JP2776994B2 - 冷却システム - Google Patents
冷却システムInfo
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- JP2776994B2 JP2776994B2 JP3041924A JP4192491A JP2776994B2 JP 2776994 B2 JP2776994 B2 JP 2776994B2 JP 3041924 A JP3041924 A JP 3041924A JP 4192491 A JP4192491 A JP 4192491A JP 2776994 B2 JP2776994 B2 JP 2776994B2
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- pump
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【産業上の利用分野】本発明は冷却システムに係り、特
にフロリナート等の不活性冷媒を用いて発熱密度の高い
部品を実装した基板を浸漬冷却する冷却構造に関するも
のである。
にフロリナート等の不活性冷媒を用いて発熱密度の高い
部品を実装した基板を浸漬冷却する冷却構造に関するも
のである。
【従来の技術】従来は図５に示すように、基板５０上に
冷却モジュール５１を合わせ、この冷却モジュール５１
に対しポンプ５３からフロリナート等の不活性冷媒を排
出し、熱交換器５４を介して不活性冷媒を供給する。冷
却モジュール５１から排出される不活性冷媒は気泡トラ
ップ５２により基板５０上に実装された発熱部品を冷却
することで発生する気泡を取り除き、再度ポンプ５３へ
と帰還される。尚、ポンプ５３や熱交換器５４等は配管
５５によって接続されており、不活性冷媒は冷却モジュ
ール５１に対して接続部品５６，５７を介して供給およ
び排出が行われる。図６は上記の基板５０および冷却モ
ジュール５１の断面を示すものであって、ＬＳＩ等の発
熱部品５８を実装してなる基板５０に対して、断面コの
字状の冷却モジュール５１をフランジ６１およびシール
材６０を介して係合する。そして上記ポンプ５３を駆動
させることで冷媒供給側の接続部品５６から不活性冷媒
が供給される。発熱部品５８が動作し不活性冷媒が沸騰
することで不活性冷媒は発熱部品５８から気泡５９が発
生するが、この気泡５９は不活性冷媒の流れに応じて冷
媒帰還側の接続部品５７から温められた不活性冷媒と共
に排出される。
冷却モジュール５１を合わせ、この冷却モジュール５１
に対しポンプ５３からフロリナート等の不活性冷媒を排
出し、熱交換器５４を介して不活性冷媒を供給する。冷
却モジュール５１から排出される不活性冷媒は気泡トラ
ップ５２により基板５０上に実装された発熱部品を冷却
することで発生する気泡を取り除き、再度ポンプ５３へ
と帰還される。尚、ポンプ５３や熱交換器５４等は配管
５５によって接続されており、不活性冷媒は冷却モジュ
ール５１に対して接続部品５６，５７を介して供給およ
び排出が行われる。図６は上記の基板５０および冷却モ
ジュール５１の断面を示すものであって、ＬＳＩ等の発
熱部品５８を実装してなる基板５０に対して、断面コの
字状の冷却モジュール５１をフランジ６１およびシール
材６０を介して係合する。そして上記ポンプ５３を駆動
させることで冷媒供給側の接続部品５６から不活性冷媒
が供給される。発熱部品５８が動作し不活性冷媒が沸騰
することで不活性冷媒は発熱部品５８から気泡５９が発
生するが、この気泡５９は不活性冷媒の流れに応じて冷
媒帰還側の接続部品５７から温められた不活性冷媒と共
に排出される。
【発明が解決しようとする課題】上記のように不活性冷
媒が沸騰し気泡が発生すると、脈動（いわゆる流体振
動）が激しくなる。冷却システム全体がもつ冷媒圧力の
固有振動数は、冷媒に気泡が含まれていなければほぼ一
意的に決定するが、気泡が含まれていれば気泡の発生
量，気泡の微妙な挙動により固有振動数はランダムに変
化することが予想される。このような状況のもとで万一
ポンプのインペラの回転時での固有振動数が冷却システ
ム全体の固有振動数に偶然にも一致し、なおかつポンプ
の吐出圧と冷却モジュール内の冷媒圧力の脈動が同位相
で変動していれば冷却モジュール内の冷媒圧力変動は過
激になる。これにより半導体素子等の発熱部品，基板
（特にセラミック基板）へのダメージが大きくなる。従
