JP6217746B2 - 冷却システム及び電子機器 - Google Patents

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    • H05K7/20809Liquid cooling with phase change within server blades for removing heat from heat source

Description

本願の開示する技術は、冷却システム及び電子機器に関する。
従来、外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる放熱部と、放熱部に接続され、発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱部とを備えた冷却システムがある。このような冷却システムでは、受熱部と放熱部とを循環する冷媒が受熱と放熱とを繰り返すことにより、発熱体が冷却される。
特開2002−168547号公報 特開2012−42115号公報
ところで、このような冷却システムでは、複数の発熱体の各々に受熱部が用いられると共に、この複数の受熱部が一つの放熱部に対して直列に接続される場合がある。
しかしながら、このように複数の受熱部が一つの放熱部に対して直列に接続される場合、下流側の受熱部には、上流側の受熱部を経由した冷媒が供給される。従って、この下流側の受熱部に供給された冷媒が上流側の受熱部で得た熱を含んでいるため、下流側の受熱部における冷却性能が低下する虞がある。
そこで、複数の受熱部に供給される冷媒の温度を等しくするために、複数の受熱部が放熱部に対して並列に接続されることが考えられる。ところが、このように複数の受熱部が放熱部に対して並列に接続されると、複数の発熱体の発熱量が異なる場合には、複数の受熱部の温度が異なることにより、複数の受熱部の内部圧力に差が生じる。
このように複数の受熱部の内部圧力に差が生じると、内部圧力の低い受熱部には冷媒が供給されやすくなり、内部圧力の高い受熱部には冷媒が供給されにくくなる。このため、複数の発熱体の発熱量が異なる場合には、複数の受熱部に供給される冷媒の量に差が生じ、ひいては、複数の発熱体に対する冷却性能が低下する虞がある。
本願の開示技術は、一つの側面として、複数の発熱体に対する冷却性能を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本願の開示する技術によれば、放熱部と、複数の受熱部と、バイパス部とを備えた冷却システムが提供される。放熱部は、外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる。複数の受熱部は、放熱部に対して並列に接続され、それぞれ発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる。複数の受熱部は、冷媒が供給される空間部と、空間部を覆う天壁部とを有する。バイパス部は、複数の受熱部のうちの少なくとも一の受熱部と他の受熱部との天壁部間を連結している。
本願の開示する冷却システムによれば、複数の発熱体に対する冷却性能を向上させることができる。
第一実施形態に係る冷却システムを搭載した電子機器の斜視図である。 第一実施形態に係る冷却システムの平面図である。 第二実施形態に係る冷却システムの平面図である。 図3に示される冷却システムの側面図である。 第三実施形態に係る冷却システムの平面図である。 第四実施形態に係る冷却システムの平面図である。 第五実施形態に係る冷却システムの平面図である。 図7に示される蒸発器の平面断面図である。 第六実施形態に係る冷却システムの平面図である。
[第一実施形態]
はじめに、本願の開示する技術の第一実施形態について説明する。
図1に示されるように、電子機器10は、ラック12と、回路ユニット14と、冷却システム20を備えている。回路ユニット14及び冷却システム20は、扁平箱型のラック12に収容されている。
回路ユニット14は、図2に示されるように、平面視にて長方形状の基板21を有している。この基板21の上には、複数の発熱体22A,22Bが実装されている。第一実施形態では、一例として、発熱体の数が二つとされている。複数の発熱体22A,22Bは、例えば、CPU(Central Processing Unit)や電源モジュールなどの発熱する部品である。この複数の発熱体22A,22Bは、基板21の所定の方向(一例として、基板21の長手方向であるX方向)に並んで配置されている。
冷却システム20は、複数のファン24と、凝縮器26と、一対の蒸発器28A,28Bと、送り管30と、戻り管32と、循環ポンプ34と、バイパス管36とを備えている。
