes a connecting portion between the jacket 2 and the low temperature side pipe 4. The liquid cooling system 10 of a present Example is comprised from these components. Boiling refrigerant liquid is enclosed in the liquid cooling system 10.
本実施例においては、低温側配管4の径は高温側配管5に比べて小さくなっている。また、低温側配管4、高温側配管5との間で熱的接合部8が設けられている。高温側配管5には気泡14(図14に示しているので詳細は後述する)が含まれるため、管径が小さいと本実施例の場合のように高低差が少ない際には配管中が気泡14で満たされてしまい、循環流の発生を阻害してしまう可能性がある。   In the present embodiment, the diameter of the low temperature side pipe 4 is smaller than that of the high temperature side pipe 5. In addition, a thermal joint 8 is provided between the low temperature side pipe 4 and the high temperature side pipe 5. Since the high-temperature side pipe 5 includes bubbles 14 (details will be described later because it is shown in FIG. 14), if the pipe diameter is small, the bubbles are generated in the pipe when the height difference is small as in the present embodiment. 14 and may hinder the generation of a circulating flow.
図2は、本実施例の液冷システムをサーバ等のように厚みが薄い(天井の低い)電子機器筺体内に実装した状態を示した斜視図である。
図2において、筺体内には、CPU1のほかにデバイス12、電源13等の発熱部品があり、液冷システム10のほかにこれらの各部品を冷却するためのシステムファン11が設けられている。図2に示した通風系は厚みが薄い(天井の低い)電子機器の筺体であって、液冷システム10を含む横向きの通風系となっている。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the liquid cooling system of the present embodiment is mounted in a thin (low ceiling) electronic device housing such as a server.
In FIG. 2, there are heat generating parts such as a device 12 and a power supply 13 in addition to the CPU 1, and a system fan 11 for cooling these parts is provided in addition to the liquid cooling system 10. The ventilation system shown in FIG. 2 is a casing of an electronic device having a small thickness (low ceiling) and is a lateral ventilation system including the liquid cooling system 10.
図1に示した液冷システム10内には例えばR134aなどの沸騰冷媒液(以下、冷媒液という)が封入されており、ジャケット2は、配管4、5を通してラジエタ6に接続されている。すなわち配管4、5を通してジャケット2とラジエタ6との間で冷媒液回路が形成される。ジャケット2においては、冷媒液はCPU1からの熱により蒸発し、気泡14が発生する。また、ラジエタ6においては、冷媒液は冷却されサブクール度の大きな過冷却状態となる。ラジエタ6と冷媒液回路内の冷媒液の蒸発・凝縮温度は、冷媒液の封入圧力により0℃以下から数10℃までの間で容易にコントロールすることができる。なお、本実施例においては、通常エアコン等の冷凍サイクルで用いられる圧縮機及び膨張弁を有していないため、冷媒液の蒸発温度と凝縮温度はほぼ同じである。   In the liquid cooling system 10 shown in FIG. 1, for example, boiling refrigerant liquid such as R134a (hereinafter referred to as refrigerant liquid) is sealed, and the jacket 2 is connected to the radiator 6 through the pipes 4 and 5. That is, a refrigerant liquid circuit is formed between the jacket 2 and the radiator 6 through the pipes 4 and 5. In the jacket 2, the refrigerant liquid is evaporated by the heat from the CPU 1, and bubbles 14 are generated. Further, in the radiator 6, the refrigerant liquid is cooled and enters a supercooled state with a large subcooling degree. The evaporating / condensing temperature of the refrigerant liquid in the radiator 6 and the refrigerant liquid circuit can be easily controlled between 0 ° C. and several tens of degrees C. depending on the refrigerant liquid sealing pressure. In this embodiment, since the compressor and the expansion valve normally used in a refrigeration cycle such as an air conditioner are not provided, the evaporation temperature and the condensation temperature of the refrigerant liquid are substantially the same.
