JPH06342990A - 統合冷却システム - Google Patents

統合冷却システム

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JPH06342990A
JPH06342990A JP3320923A JP32092391A JPH06342990A JP H06342990 A JPH06342990 A JP H06342990A JP 3320923 A JP3320923 A JP 3320923A JP 32092391 A JP32092391 A JP 32092391A JP H06342990 A JPH06342990 A JP H06342990A
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Japan
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cooling
fluid
duct
manifold
main
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JP3320923A
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Gaetano P Messina
ジエイタノ・ピー・ミサイナ
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International Business Machines Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は電力消費が高く、低コストでかつ容易
に製造でき、冷却すべき電子構成部品を精確かつ容易に
整合できる冷却システムを提供する。 【構成】複数の電子構成部品を実装する冷却流体マニホ
ルド１０２、１０４と、冷却流体２０を供給するマニホ
ルド内の主流体流入ダクト１１０と、冷却流体２０を移
動させるマニホルド内の主流体流出ダクト１２０とを設
け、複数の電子構成部品の各電子構成部品は、電子構成
部品に隣接した領域に冷却流体２０を供給するマニホル
ド内の冷却室１３０、１３２と、主流体流入ダクト１１
０から冷却室１３２に冷却流体２０を供給するマニホル
ド内の流体供給ダクト１１２と、冷却室１３０から主流
体流出ダクト１２０に冷却流体２０を移動させるマニホ
ルド内の流体移動ダクト１２２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は統合冷却システムに関
し、特に電子構成部品を冷却する場合に適用して好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より電子構成部品を冷却する多数の
冷却システムが知られている。冷却媒体及び冷却すべき
電子構成部品間に「ハツト（ｈａｔ）」形配置及び又は
中間熱伝導媒体構成部材を含む従来のシステムとして、
米国特許第３９０８１８８号、第３９８９０９９号、第
３９９３１２３号、第４７５９４０３号、第４７６５４
００号と、「ＩＢＭ技術公開報告」として、１９７７年
７月発行第２０巻、第２号「コンプリアント膜をもつ流
体冷却モジユール」６７３頁〜６７４頁、１９７８年４
月発行第２０巻、第１１Ａ号「統合モジユール熱交換
器」、１９７８年４月発行第２０巻、第１１Ａ号「伝導
冷却モジユール」４３３４頁〜４３３５頁、１９７８年
１１月発行第２１巻、第６号「高出力整流器噴射冷却熱
シンク」２４３８頁、１９８４年６月発行第２７巻、第
１Ｂ号「小型等角冷却プレート」４９４頁〜４９５頁と
がある。
【０００３】「ハツト」形配置及び又は中間熱伝導媒体
構成部材を含む上述のシステム及び他のシステムはシス
テムの熱抵抗が増加して熱伝導効率が低下するという難
点がある。
【０００４】複合「ベローズ」形配置及び又は離散形に
組み立てられたパーツの複合配置を含む従来のシステム
には、米国特許第４１３８６９２号、第４６８８１４７
号、第４７５００８６号、第４７８３７２１号、第４７
９１９８３号、第４８０９１３４号と、欧州特許第０１
５１５４６Ａ２と、「ＩＢＭ技術公開報告」として、１
９７８年４月発行第２０巻、第１１Ａ号「多重チツプモ
ジユールパツケージの流体冷却」４３３６頁〜４３３７
頁、１９７８年１１月発行第２１巻、第６号「組織を冷
却するコンプリアント冷却プレート」２４３１頁及び１
９８６年４月発行第２８巻、第１１号「ベローズを用い
る新しいＴＣＭ設計」４７５９頁とがある。
【０００５】複合「ベローズ」形配置及び又は離散形に
組み立てられたパーツの複合配置を含む上述のシステム
及び他のシステムは製造の複雑さ及び製造コストを増加
させかつ整合問題が一般的になつているという難点があ
る。
【０００６】さらに、周知の対処法には、米国特許第２
９１７６８５号、第３３６５６２０号、第３４１４７７
５号、第３９９１３９６号及び第４３８１０３２号と、
「ＩＢＭ技術公開報告」として、１９６７年１２月発行
第１０巻、第７号「熱交換装置のインタフエース」９４
３頁、１９６８年１２月発行第１１巻、第７号「結合冷