複数のファン24は、基板21の上に設けられている。この複数のファン24は、基板21の平面視にて複数の発熱体22A,22Bが並ぶ方向と直交する方向(Y方向)に並んでいる。この複数のファン24が駆動すると、上述の複数の発熱体22A,22Bの並ぶ方向に冷却風Wの流れが形成される。
凝縮器26は、略直方体状に形成されており、複数のファン24が並ぶ方向を長手方向として配置されている。この凝縮器26は、複数のファン24に隣接して設けられると共に、複数の発熱体22A,22Bと複数のファン24との間に配置されている。この凝縮器26は、気化した冷媒が供給される配管と、この配管に設けられた複数の放熱フィンを有している。複数の放熱フィンの間には、冷却風Wの流れの方向に貫通する通風路が形成されている。気化した冷媒(気相の作動液)が凝縮器26に供給されると、この凝縮器26において冷媒が冷却風Wとの熱交換によって凝縮される。なお、凝縮器26は、外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる放熱部の一例であり、冷却風Wは、外部流体の一例である。
一対の蒸発器28A,28Bは、それぞれ発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱部(受熱器)の一例であり、互いに独立している。この一対の蒸発器28A,28Bは、複数の発熱体22A,22Bの各々の上に固定されており、この複数の発熱体22A,22Bの各々と熱的に接触している。各蒸発器28A,28Bの内部には、凝縮された冷媒が供給される空間部が設けられている。この一対の蒸発器28A,28Bは、互いに同一の構成とされている。各蒸発器28A,28Bに液化した冷媒(液相の作動液)が供給されると、各蒸発器28A,28Bにおいて冷媒が発熱体22A,22Bの発する熱で気化される。
送り管30は、送り管本体40と、一対の接続管42A,42Bを有している。送り管本体40の一端は、凝縮器26の出口に接続されている。一対の接続管42A,42Bの一端は、送り管本体40の他端側にそれぞれ接続されており、一対の接続管42A,42Bの他端は、蒸発器28A,28Bの天壁部にそれぞれ接続されている。
戻り管32は、戻り管本体44と、一対の接続管46A,46Bを有している。戻り管本体44の一端は、凝縮器26の入口に接続されている。一対の接続管46A,46Bの一端は、戻り管本体44の他端側にそれぞれ接続されており、一対の接続管46A,46Bの他端は、蒸発器28A,28Bの天壁部にそれぞれ接続されている。そして、この送り管30及び戻り管32により、一対の蒸発器28A,28Bは、凝縮器26に対して並列に接続されている。
循環ポンプ34は、送り管本体40に設けられている。この循環ポンプ34が駆動すると、凝縮器26から送り管30を通じて一対の蒸発器28A,28Bに冷媒が供給されると共に、この一対の蒸発器28A,28Bから戻り管32を通じて凝縮器26に冷媒が供給される。
バイパス管36は、バイパス部の一例である。このバイパス管36の両端は、一対の蒸発器28A,28Bの天壁部にそれぞれ接続されている。一対の蒸発器28A,28Bの内部に設けられた空間部は、このバイパス管36により連通されている。
次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。
第一実施形態に係る冷却システム20では、複数のファン24が駆動すると、複数の発熱体22A,22Bの並ぶ方向に冷却風Wの流れが形成され、複数の発熱体22A,22B及び凝縮器26に冷却風Wが供給される。また、循環ポンプ34が駆動すると、凝縮器26から送り管30を通じて一対の蒸発器28A,28Bに冷媒が供給される。各蒸発器28A,28Bでは、冷媒が発熱体22A,22Bの発する熱で気化される(冷媒が受熱する)。また、循環ポンプ34の駆動により、一対の蒸発器28A,28Bから戻り管32を通じて凝縮器26に冷媒が供給される。凝縮器26では、冷媒が冷却風Wとの熱交換によって凝縮される(冷媒が放熱する)。
ここで、複数の発熱体22A,22Bの動作状況により、複数の発熱体22A,22Bの発熱量が異なる場合がある。複数の発熱体22A,22Bの発熱量が異なると、複数の蒸発器28A,28Bの温度が異なることにより、複数の蒸発器28A,28Bの内部圧力に差が生じることになる。
ところが、第一実施形態に係る冷却システム20によれば、一対の蒸発器28A,28Bは、バイパス管36により連結されている。従って、複数の発熱体22A,22Bの発熱量が異なることにより、一対の蒸発器28A,28Bの内部圧力に差が生じても、内部圧力の高い蒸発器から内部圧力の低い蒸発器へバイパス管36を通じて圧力が解放される。