また、本実施例では図1に示すように、突起部9の高さが、ラジエタ6への高温側配管5の接続部3よりもΔh1だけ高くなるようしている。さらに、ラジエタ6からの低温側配管4の取り出し口15は、前記接続部3よりもΔh2だけ低くなっている。これに加え、ラジエタ6からの低温側配管4の取り出し口15は、ジャケット2への低温側配管4の接続部16よりもΔh3だけ低い。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the height of the projection 9 is set higher by Δh 1 than the connection 3 of the high temperature side pipe 5 to the radiator 6. Further, the outlet 15 of the low temperature side pipe 4 from the radiator 6 is lower than the connecting portion 3 by Δh2. In addition, the outlet 15 of the low temperature side pipe 4 from the radiator 6 is lower by Δh3 than the connection 16 of the low temperature side pipe 4 to the jacket 2.
図3はこのような液冷システムの構成を、図4は稼動時に於ける液冷システム内部の状態を模式的に示した図である。
図4は液冷システム内の気泡の動きを示す図である。
図3において、ジャケット2はCPU1と熱的に接続されており、ジャケット2内の冷媒液が沸騰して高温側配管5を通ってラジエタ6に流れる。ラジエタ6はファン7によって放熱されるので内部の冷媒液は冷却されて低温側配管4を経由してジャケット2に戻る。この時、高温側配管5と低温側配管4とは熱的接合部8(蛇行した線で描いた部分によって接触しているので配管5,4どうしの熱交換が行われる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of such a liquid cooling system, and FIG. 4 is a diagram schematically showing the internal state of the liquid cooling system during operation.
FIG. 4 is a diagram showing the movement of bubbles in the liquid cooling system.
In FIG. 3, the jacket 2 is thermally connected to the CPU 1, and the refrigerant liquid in the jacket 2 boils and flows to the radiator 6 through the high temperature side pipe 5. Since the radiator 6 is radiated by the fan 7, the refrigerant liquid inside is cooled and returns to the jacket 2 via the low temperature side pipe 4. At this time, since the high temperature side pipe 5 and the low temperature side pipe 4 are in contact with each other through the thermal joint 8 (the portion drawn by the meandering line), heat exchange between the pipes 5 and 4 is performed.
図4において、稼動時は、CPU1の熱によってジャケット2内で冷媒液に気泡14が発生する。この気泡14は、浮力によりジャケット2の上部にある突起部9上部内部で塊となって集まる。本実施例では、低温側配管4、高温側配管5との間に設けられた熱的接合部8(太い線部分)により、高温側配管5中の気泡14は低温側配管4との熱交換により冷却されるため、次第に消滅する。そして、高温側配管5内の冷媒液温度は相変化温度よりも低下するようになる。高温側配管5中の冷媒液は、温度低下に伴う密度上昇により重力を増しながら高温側配管5中を斜め下方へ流れ(矢印5a方向)、ラジエタ6(図4では省略)に流入する。逆に、低温側配管4中の冷媒液は、熱交換により浮力を増しながら高温側配管とは逆方向の斜め上方に流れ(矢印4a、4b方向)、ジャケット2に流入する。このように、本実施例においては熱的接合部8を介して、高温側配管5中を流れる下降流と、低温側配管4中を流れる上昇流による循環流が生じる。   In FIG. 4, during operation, bubbles 14 are generated in the refrigerant liquid in the jacket 2 by the heat of the CPU 1. The bubbles 14 gather as a lump inside the upper portion of the protrusion 9 at the top of the jacket 2 due to buoyancy. In this embodiment, the bubbles 14 in the high temperature side pipe 5 exchange heat with the low temperature side pipe 4 by the thermal joint 8 (thick line portion) provided between the low temperature side pipe 4 and the high temperature side pipe 5. Since it is cooled by this, it gradually disappears. Then, the refrigerant liquid temperature in the high temperature side pipe 5 becomes lower than the phase change temperature. The refrigerant liquid in the high temperature side pipe 5 flows through the high temperature side pipe 5 diagonally downward (in the direction of the arrow 5a) while increasing gravity due to a density increase accompanying a temperature decrease, and flows into the radiator 6 (not shown in FIG. 4). Conversely, the refrigerant liquid in the low temperature side pipe 4 flows obliquely upward (in the directions of arrows 4a and 4b) in the opposite direction to the high temperature side pipe while increasing buoyancy by heat exchange, and flows into the jacket 2. Thus, in the present embodiment, a circulating flow is generated by the downward flow flowing in the high temperature side pipe 5 and the upward flow flowing in the low temperature side pipe 4 via the thermal junction 8.