却システム」８３８頁〜８３９頁、１９７８年２月発行
第２０巻、第９号「統合回路チツプの流体噴射冷却」３
７２７頁〜３７２８頁、１９７８年３月発行第２０巻、
第１０号「冷却装置」３９１９頁、１９８７年５月発行
第２９巻、第１２号「ピストンの焼却塗装からの蒸発冷
却をもつ回路モジユール」５１９５頁〜５１９６頁と、
１９８９年９月２０日水曜日発行のニューヨークタイム
ス「加熱するチツプ、すず製のラジエータ」がある。
【０００７】この明細書には記載していないが、上記又
は下記に引用した米国特許又は出願中のものに記載され
ている「基礎的材料」については、当該記載を援用す
る。この明細書には記載していないが、上記又は下記に
引用した米国、外国又は地方の特許出版物に記載されて
いる「基礎的以外の材料」については、当該記載を援用
する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】コンピユータの計算速
度が一段と増加するに従つて、ＶＬＳＩ（Very Large S
cale Integration）回路の密度がそれに比例して増加す
ることにより、市場の需要を満たしてきた。しかしなが
ら、ＶＬＳＩ回路の密度及びチツプの密度が増大したの
で、かなりのレベルにまで必要な電力消費を増大させ
た。例えば一般的な現在の半導体チツププログラムは70
〔Ｗ〕を超える電力消費熱放射能力を必要とするが、将
来の半導体チツプのプログラムは90〔Ｗ〕〜100 〔Ｗ〕
に到達すると考えられる。チツプの能力はチツプの面積
を広げずに増強することができ、実際上、最近のＶＬＳ
Ｉ技術の発展によりチツプ面積を少しずつではあるが縮
小してきている。上述のような技術の進歩によりコンピ
ユータの計算速度を高めることができるが、電子構成部
品冷却機構に非常に厳しい設計条件を課す必要がある。
【０００９】空気冷却はもはや高電力消費条件を満足さ
せるために有益な方法ではない。さらに、上述した対処
法では低コストでしかも簡単に製造できるように高電力
消費を解決することができないばかりか、それぞれ分離
した冷却電子構成部品を精確かつ容易に整合できない。
【００１０】従つて、本発明は電力消費が高く、低コス
トでかつ容易に製造できる冷却システムを提供し、冷却
すべき電子構成部品を精確かつ容易に整合できるように
することによつて上述の従来の技術の欠陥を改善するも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述のすべての目的は複
数の電子構成部品を冷却するための統合冷却システムに
より達成される。複数の電子構成部品を冷却する統合冷
却システム１０において、複数の電子構成部品を実装す
る冷却流体マニホルド１０２、１０４と、冷却流体２０
を供給するマニホルド１０２、１０４内の主流体流入ダ
クト１１０と、冷却流体２０を移動させるマニホルド１
０２、１０４内の主流体流出ダクト１２０とを具え、複
数の電子構成部品の各電子構成部品は、電子構成部品に
隣接した領域に冷却流体２０を供給するマニホルド１０
２、１０４内の冷却室１３０、１３２と、主流体流入ダ
クト１１０から冷却室１３０、１３２に冷却流体２０を
供給するマニホルド１０２、１０４内の流体供給ダクト
１１２と、上記冷却室１３０、１３２から主流体流出ダ
クト１２０に冷却流体２０を移動させるマニホルド１０
２、１０４内の流体移動ダクト１２２とを設けるように
する。
【００１２】
【作用】好適な実施例においては、各電子構成部品にポ
ンプによつて移送される冷却流体が直接流れないように
し、各電子構成部品を横切つて一様に冷却する各電子構
成部品及び冷却室間に配設された熱を伝導するスラグを
設け、マニホルド及びスラグ間に冷却室内の冷却流体を
保持し、冷却流体が各電子構成部品と直接にコンタクト
しないようなシールを設ける。スラグは星状及び溝状の
パターンのうちのいずれかを設けることによつてスラグ
を横切る冷却流体の予定の流れを活発にするようになさ
れている。
【００１３】他の好適な実施例において、冷却室内のピ
ストンと置き換えられたスラグはバイアスをかけられる
ことによりピストン及び各電子構成部品間とコンタクト
を維持するようになされている。
【００１４】スラグ又はピストンは予定の厚さ及び予定
の材料導伝性の少なくとも１つを有することにより予定
の電力消費熱放射能力を与えることができる。
【００１５】直接冷却の例においては、流体供給ダクト
はポンプにより移送される冷却流体の流れを各電子構成
部品と直接コンタクトするような方向に向けるダクト部
分を設けている。
【００１６】複数の冷却室は主流体流入ダクト及び主流
体流出ダクトのそれぞれの長さに沿つて配列され、流体
供給ダクト及び流体移動ダクトはそれぞれ冷却流体が冷
却室と並列に供給されるように配列され、主流体流入ダ
クト及び主流体流出ダクトを横切るポンプ圧力抵抗を低
い状態に維持する。
【００１７】他の好適な実施例においては、主流体流入
ダクト及び主流体流出ダクトは楔形又は段形のうちのい
ずれかの形状の長手方向に対する横断面を有し、これに
より主流体流入ダクト及び主流体流出ダクトが上記主流
体流入ダクト及び主流体流出ダクトに沿つて冷却室から