これにより、複数の発熱体22A,22Bの発熱量が異なる場合でも、一対の蒸発器28A,28Bに供給される冷媒の量に差が生じることを抑制することができる。この結果、複数の発熱体22A,22Bをそれぞれ効果的に冷却することができるので、複数の発熱体22A,22Bに対する冷却性能を向上させることができる。
また、バイパス管36を追加するという簡単な構成により、一対の蒸発器28A,28Bにおける内部圧力の差を解消させることができるので、コストダウンを図ることができる。
また、一対の蒸発器28A,28Bは、互いに独立している。従って、複数の発熱体22A,22Bの配置位置が制約を受けることを抑制することができるので、複数の発熱体22A,22Bやその他の実装部品を基板21に効率良く実装することができる。
なお、凝縮器26には、外部流体の一例である冷却風Wが供給されていた。しかしながら、凝縮器26には、冷却風W以外の外部流体が供給されても良い。
[第二実施形態]
次に、本願の開示する技術の第二実施形態について説明する。
図3,図4に示される第二実施形態に係る冷却システム50では、上述の第一実施形態に係る冷却システム20(図2参照)に対して次のように構成が変更されている。
つまり、第二実施形態に係る冷却システム50からは、上述の循環ポンプ34(図2参照)が省かれている。また、図4に示されるように、凝縮器26は、一対の蒸発器28A,28Bよりも鉛直方向(Z方向)の高さが高い位置に配置されている。送り管本体40及び戻り管本体44は、凝縮器26側に向かうに従って鉛直方向上側に向かうように水平方向(X方向)に対して傾斜している。戻り管32と凝縮器26との接続部52は、送り管30と凝縮器26との接続部54よりも鉛直方向の高さが高い位置に設けられている。
そして、この第二実施形態に係る冷却システム50では、凝縮器26にて凝縮された冷媒は、重力により送り管30を通じて一対の蒸発器28A,28Bに供給される。また、一対の蒸発器28A,28Bにて気化された冷媒は、戻り管32を通じて凝縮器26に還元される。
この第二実施形態に係る冷却システム50によっても、一対の蒸発器28A,28Bの内部圧力に差が生じた場合には、内部圧力の高い蒸発器から内部圧力の低い蒸発器へバイパス管36を通じて圧力が解放される。
これにより、複数の発熱体22A,22Bの発熱量が異なる場合でも、一対の蒸発器28A,28Bに供給される冷媒の量に差が生じることを抑制することができる。この結果、複数の発熱体22A,22Bをそれぞれ効果的に冷却することができるので、複数の発熱体22A,22Bに対する冷却性能を向上させることができる。
また、この第二実施形態に係る冷却システム50によれば、循環ポンプが不要であるので、コストダウンを図ることができる。
[第三実施形態]
次に、本願の開示する技術の第三実施形態について説明する。
図5に示される第三実施形態に係る冷却システム60では、上述の第一実施形態に係る冷却システム20(図2参照)に対して次のように構成が変更されている。
つまり、この第三実施形態に係る冷却システム60では、一例として、三つの発熱体22A〜22Cが用いられている。この三つの発熱体22A〜22Cは、基板21の所定の方向(一例として、基板21の長手方向であるX方向)に並んで配置されている。また、この第三実施形態に係る冷却システム60では、三つの発熱体22A〜22Cに対応して三つの蒸発器28A〜28Cが用いられている。
この三つの蒸発器28A〜28Cは、それぞれ発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱部(受熱器)の一例であり、互いに独立している。この三つの蒸発器28A〜28Cは、複数の発熱体22A〜22Cの各々の上に固定されており、この複数の発熱体22A〜22Cの各々と熱的に接触している。この三つの蒸発器28A〜28Cは、上述の第一実施形態における蒸発器28A,28Bと同様の構成であり、互いに同一の構成とされている。
送り管30は、三つの接続管42A〜42Cを有している。各接続管42A〜42Cの一端は、送り管本体40にそれぞれ接続されており、各接続管42A〜42Cの他端は、蒸発器28A〜28Cの天壁部にそれぞれ接続されている。
同様に、戻り管32は、三つの接続管46A〜46Cを有している。各接続管46A〜46Cの一端は、戻り管本体44にそれぞれ接続されており、各接続管46A〜46Cの他端は、蒸発器28A〜28Cの天壁部にそれぞれ接続されている。そして、この送り管30及び戻り管32により、三つの蒸発器28A〜28Cは、凝縮器26に対して並列に接続されている。