本実施例では、ジャケット2は気泡14を含むものの基本的に冷媒液で満たされているため、ジャケット2内の冷媒液が全て蒸発することはなく、十分な冷却を確保することが出来る。また、ヒートパイプなどと異なり、例え配管に幾つかの曲がりが存在したとしても冷却能力が低下することがない。さらに、気泡14がラジエタ6内に流入しないため、ラジエタ6内の冷媒液分配を常に良好に保つことができ、ラジエタ6の性能を十分に引き出すことが出来る。   In this embodiment, since the jacket 2 includes the bubbles 14 but is basically filled with the refrigerant liquid, the refrigerant liquid in the jacket 2 does not evaporate completely, and sufficient cooling can be ensured. Further, unlike heat pipes, the cooling capacity does not decrease even if there are some bends in the piping. Furthermore, since the bubbles 14 do not flow into the radiator 6, the refrigerant liquid distribution in the radiator 6 can always be kept good, and the performance of the radiator 6 can be fully exploited.
以上の如く、冷媒液はジャケット2の側面上部から流入し、ジャケット2内でCPU1からの熱を吸収し、ジャケット2上部の突起部9より流出するが熱的接合部8によって高温側配管5内の冷媒液は低温側配管4との熱交換によって重力が発生するので、ラジエタ6においては、冷媒液は凝縮温度よりも大幅に低い過冷却状態まで冷却されるため、冷媒液は重力の作用によりラジエタ6の下側に集まる。そして、低温側配管4中の冷媒液は高温側配管5との間の熱交換により暖められるため、浮力を生じさせながら流れて再びジャケット2へ流入する。   As described above, the refrigerant liquid flows in from the upper part of the side surface of the jacket 2, absorbs heat from the CPU 1 in the jacket 2, and flows out from the protruding part 9 on the upper part of the jacket 2. In the radiator 6, the refrigerant liquid is cooled to a supercooled state that is significantly lower than the condensing temperature, so that the refrigerant liquid is subjected to the action of gravity. Gather under the radiator 6. And since the refrigerant | coolant liquid in the low temperature side piping 4 is warmed by the heat exchange between the high temperature side piping 5, it flows, producing buoyancy, and flows in into the jacket 2 again.
なお、液冷システム10の配管4,5に例えば銅のような熱伝導性の良い材質を用いると、ラジエタ6での低温とジャケット2での高温がそれぞれ配管4,5の途中まで伝わるため、配管4,5自体が一種の熱的接合部8の効果を出すことができる。   If a material having good thermal conductivity such as copper is used for the pipes 4 and 5 of the liquid cooling system 10, the low temperature in the radiator 6 and the high temperature in the jacket 2 are transmitted to the middle of the pipes 4 and 5, respectively. The pipes 4 and 5 themselves can produce the effect of a kind of thermal joint 8.
また、熱的接合部8が設けてあれば、仮に高低差Δh1、Δh2が取れない場合であってもΔh3が取れれば気泡14が高温側配管5中に滞留することがなく、冷媒液に循環流を発生させることが出来る。   If the thermal joint 8 is provided, even if the height differences Δh1 and Δh2 cannot be obtained, if Δh3 is obtained, the bubbles 14 do not stay in the high temperature side pipe 5 and circulate in the refrigerant liquid. A flow can be generated.