って、本発明は冷媒圧力変動（流体振動）による発熱部
品および基板へのダメージを軽減することを目的とする
ものである。
媒が沸騰し気泡が発生すると、脈動（いわゆる流体振
動）が激しくなる。冷却システム全体がもつ冷媒圧力の
固有振動数は、冷媒に気泡が含まれていなければほぼ一
意的に決定するが、気泡が含まれていれば気泡の発生
量，気泡の微妙な挙動により固有振動数はランダムに変
化することが予想される。このような状況のもとで万一
ポンプのインペラの回転時での固有振動数が冷却システ
ム全体の固有振動数に偶然にも一致し、なおかつポンプ
の吐出圧と冷却モジュール内の冷媒圧力の脈動が同位相
で変動していれば冷却モジュール内の冷媒圧力変動は過
激になる。これにより半導体素子等の発熱部品，基板
（特にセラミック基板）へのダメージが大きくなる。従
って、本発明は冷媒圧力変動（流体振動）による発熱部
品および基板へのダメージを軽減することを目的とする
ものである。
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、発熱部品を有する冷却モジュール２にポンプ４から
排出される冷媒を供給して、当該発熱部品の浸漬冷却を
行う冷却システムにおいて、前記冷却モジュール２およ
び前記ポンプ４内にそれぞれ設けられる圧力センサ１
１，１０と、該２つの圧力センサ１１，１０から最も動
圧振幅比の大きい共振周波数を検出する検出回路７と、
該検出回路７からの出力に応じて、該冷却モジュール２
を振動させる手段１２とを設けたことを特徴とする冷却
システム、によって達成することができる。
に、発熱部品を有する冷却モジュール２にポンプ４から
排出される冷媒を供給して、当該発熱部品の浸漬冷却を
行う冷却システムにおいて、前記冷却モジュール２およ
び前記ポンプ４内にそれぞれ設けられる圧力センサ１
１，１０と、該２つの圧力センサ１１，１０から最も動
圧振幅比の大きい共振周波数を検出する検出回路７と、
該検出回路７からの出力に応じて、該冷却モジュール２
を振動させる手段１２とを設けたことを特徴とする冷却
システム、によって達成することができる。
【作用】即ち、本発明においては、ポンプおよび冷却モ
ジュールとの動圧の周波数特性からその動圧振幅比を求
め、求められた動圧振幅比を極力軽減するよう、ポンプ
の動圧と冷却モジュール内の動圧との位相をずらすべ
く、冷却モジュールを振動させるようにしている。従っ
て、ポンプと冷却モジュールの動圧が互いにずれること
となり、発熱部品および基板に対してのダメージを軽減
することができる。
ジュールとの動圧の周波数特性からその動圧振幅比を求
め、求められた動圧振幅比を極力軽減するよう、ポンプ
の動圧と冷却モジュール内の動圧との位相をずらすべ
く、冷却モジュールを振動させるようにしている。従っ
て、ポンプと冷却モジュールの動圧が互いにずれること
となり、発熱部品および基板に対してのダメージを軽減
することができる。
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例について図１
乃至図４を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施
例を示す図である。図２は基板および冷却モジュールの
断面図である。図３は冷却モジュール内動圧の周波数応
答を示す図である。図４は共振周波数ｆn での波形を示
す図である。尚、図１および図２において同一符号を付
したものは同一対象物をそれぞれ示すものである。図１
に示すように、基板１上のＬＳＩ等の発熱部品を浸漬冷
却するフロリナート等の不活性冷媒を供給するシステム
として、冷却モジュール２に強制的に不活性冷媒の循環
を行わせるポンプ４から排出され予め定められた温度ま
でその不活性冷媒の温度を下げる空冷の熱交換器５を通
る。熱交換器５を通って冷却された不活性冷媒は、冷却
モジュール２の供給側接続部品１３を介してその冷却モ
ジュール２内部に供給され、図２に示す如く基板１上に
実装されたＬＳＩ等の発熱部品１６を浸漬冷却する。
尚、冷却モジュール２は基板１を支持する構成としては
フランジ１８を用いることによりその支持が行われる。
この発熱部品１６を浸漬冷却するに当たり、その熱を奪
う際、不活性冷媒が沸騰し気泡１７が発生する。発熱部
品１６の熱を奪い温まった不活性冷媒は冷却する際に発