また、この第三実施形態に係る冷却システム60では、一対のバイパス管36A,36Bが用いられている。この一対のバイパス管36A,36Bは、バイパス部の一例である。一方のバイパス管36Aは、一方の端側に配置された蒸発器28Aと中央の蒸発器28Bとを連結しており、他方のバイパス管36Bは、他方の端側に配置された蒸発器28Cと中央の蒸発器28Bとを連結している。
そして、この第三実施形態に係る冷却システム60によっても、複数の蒸発器28A〜28Cの内部圧力に差が生じた場合には、内部圧力の高い蒸発器から内部圧力の低い蒸発器へバイパス管36A,36Bのいずれかを通じて圧力が解放される。
これにより、複数の発熱体22A〜22Cの発熱量が異なる場合でも、複数の蒸発器28A〜28Cに供給される冷媒の量に差が生じることを抑制することができる。この結果、複数の発熱体22A〜22Cをそれぞれ効果的に冷却することができるので、複数の発熱体22A〜22Cに対する冷却性能を向上させることができる。
また、この第三実施形態に係る冷却システム60によれば、各バイパス管36A,36Bは、複数の蒸発器28A〜28Cのうち隣り合う蒸発器同士をそれぞれ連結している。従って、各バイパス管36A,36Bの長さが短くて済むので、バイパス管36A,36Bによる接続構造を簡素化することができる。
なお、この第三実施形態において、冷却システム60は、上述の第二実施形態と同様に循環ポンプが省かれた構成とされていても良い。
また、各蒸発器28A〜28Cは、他の二つの蒸発器とそれぞれバイパス管を介して連結されていても良い。つまり、蒸発器28A,28B同士及び蒸発器28B,28C同士がそれぞれバイパス管36A,36Bを介してそれぞれ連結されることに加え、蒸発器28A,28C同士がバイパス管を介して連結されても良い。このように構成されると、各蒸発器28A〜28Cが、いずれも他の二つの蒸発器とそれぞれバイパス管を介して連結される。従って、上述の如く隣り合う蒸発器28A,28B同士及び蒸発器28B,28C同士がそれぞれバイパス管36A,36Bを介して連結される場合に比して、複数の蒸発器28A〜28Cにおける内部圧力の差をより円滑に解消することができる。
[第四実施形態]
次に、本願の開示する技術の第四実施形態について説明する。
図6に示される第四実施形態に係る冷却システム70では、上述の第一実施形態に係る冷却システム20(図2参照)に対して次のように構成が変更されている。
つまり、この第四実施形態に係る冷却システム70では、一例として、四つの発熱体22A〜22Dが用いられている。この四つの発熱体22A〜22Dは、一例として、基板21の長手方向(X方向)及び短手方向(Y方向)の二方向に配列されている。また、この第四実施形態に係る冷却システム70では、四つの発熱体22A〜22Dに対応して四つの蒸発器28A〜28Dが用いられている。
この四つの蒸発器28A〜28Dは、それぞれ発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱部(受熱器)の一例であり、互いに独立している。この四つの蒸発器28A〜28Dは、複数の発熱体22A〜22Dの各々の上に固定されており、この複数の発熱体22A〜22Dの各々と熱的に接触している。この四つの蒸発器28A〜28Dは、上述の第一実施形態における蒸発器28A,28Bと同様の構成であり、互いに同一の構成とされている。
送り管30は、凝縮器26に接続された送り管本体40と、この送り管本体40から分岐された一対の送り管分岐部72A,72Bとを有している。一方の送り管分岐部72Aの先端側には、一対の接続管42A,42Bが設けられており、他方の送り管分岐部72Bの先端側には、一対の接続管42C,42Dが設けられている。各接続管42A〜42Dの先端部は、蒸発器28A〜28Dの天壁部にそれぞれ接続されている。
同様に、戻り管32は、凝縮器26に接続された戻り管本体44と、この戻り管本体44から分岐された一対の戻り管分岐部74A,74Bとを有している。一方の戻り管分岐部74Aの先端側には、一対の接続管46A,46Bが設けられており、他方の戻り管分岐部74Bの先端側には、一対の接続管46C,46Dが設けられている。各接続管46A〜46Dの先端部は、蒸発器28A〜28Dの天壁部にそれぞれ接続されている。そして、この送り管30及び戻り管32により、四つの蒸発器28A〜28Dは、凝縮器26に対して並列に接続されている。
また、この第四実施形態に係る冷却システム70では、三つのバイパス管36A〜36Cが用いられている。この三つのバイパス管36A〜36Cは、バイパス部の一例である。バイパス管36Aは、隣り合う蒸発器28A,28B同士を連結しており、バイパス管36Bは、隣り合う蒸発器28A,28C同士を連結している。また、バイパス管36Cは、隣り合う蒸発器28C,28D同士を連結している。