上述のように、本実施例の液冷システムでは、ラジエタ6とジャケット2の間を結ぶ配管4,5における熱的接合部8が一種の熱交換器として作用する。このため、従来の駆動源に稼動部を持たない自然循環方式の冷媒液流路で高低差が十分に取れない場合に対して起こるような管内側の熱伝達がネックとなる現象を解消できる。   As described above, in the liquid cooling system of the present embodiment, the thermal joint 8 in the pipes 4 and 5 connecting the radiator 6 and the jacket 2 acts as a kind of heat exchanger. For this reason, it is possible to eliminate the phenomenon that heat transfer inside the pipe becomes a bottleneck as occurs in the case where a difference in height cannot be sufficiently obtained in a natural circulation type refrigerant liquid flow path having no operating part in a conventional drive source.
以上説明したように、本発明においては駆動源に稼動部を持たない自然循環方式の冷媒液流路において、高低差が十分に取れない場合に対しても、冷却に必要な冷媒液の循環流量が確保できる。   As described above, in the present invention, the circulation flow rate of the refrigerant liquid necessary for cooling even in the case where the height difference cannot be sufficiently obtained in the natural circulation type refrigerant liquid flow path having no operating part in the drive source. Can be secured.
本発明の第二の実施例を図5で説明する。
図5は本実施例を備えた液冷システムの構成図である。
図5において、液冷システム10は、CPU1の上に設けその徐熱を行なうジャケット2とラジエタ6およびそれらの間を接続する低温側配管4、高温側配管5を主な構成要素とし、ジャケット2の上部には突起部9(図5では図示していないが図4の突起部9と全く同じものである)が、ラジエタ6の近傍側面にはそれを冷却するためにファン7が設けられている点、低温側配管4の径が高温側配管5に比べて小さくなっている点、低温側配管4と高温側配管5との間で熱的接合部8が設けられている点は前述の第一の実施例と同様である。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram of a liquid cooling system provided with this embodiment.
In FIG. 5, the liquid cooling system 10 includes a jacket 2 and a radiator 6 provided on the CPU 1 and gradually heating them, and a low-temperature side pipe 4 and a high-temperature side pipe 5 that connect them as main components. A protrusion 9 (not shown in FIG. 5 but exactly the same as the protrusion 9 in FIG. 4) is provided on the upper side of the radiator 6, and a fan 7 is provided on the side surface in the vicinity of the radiator 6 to cool it. The point that the diameter of the low temperature side pipe 4 is smaller than that of the high temperature side pipe 5 and the point that the thermal joint 8 is provided between the low temperature side pipe 4 and the high temperature side pipe 5 are as described above. The same as in the first embodiment.
本実施例においては、低温側配管4にバイパス配管16を設け、このバイパス配管16の流路中には冷媒液ポンプ15と、バイパス配管16の一方の端部には三方弁17が接続されている。さらに、ジャケット2の底面には温度センサ18が取り付けられており、さらに温度センサ18はコントローラ19を介して冷媒液ポンプ15、三方弁17と接続されている。冷媒液ポンプ15は通常停止しており、ジャケット2に設けた温度センサ18の出力がある温度を超えた場合のみコントローラ19からの指令に基づき稼動する。この際同時に、コントローラ19は三方弁17に対しても流路を低温側配管4側からバイパス配管16に切り替えるよう指令を出す。   In this embodiment, a bypass pipe 16 is provided in the low temperature side pipe 4, a refrigerant liquid pump 15 is connected to the flow path of the bypass pipe 16, and a three-way valve 17 is connected to one end of the bypass pipe 16. Yes. Further, a temperature sensor 18 is attached to the bottom surface of the jacket 2, and the temperature sensor 18 is connected to the refrigerant liquid pump 15 and the three-way valve 17 via a controller 19. The refrigerant liquid pump 15 is normally stopped and operates based on a command from the controller 19 only when the output of the temperature sensor 18 provided in the jacket 2 exceeds a certain temperature. At the same time, the controller 19 instructs the three-way valve 17 to switch the flow path from the low temperature side pipe 4 side to the bypass pipe 16.