生した気泡１７と共に排出側の接続部品１４を介して冷
却モジュール２の外部へと排出される。気泡１７を含ん
だ不活性冷媒は、冷却モジュール２の排出側に設けられ
た気泡トラップ３によって不活性冷媒上からその気泡１
７を取り除く処理が行われ、上記ポンプ４へと供給さ
れ、以降上記のルートを通って再び冷却モジュール２へ
と供給され、発熱部品１６の浸漬冷却が行われる。尚、
冷却モジュール２の外部に位置する気泡トラップ３とポ
ンプ４および熱交換器５は全て配管６によって接続され
ている。本発明においては、上記の構成に加え、冷却モ
ジュール２の基板保持部分と対向する側に不活性冷媒に
対して振動を与える振動台１２を設け、Ｙ方向に自由に
この振動台１２を移動できるよう、冷却モジュール２に
対してベローズ１５によって支持するようにしている。
更に、この振動台１２を支持する条件から冷却モジュー
ル２に対して鉛直方向に設ける。そして、前記したポン
プ４と冷却モジュール２内の動圧を検出するために、そ
れぞれに圧力センサ１０，１１を設けている。この圧力
センサ１０，１１を取りつける位置は、冷却モジュール
２の場合はできるだけ排出側に設けることが望ましく、
またポンプ４の場合も排出側に設けることが望ましい。
それぞれの圧力センサ１０，１１からそれぞれの動圧を
検出し、検出回路７へとその信号を供給する。この検出
回路７にて図３の点線にして示すように、その検出され
た動圧から冷却モジュール２の動圧とポンプ４の動圧と
との比が最も大きいところに対する（共振）周波数ｆn
を求める。そして、図４に示すように、この求められた
共振周波数ｆn に対するポンプ４および冷却モジュール
２の動圧波形を解析する。図４においては、同図（ａ）
がポンプ４の動圧波形を示すものであって、縦軸ｐが動
圧波形の大きさを示し、横軸は時間を示しｐo は動圧に
変化が生じていない時点を示す。また同図（ｂ）は冷却
モジュール２の動圧波形を示すものであって、縦軸ｙが
動圧波形の大きさを示し、横軸は時間を示しｙstは動圧
に変化が生じていない時点を示す。上記にて求めた共振
周波数ｆn の振幅比は最も大きいため、検出回路７にて
解析したポンプ４および冷却モジュール２の動圧波形図
４の点線で示すように位相がマッチしその差が大きいも
のとなる。この差によって発熱部品１６および基板１に
ダメージが生ずるため、ポンプ４および冷却モジュール
２の動圧波形の位相をずらすことにより、その差を軽減
することができる。このため本発明においては、検出回
路７にて解析した動圧波形を制御回路８へと供給し、こ
の制御回路８によってポンプ４と冷却モジュール２の動
圧波形の位相をずらす（好ましくは波形の振幅差が最も
小さくなるように逆位相にすることが望ましい）制御が
行われる。具体的には冷却モジュール２に設けた振動台
１２をＹ方向に移動させる移動量および移動時間を求め
る。ポンプ４と冷却モジュール２の動圧波形を逆位相に
する移動量および移動時間が求められると、それが加振
装置９へと送られ軸９ａを介して設定された量および時
間、振動台が振動する。振動台１２が振動すると、その
振動面１２ａによって冷却モジュール２内の不活性冷媒
に振動が伝わり、この振動によって不活性冷媒の動圧に
変化が生ずる。従って、図３の同一共振位置において
も、点線で示したものより実線に示したものがその振幅
比が小さくなり、発熱部品１６および基板１に対しての
ダメージが軽減される。
乃至図４を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施
例を示す図である。図２は基板および冷却モジュールの
断面図である。図３は冷却モジュール内動圧の周波数応
答を示す図である。図４は共振周波数ｆn での波形を示
す図である。尚、図１および図２において同一符号を付
したものは同一対象物をそれぞれ示すものである。図１
に示すように、基板１上のＬＳＩ等の発熱部品を浸漬冷
却するフロリナート等の不活性冷媒を供給するシステム
として、冷却モジュール２に強制的に不活性冷媒の循環
を行わせるポンプ４から排出され予め定められた温度ま
でその不活性冷媒の温度を下げる空冷の熱交換器５を通
る。熱交換器５を通って冷却された不活性冷媒は、冷却
モジュール２の供給側接続部品１３を介してその冷却モ
ジュール２内部に供給され、図２に示す如く基板１上に
実装されたＬＳＩ等の発熱部品１６を浸漬冷却する。
尚、冷却モジュール２は基板１を支持する構成としては