そして、この第四実施形態に係る冷却システム70によっても、複数の蒸発器28A〜28Dの内部圧力に差が生じた場合には、内部圧力の高い蒸発器から内部圧力の低い蒸発器へバイパス管36A〜36Cのいずれかを通じて圧力が解放される。
これにより、複数の発熱体22A〜22Dの発熱量が異なる場合でも、複数の蒸発器28A〜28Dに供給される冷媒の量に差が生じることを抑制することができる。この結果、複数の発熱体22A〜22Dをそれぞれ効果的に冷却することができるので、複数の発熱体22A〜22Dに対する冷却性能を向上させることができる。
また、この第四実施形態に係る冷却システム70によれば、各バイパス管36A〜36Cは、複数の蒸発器28A〜28Dのうち隣り合う蒸発器同士をそれぞれ連結している。従って、各バイパス管36A〜36Cの長さが短くて済むので、バイパス管36A〜36Cによる接続構造を簡素化することができる。
なお、この第四実施形態において、冷却システム70は、上述の第二実施形態と同様に循環ポンプが省かれた構成とされていても良い。
また、蒸発器28Bと蒸発器28Dとは、バイパス管を介して連結されていても良い。このように構成されていると、複数の蒸発器28A〜28Dのうち全ての隣り合う蒸発器同士がバイパス管を介して連結されるので、複数の蒸発器28A〜28Dにおける内部圧力の差をより円滑に解消することができる。
また、この第四実施形態において、複数の蒸発器の数は、五つ以上とされていても良い。また、この場合に、複数の蒸発器のうち少なくとも一の蒸発器は、複数の蒸発器のうち少なくとも他の二つの蒸発器とそれぞれバイパス管を介して連結されていても良い。
[第五実施形態]
次に、本願の開示する技術の第五実施形態について説明する。
第五実施形態は、参考例である。
図7に示される第五実施形態に係る冷却システム80では、上述の第四実施形態に係る冷却システム70(図6参照)に対して次のように構成が変更されている。
つまり、この第五実施形態に係る冷却システム80では、一つの蒸発器82が用いられている。この蒸発器は、受熱器の一例である。図8に示されるように、この蒸発器82の内部には、平面視にて十字状の仕切壁84が設けられている。そして、この蒸発器82の内部には、仕切壁84により区画された四つの蒸発室88A〜88Dが形成されている。
この蒸発室88A〜88Dは、それぞれ発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱部(受熱室)の一例である。複数の蒸発室88A〜88Dは、複数の発熱体22A〜22Dの各々の上に設けられており、この複数の発熱体22A〜22Dの各々と熱的に接触している。この四つの蒸発室88A〜88Dは、互いに同一の構成とされている。各蒸発室88A〜88Dに液化した冷媒が供給されると、この蒸発室88A〜88Dにおいて冷媒が発熱体22A〜22Dの発する熱で気化される。
また、仕切壁84には、複数の開口部86A〜86Dが設けられている。開口部86Aは、隣り合う蒸発室88A,88B同士を連通しており、開口部86Bは、隣り合う蒸発室88B,88D同士を連通している。また、開口部86Cは、隣り合う蒸発室88A,88C同士を連通しており、開口部86Dは、隣り合う蒸発室88C,88D同士を連通している。この開口部86A〜86Dは、バイパス部の一例である。
また、図7に示されるように、送り管30に設けられた各接続管42A〜42Dの先端部、及び、戻り管32に設けられた各接続管46A〜46Dの先端部は、蒸発室88A〜88Dの天壁部にそれぞれ接続されている。そして、この送り管30及び戻り管32により、四つの蒸発室88A〜88Dは、凝縮器26に対して並列に接続されている。
この第五実施形態に係る冷却システム80によれば、複数の蒸発室88A〜88Dのうち隣り合う蒸発室は、開口部86A〜86Dにより連結(連通)されている。従って、複数の発熱体22A〜22Dの発熱量が異なることにより、複数の蒸発室88A〜88Dの内部圧力に差が生じても、内部圧力の高い蒸発室から内部圧力の低い蒸発室へ開口部86A〜86Dのいずれかを通じて圧力が解放される。
これにより、複数の発熱体22A〜22Dの発熱量が異なる場合でも、複数の蒸発室88A〜88Dに供給される冷媒の量に差が生じることを抑制することができる。この結果、複数の発熱体22A〜22Dをそれぞれ効果的に冷却することができるので、複数の発熱体22A〜22Dに対する冷却性能を向上させることができる。
また、この第五実施形態に係る冷却システム80によれば、複数の発熱体22A〜22Dを一つの蒸発器82で冷却することができる。従って、部品点数を削減することができるので、コストダウンを図ることができる。
また、各蒸発室88A〜88Dは、他の二つの蒸発室と連通されているので、複数の蒸発室88A〜88Dにおける内部圧力の差をより円滑に解消することができる。