このような構成においては、CPU1の発熱が大きくないときには、ジャケット2の底面に設けた温度センサ18出力が小さいため、第一実施例で述べたのと同じ要領で自然循環により冷却が行なわれる。CPU1の発熱が著しく大きな状態になると、ジャケット2の底面に設けた温度センサ18出力が増大し、コントローラ19からの指令に基づき、三方弁17が切り替わると同時に冷媒液ポンプ15が起動する。このため、CPU1の発熱が極めて大きな場合に対しても、安定した冷却を行なうことが出来る。なお、冷媒液ポンプ15は通常休止しているため、ポンプ寿命が問題となることはない。   In such a configuration, when the heat generation of the CPU 1 is not large, since the output of the temperature sensor 18 provided on the bottom surface of the jacket 2 is small, cooling is performed by natural circulation in the same manner as described in the first embodiment. When the heat generation of the CPU 1 becomes extremely large, the output of the temperature sensor 18 provided on the bottom surface of the jacket 2 increases, and the refrigerant liquid pump 15 is activated simultaneously with the switching of the three-way valve 17 based on a command from the controller 19. For this reason, stable cooling can be performed even when the heat generation of the CPU 1 is extremely large. Since the refrigerant liquid pump 15 is normally stopped, there is no problem with the pump life.
本発明の第一実施例での液冷システムの斜視図The perspective view of the liquid cooling system in 1st Example of this invention 本発明の第一実施例での液冷システムを実装した電子機器の斜視図The perspective view of the electronic device which mounted the liquid cooling system in the first example of the present invention 本発明の第一実施例での液冷システムの構成図Configuration diagram of the liquid cooling system in the first embodiment of the present invention 本発明の第一実施例での液冷システムの部分詳細図Partial detail drawing of the liquid cooling system in the first embodiment of the present invention 本発明の第二実施例での液冷システムの構成図Configuration diagram of a liquid cooling system in the second embodiment of the present invention
符号の説明Explanation of symbols
1…CPU、2…ジャケット、4…低温側配管、5…高温側配管、6…ラジエタ、7…ファン、8…熱的接合部、9…突起部、10…液冷システム、11…システムファン、12…デバイス、13…電源、14…気泡、15…冷媒液ポンプ、16…バイパス管、17…三方弁、18…センサ、19…コントローラ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CPU, 2 ... Jacket, 4 ... Low temperature side piping, 5 ... High temperature side piping, 6 ... Radiator, 7 ... Fan, 8 ... Thermal junction, 9 ... Projection part, 10 ... Liquid cooling system, 11 ... System fan DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Device, 13 ... Power supply, 14 ... Bubble, 15 ... Refrigerant liquid pump, 16 ... Bypass pipe, 17 ... Three-way valve, 18 ... Sensor, 19 ... Controller.

Claims (6)

  1. 発熱素子と熱的に接続する受熱部と、この受熱部から連通する第1の配管と、この第1の配管に接続された放熱用熱交換器と、この放熱用熱交換器から連通し前記受熱部と連通する第2の配管とを備えた電子機器の冷却装置において、
    前記受熱部と前記第1と第2の配管と前記放熱用熱交換器の内部に沸騰冷媒液が封入され、前記第1と第2の配管が熱的に接続されていることを特徴とする電子機器の冷却装置。
    A heat receiving part thermally connected to the heat generating element, a first pipe communicating from the heat receiving part, a heat exchanger for heat dissipation connected to the first pipe, and communicating from the heat exchanger for heat dissipation In the cooling device for an electronic device including the second pipe communicating with the heat receiving unit,
    Boiling refrigerant liquid is enclosed in the heat receiving part, the first and second pipes, and the heat-dissipating heat exchanger, and the first and second pipes are thermally connected. Cooling device for electronic equipment.
  2. 請求項1記載の電子機器の冷却装置において、
    前記第1の配管と前記放熱用熱交換器との接続部は、前記第2の配管と前記放熱用熱交換器との接続部よりも上部に位置することを特徴とする電子機器の冷却装置。
    In the cooling device of the electronic device of Claim 1,
    The electronic apparatus cooling apparatus according to claim 1, wherein a connection portion between the first pipe and the heat dissipation heat exchanger is located above a connection portion between the second pipe and the heat dissipation heat exchanger. .