フランジ１８を用いることによりその支持が行われる。
この発熱部品１６を浸漬冷却するに当たり、その熱を奪
う際、不活性冷媒が沸騰し気泡１７が発生する。発熱部
品１６の熱を奪い温まった不活性冷媒は冷却する際に発
生した気泡１７と共に排出側の接続部品１４を介して冷
却モジュール２の外部へと排出される。気泡１７を含ん
だ不活性冷媒は、冷却モジュール２の排出側に設けられ
た気泡トラップ３によって不活性冷媒上からその気泡１
７を取り除く処理が行われ、上記ポンプ４へと供給さ
れ、以降上記のルートを通って再び冷却モジュール２へ
と供給され、発熱部品１６の浸漬冷却が行われる。尚、
冷却モジュール２の外部に位置する気泡トラップ３とポ
ンプ４および熱交換器５は全て配管６によって接続され
ている。本発明においては、上記の構成に加え、冷却モ
ジュール２の基板保持部分と対向する側に不活性冷媒に
対して振動を与える振動台１２を設け、Ｙ方向に自由に
この振動台１２を移動できるよう、冷却モジュール２に
対してベローズ１５によって支持するようにしている。
更に、この振動台１２を支持する条件から冷却モジュー
ル２に対して鉛直方向に設ける。そして、前記したポン
プ４と冷却モジュール２内の動圧を検出するために、そ
れぞれに圧力センサ１０，１１を設けている。この圧力
センサ１０，１１を取りつける位置は、冷却モジュール
２の場合はできるだけ排出側に設けることが望ましく、
またポンプ４の場合も排出側に設けることが望ましい。
それぞれの圧力センサ１０，１１からそれぞれの動圧を
検出し、検出回路７へとその信号を供給する。この検出
回路７にて図３の点線にして示すように、その検出され
た動圧から冷却モジュール２の動圧とポンプ４の動圧と
との比が最も大きいところに対する（共振）周波数ｆn
を求める。そして、図４に示すように、この求められた
共振周波数ｆn に対するポンプ４および冷却モジュール
２の動圧波形を解析する。図４においては、同図（ａ）
がポンプ４の動圧波形を示すものであって、縦軸ｐが動
圧波形の大きさを示し、横軸は時間を示しｐo は動圧に
変化が生じていない時点を示す。また同図（ｂ）は冷却
モジュール２の動圧波形を示すものであって、縦軸ｙが
動圧波形の大きさを示し、横軸は時間を示しｙstは動圧
に変化が生じていない時点を示す。上記にて求めた共振
周波数ｆn の振幅比は最も大きいため、検出回路７にて
解析したポンプ４および冷却モジュール２の動圧波形図
４の点線で示すように位相がマッチしその差が大きいも
のとなる。この差によって発熱部品１６および基板１に
ダメージが生ずるため、ポンプ４および冷却モジュール
２の動圧波形の位相をずらすことにより、その差を軽減
することができる。このため本発明においては、検出回
路７にて解析した動圧波形を制御回路８へと供給し、こ
の制御回路８によってポンプ４と冷却モジュール２の動
圧波形の位相をずらす（好ましくは波形の振幅差が最も
小さくなるように逆位相にすることが望ましい）制御が
行われる。具体的には冷却モジュール２に設けた振動台
１２をＹ方向に移動させる移動量および移動時間を求め
る。ポンプ４と冷却モジュール２の動圧波形を逆位相に
する移動量および移動時間が求められると、それが加振
装置９へと送られ軸９ａを介して設定された量および時
間、振動台が振動する。振動台１２が振動すると、その
振動面１２ａによって冷却モジュール２内の不活性冷媒
に振動が伝わり、この振動によって不活性冷媒の動圧に
変化が生ずる。従って、図３の同一共振位置において
も、点線で示したものより実線に示したものがその振幅
比が小さくなり、発熱部品１６および基板１に対しての
ダメージが軽減される。
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
冷媒圧力変動（流体振動）による発熱部品および基板へ
のダメージが軽減され、冷却モジュールを含む冷却シス
テムの信頼性が向上する。
冷媒圧力変動（流体振動）による発熱部品および基板へ
のダメージが軽減され、冷却モジュールを含む冷却シス
テムの信頼性が向上する。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】基板及び冷却モジュールの断面図である。
【図３】冷却モジュール内動圧の周波数応答を示す図で
ある。
ある。
【図４】共振周波数ｆn での波形を示す図である。