また、四つの蒸発室88A〜88Dを連結するために、仕切壁84に形成された開口部86A〜86Dが用いられている。従って、例えば、バイパス管を用いる場合に比して、蒸発器82Aの内部構造を簡素化することができるので、蒸発器82のコストダウンを図ることができる。
なお、この第五実施形態において、冷却システム80は、上述の第二実施形態と同様に循環ポンプが省かれた構成とされていても良い。
また、この第五実施形態において、複数の蒸発室の数は、五つ以上とされていても良い。また、この場合に、複数の蒸発室のうち少なくとも一の蒸発室は、複数の蒸発室のうち少なくとも他の二つの蒸発室とそれぞれ開口部を介して連結されていても良い。
また、この第五実施形態において、複数の蒸発室88A〜88Dのうち全ての隣り合う受熱部同士が開口部86A〜86Dにより連通されるのではなく、複数の蒸発室88A〜88Dのうちいずれか隣り合う受熱部同士は、連通されていなくても良い。
[第六実施形態]
次に、本願の開示する技術の第六実施形態について説明する。
図9に示される第六実施形態に係る冷却システム90では、上述の第五実施形態に係る冷却システム80(図7,図8参照)に対して次のように構成が変更されている。
つまり、この第六実施形態に係る冷却システム90では、送り管100及び戻り管102が用いられている。この送り管100及び戻り管102は、いずれも分岐の無い連続した形状(一筆書き状)となっている。
すなわち、送り管100の一端は、凝縮器26の出口に接続されている。また、この送り管100の他端側には、複数の折れ曲がり部104A〜104Cが形成されている。
折れ曲がり部104Aは、基板21の短手方向に沿って延びており、隣り合う蒸発室88Aと蒸発室88Cとに跨って設けられている。また、折れ曲がり部104Bは、基板21の長手方向に沿って延びており、隣り合う蒸発室88Cと蒸発室88Dとに跨って設けられている。さらに、折れ曲がり部104Cは、基板21の短手方向に沿って延びており、隣り合う蒸発室88Bと蒸発室88Dとに跨って設けられている。
また、折れ曲がり部104Aの一端は、接続部106Aを介して蒸発室88Aと接続されており、折れ曲がり部104Aの他端は、接続部106Cを介して蒸発室88Cと接続されている。同様に、折れ曲がり部104Cの一端は、接続部106Bを介して蒸発室88Bと接続されており、折れ曲がり部104Cの他端は、接続部106Dを介して蒸発室88Dと接続されている。そして、このようにして、送り管100は、長さ方向の一方側から他方側に向かうに従って複数の蒸発室88A〜88Dと順に接続されている。
一方、戻り管102の一端は、凝縮器26の入口に接続されている。また、この戻り管102の他端側には、複数の折れ曲がり部108A〜108Cが形成されている。
折れ曲がり部108Aは、基板21の短手方向に沿って延びており、隣り合う蒸発室88Aと蒸発室88Cとに跨って設けられている。また、折れ曲がり部108Bは、基板21の長手方向に沿って延びており、隣り合う蒸発室88Cと蒸発室88Dとに跨って設けられている。さらに、折れ曲がり部108Cは、基板21の短手方向に沿って延びており、隣り合う蒸発室88Bと蒸発室88Dとに跨って設けられている。
また、折れ曲がり部108Aの一端は、接続部110Aを介して蒸発室88Aと接続されており、折れ曲がり部108Aの他端は、接続部110Cを介して蒸発室88Cと接続されている。同様に、折れ曲がり部108Cの一端は、接続部110Bを介して蒸発室88Bと接続されており、折れ曲がり部108Cの他端は、接続部110Dを介して蒸発室88Dと接続されている。そして、このようにして、戻り管102は、長さ方向の一方側から他方側に向かうに従って複数の蒸発室88A〜88Dと順に接続されている。また、この送り管100及び戻り管102により、四つの蒸発室88A〜88Dは、凝縮器26に対して並列に接続されている。
そして、この第六実施形態に係る冷却システム90によっても、複数の蒸発室88A〜88Dの内部圧力に差が生じた場合には、内部圧力の高い蒸発室から内部圧力の低い蒸発室へ開口部86A〜86Dのいずれかを通じて圧力が解放される。
これにより、複数の発熱体22A〜22Dの発熱量が異なる場合でも、複数の蒸発室88A〜88Dに供給される冷媒の量に差が生じることを抑制することができる。この結果、複数の発熱体22A〜22Dをそれぞれ効果的に冷却することができるので、複数の発熱体22A〜22Dに対する冷却性能を向上させることができる。
また、送り管100及び戻り管102は、それぞれ長さ方向の一方側から他方側に向かうに従って複数の蒸発室と順に接続されている。従って、送り管100及び戻り管102がそれぞれ分岐部を有する場合に比して、送り管100及び戻り管102の構成を簡素化することができる。