  3. 請求項1記載の電子機器の冷却装置において、
    前記受熱部の上面に前記沸騰冷媒から発生する気泡を溜まる空間を設け、かつこの空間の高さは、前記第1の配管の前記放熱用熱交換器との接続部位置よりも高い位置にあることを特徴とする電子機器の冷却装置。
    In the cooling device of the electronic device of Claim 1,
    A space for collecting bubbles generated from the boiling refrigerant is provided on the upper surface of the heat receiving portion, and the height of the space is higher than the position of the connection portion between the first pipe and the heat exchanger for heat dissipation. A cooling device for electronic equipment.
  4. 請求項1記載の電子機器の冷却装置において、
    前記第1の配管の径は前記第2の配管の径よりも大きいことを特徴とする電子機器の冷却装置。
    In the cooling device of the electronic device of Claim 1,
    The diameter of said 1st piping is larger than the diameter of said 2nd piping, The cooling device of the electronic device characterized by the above-mentioned.
  5. 請求項1記載の電子機器の冷却装置において、
    前記第2の配管の両端をバイパスする第3の配管を設け、この第3の配管中にポンプが設けたことを特徴とする電子機器の冷却装置。
    In the cooling device of the electronic device of Claim 1,
    3. A cooling apparatus for electronic equipment, wherein a third pipe that bypasses both ends of the second pipe is provided, and a pump is provided in the third pipe.
  6. 請求項5記載の電子機器の冷却装置において、
    前記第3の配管の一端に三方弁を設け、前記受熱部の底面に設けられた温度センサ出力が所定値を超えたときに前記三方弁が切り替わって前記ポンプを起動させることを特徴とする電子機器の冷却装置。
    In the cooling device of the electronic device of Claim 5,
    A three-way valve is provided at one end of the third pipe, and when the temperature sensor output provided on the bottom surface of the heat receiving unit exceeds a predetermined value, the three-way valve is switched to start the pump. Equipment cooling device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010058520A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-27 日本電気株式会社 Boiling and cooling device
JP2010122887A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Hitachi Ltd Server device
JP2010134693A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Fujitsu Ltd Cooling jacket, cooling unit, cooling system, and electronic appliance
WO2013073696A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 日本電気株式会社 Cooling device and electronic device using same
WO2013102980A1 (en) * 2012-01-04 2013-07-11 日本電気株式会社 Cooling device and electronic apparatus using same
JP2014517906A (en) * 2011-05-27 2014-07-24 アアヴィッド・サーマロイ・エルエルシー Heat transfer device with reduced height
US11047627B2 (en) 2016-03-31 2021-06-29 Nec Corporation Cooling device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010058520A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-27 日本電気株式会社 Boiling and cooling device
JP5678662B2 (en) * 2008-11-18 2015-03-04 日本電気株式会社 Boiling cooler
US9297589B2 (en) 2008-11-18 2016-03-29 Nec Corporation Boiling heat transfer device
JP2010122887A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Hitachi Ltd Server device
US8422228B2 (en) 2008-12-04 2013-04-16 Fujitsu Limited Cooling jacket, cooling unit, and electronic apparatus
JP2010134693A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Fujitsu Ltd Cooling jacket, cooling unit, cooling system, and electronic appliance
JP2014517906A (en) * 2011-05-27 2014-07-24 アアヴィッド・サーマロイ・エルエルシー Heat transfer device with reduced height
WO2013073696A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 日本電気株式会社 Cooling device and electronic device using same
US20140326016A1 (en) * 2012-01-01 2014-11-06 Nec Corporation Cooling device and electric equipment using the same
WO2013102980A1 (en) * 2012-01-04 2013-07-11 日本電気株式会社 Cooling device and electronic apparatus using same
JPWO2013102980A1 (en) * 2012-01-04 2015-05-11 日本電気株式会社 COOLING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME
US11047627B2 (en) 2016-03-31 2021-06-29 Nec Corporation Cooling device

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