【図５】従来例を示す図である。
【図６】基板及び冷却モジュールの断面図である。
１ 基板， ２ 冷却モジュー
ル，３ 気泡トラップ， ４ ポンプ，７ 検出回路，
８ 制御回路，１０，１４ 圧力セ
ンサ， １２ 振動台
ル，３ 気泡トラップ， ４ ポンプ，７ 検出回路，
８ 制御回路，１０，１４ 圧力セ
ンサ， １２ 振動台
Claims (1)
- 【請求項１】 発熱部品を有する冷却モジュール（２）
にポンプ（４）から排出される冷媒を供給して、当該発
熱部品の浸漬冷却を行う冷却システムにおいて、前記冷
却モジュール（２）および前記ポンプ（４）内にそれぞ
れ設けられる圧力センサ（１１，１０）と、該２つの圧
力センサ（１１，１０）から最も動圧振幅比の大きい共
振周波数を検出する検出回路（７）と、該検出回路
（７）からの出力に応じて、該冷却モジュール（２）を
振動させる手段（１２）とを設けたことを特徴とする冷
却システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041924A JP2776994B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041924A JP2776994B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 冷却システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279098A JPH04279098A (ja) | 1992-10-05 |
| JP2776994B2 true JP2776994B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12621795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3041924A Expired - Fee Related JP2776994B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 冷却システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776994B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW558611B (en) * | 2001-07-18 | 2003-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Small pump, cooling system and portable equipment |
| JP5459594B2 (ja) * | 2009-08-20 | 2014-04-02 | 日本電気株式会社 | エネルギ変換機構、沸騰冷却器及び電子機器 |
| KR20130124789A (ko) * | 2012-05-07 | 2013-11-15 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량의 냉각계 수위 감지 장치 및 방법 |
| WO2018051501A1 (ja) | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 富士通株式会社 | 液浸槽および液浸槽を有する装置 |
| JP6217835B1 (ja) * | 2016-09-16 | 2017-10-25 | 富士通株式会社 | 液浸冷却装置 |
| JP6237942B1 (ja) * | 2017-01-30 | 2017-11-29 | 富士通株式会社 | 液浸冷却装置 |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP3041924A patent/JP2776994B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04279098A (ja) | 1992-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980421 |
|
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