なお、この第六実施形態において、冷却システム90は、上述の第二実施形態と同様に循環ポンプが省かれた構成とされていても良い。
また、この第六実施形態において、複数の蒸発室の数は、五つ以上とされていても良い。また、この場合に、複数の蒸発室のうち少なくとも一の蒸発室は、複数の蒸発室のうち少なくとも他の二つの蒸発室とそれぞれ開口部を介して連結されていても良い。
また、この第六実施形態において、複数の蒸発室88A〜88Dの代わりに、上述の第四実施形態のように、独立した複数の蒸発器28A〜28Dが用いられても良い。また、この場合に、複数の蒸発器28A〜28Dの連結にバイパス管が用いられても良い。
また、上記第一乃至第六実施形態において、冷却システムは、気化した冷媒を外部流体との熱交換によって凝縮させる凝縮部と、発熱体の発する熱で冷媒を気化させる複数の蒸発部とを備え、潜熱を利用した系とされていた。
しかしながら、上記第一乃至第六実施形態において、冷却システムは、外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる放熱部と、発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる受熱部とを備え、顕熱を利用した系とされていても良い。
以上、本願の開示する技術の一例について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

Claims (7)

  1. 外部流体との熱交換によって冷媒から熱を放出させる放熱部と、
    前記放熱部に対して並列に接続され、それぞれ発熱体の発する熱を冷媒に吸収させる複数の受熱部と、
    を備え、
    前記複数の受熱部は、前記冷媒が供給される空間部と、前記空間部を覆う天壁部とを有し、
    前記複数の受熱部のうちの少なくとも一の受熱部と他の受熱部との前記天壁部間は、バイパス部によって連結されている、
    冷却システム。
  2. 前記バイパス部は、バイパス管である、
    請求項1に記載の冷却システム。
  3. 前記複数の受熱部は、三つ以上の受熱部を有し、
    前記複数の受熱部のうち少なくとも一の受熱部は、前記複数の受熱部のうち少なくとも他の二つの受熱部とそれぞれ前記バイパス部を介して連結されている、
    請求項1又は請求項2に記載の冷却システム。
  4. 前記バイパス部は、前記複数の受熱部のうち少なくともいずれか隣り合う受熱部同士を連結している、
    請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷却システム。
  5. 前記複数の受熱部は、送り管及び戻り管を介して前記放熱部に対して並列に接続され、
    前記送り管は、前記放熱部に接続された送り管本体と、前記送り管本体から分岐され前記複数の受熱部の各々に接続された複数の送り管分岐部とを有し、
    前記戻り管は、前記放熱部に接続された戻り管本体と、前記戻り管本体から分岐され前記複数の受熱部の各々に接続された複数の戻り管分岐部とを有している、
    請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の冷却システム。
  6. 前記複数の受熱部は、二方向に配列され、
    前記送り管及び前記戻り管は、それぞれ長さ方向の一方側から他方側に向かうに従って前記複数の受熱部と順に接続されている、
    請求項5に記載の冷却システム。
  7. 複数の発熱体と、
    請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の冷却システムと、
    を備えた電子機器
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190082523A (ko) * 2018-01-02 2019-07-10 엘지전자 주식회사 열전 모듈을 이용하는 냉각 장치

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016031186A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 日本電気株式会社 相変化冷却装置および相変化冷却方法
TWI590751B (zh) * 2016-08-26 2017-07-01 宏碁股份有限公司 可攜式電子裝置
US10859318B2 (en) * 2017-02-16 2020-12-08 J R Thermal, LLC Serial thermosyphon
TWI694563B (zh) * 2017-09-28 2020-05-21 雙鴻科技股份有限公司 雙迴路液冷系統
CN107765795A (zh) 2017-11-08 2018-03-06 北京图森未来科技有限公司 一种计算机服务器
CN107885295A (zh) * 2017-11-08 2018-04-06 北京图森未来科技有限公司 一种散热系统
US10881019B2 (en) 2018-03-09 2020-12-29 Fujitsu Limited Cooling apparatus
CN109743869B (zh) * 2019-01-30 2020-04-14 全亿大科技(佛山)有限公司 液冷散热器及伺服器系统
US20200404805A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 Baidu Usa Llc Enhanced cooling device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774677A (en) * 1971-02-26 1973-11-27 Ibm Cooling system providing spray type condensation
JPS58206347A (en) * 1982-05-26 1983-12-01 Mitsubishi Electric Corp System for evenly cooling bearing portions
JPH0513063U (ja) * 1991-07-29 1993-02-19 株式会社東芝 半導体素子冷却用ヒートシンク
US5406807A (en) * 1992-06-17 1995-04-18 Hitachi, Ltd. Apparatus for cooling semiconductor device and computer having the same
JP2603309Y2 (ja) * 1993-08-06 2000-03-06 株式会社フジクラ 金属粒充填式平板型ヒートパイプ
US6152213A (en) * 1997-03-27 2000-11-28 Fujitsu Limited Cooling system for electronic packages
JP3233808B2 (ja) * 1995-03-17 2001-12-04 富士通株式会社 電子パッケージの冷却システム
US6705089B2 (en) * 2002-04-04 2004-03-16 International Business Machines Corporation Two stage cooling system employing thermoelectric modules
JP2006114603A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Toshiba Corp 車両用半導体冷却装置
WO2011007604A1 (ja) * 2009-07-13 2011-01-20 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプ及びその起動方法
JP5210997B2 (ja) * 2009-08-28 2013-06-12 株式会社日立製作所 冷却システム、及び、それを用いる電子装置
JPWO2011122332A1 (ja) * 2010-03-29 2013-07-08 日本電気株式会社 相変化冷却器及びこれを備えた電子機器
US8358505B2 (en) * 2010-10-28 2013-01-22 Asetek A/S Integrated liquid cooling system
WO2012059975A1 (ja) * 2010-11-01 2012-05-10 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプ及びこれを用いた電子機器
JP2012132661A (ja) * 2010-12-01 2012-07-12 Fujitsu Ltd 冷却装置及び電子装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190082523A (ko) * 2018-01-02 2019-07-10 엘지전자 주식회사 열전 모듈을 이용하는 냉각 장치
KR102015917B1 (ko) * 2018-01-02 2019-08-29 엘지전자 주식회사 열전 모듈을 이용하는 냉각 장치

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