冷却流体の累積量を搬送するのに必要な方向に対する横
断面を増加させる。
【００１８】主流体流入ダクト、主流体流出ダクト、冷
却室、流体供給ダクト及び流体移動ダクトのうち少なく
とも１つは電子構成部品に適用される冷却流体の量を限
定する流れ制御構造を設ける。
【００１９】最後の好適な例においては、マニホルドは
ほぼ均一材料で作られた実質的に一片の金属製マニホル
ドから構成されており、鋳造、穿孔、フライス削り、平
削り及びエツチング処理の少なくとも１つを用いること
により、主流体流入ダクト、主流体流出ダクト、冷却
室、流体供給ダクト及び流体移動ダクトの限界を明確に
するようになされている。
【００２０】
【実施例】以下図面について本発明の一実施例を詳述す
る。
【００２１】図１の本発明の好適な実施例において、基
板すなわちプリント回路基板１６０は75〔Ｗ〕から120
〔Ｗ〕の範囲の過大な電力消費が必要な電子構成部品１
６２を含む。このような過大な電力消費が必要な場合
は、空気冷却構成を用いても十分ではなく、これに代
え、本発明による独自の新規な流体冷却構成を用いるこ
とによりその条件を満たすことができる。
【００２２】図１は本発明の統合冷却システム１０の部
分的な概要を示す断面図である。冷却流体２０は流出帰
流管３０、冷却装置すなわちコンデンサ４０、ポンプ５
０、流入供給管６０及び冷却流体マニホルド１０２、１
０４から構成されている冷却流体回路を通つてポンプに
より移送されることにより強制循環される。流出帰流管
３０、冷却装置すなわちコンデンサ４０、ポンプ５０及
び流入供給管６０は、従来技術を用いて構成することが
でき、本発明の要部でないので、これらの構成部分につ
いてはこれ以上説明しない。また図示はしないが、周知
の流体回路の構成部品例えば、フツルタ及びイオン交換
器、膨張タンク等を組み合わせることができる。
【００２３】本発明の冷却流体マニホルド１０２、１０
４についてさらに詳細に述べるに、流入供給管６０内の
冷却流体２０は単一又は複数の入力ポート１００から冷
却流体マニホルド１０２、１０４に流入される。冷却流
体２０はマニホルド内の単一又は複数の主流体流入ダク
ト１１０を通つて移動することによりマニホルドの長手
方向の長さに沿つてポンプ移送される冷却流体を供給
し、続いてマニホルド内の流体供給ダクト１１２を通つ
て移動することにより主流体流入ダクト１１０から冷却
室１３０、１３２に冷却流体を供給するようになされて
いる。
【００２４】マニホルド内の流体移動ダクト１２２は冷
却流体２０を冷却室１３０、１３２から単一又は複数の
主流体流出ダクト１２０に移動させる。主流体流出ダク
ト１２０内の冷却流体２０は単一又は複数の出力ポート
１９０を用いて当該マニホルドから移動される。
【００２５】図２はマニホルド１０２を拡大した断面図
で、マニホルド１０２を通つて互いに逆方向に流れる冷
却流体の流れを示し、マニホルド１０２の内部において
主冷却流入流体２１及び主冷却流出流体２２の方向は逆
である（これに対して図１の主流入流体及び主流出流体
の全体的な流れ方向は同一方向である）。図２（及び図
５、図７及び図８）について１つ注意すべきことは、図
２（及び図５、図７及び図８）が図３及び図４に示すマ
ニホルドの側面図に正確に対応していないということで
あり、主流体流入ダクト１１０及び主流体流出ダクト１
２０の長手方向の長さに沿つて配設された冷却室の列に
対して冷却流体の流入及び流出が平行であることであ
る。
【００２６】さらに、冷却流体２０の主冷却流入流体２
１は、少なくとも３つの冷却室１３０に平行に供給する
ために流体供給ダクト１１２に入る際に副流に分割され
るように示されている。冷却室１３０を通つて移動した
後、流体移動ダクト１２２を通つて平行に移動する冷却
流体２０は主冷却流出流体２２に再合流する。主流体流
入ダクト１１０及び主流体流出ダクト１２０の各長手方
向に沿つて一列に配設された冷却室に対して冷却流体を
このように平行に供給しかつ移動させることは対応する
主流体流入ダクト１１０及び主流体流出ダクト１２０の
対を横切るポンプ圧力抵抗を低い値に維持できるという
有利な点がある。さらに、列に沿つた冷却室は直列では
なく並列に流体を供給されるので、直列流体回路に沿う
方向の熱分布レベルが累進的に増加することを回避でき
ると共に、マニホルドを横切る冷却流体を一段と均一に
分配することができる。さらに、各冷却室の部分的な流
体回路内に目づまりや動作不良が発生してもこれが当該
列に沿つた他の冷却室に流体を供給するのに影響を与え
ないので、当該他の冷却室によつて冷却される電子構成
部品が熱による損傷を受けないようにできる。
【００２７】図３はマニホルド１０２を拡大した断面図
で、冷却室の３つの並列な列３０１〜３０３を示し、各
列はそれぞれ主流体流入ダクト１１０及び主流体流出ダ
クト１２０を有する。さらに図３は、単一の主流体流入
ダクト１１０が各列及びマニホルド１０２の上部に用意
され、しかも主流体流出ダクト１２０が各列及びマニホ
ルド１０２の中間部に用意された構成例を示す。
【００２８】図４は、図３の冷却流体マニホルドを線４
−４に沿つて破断したときの端面を示し、冷却室の３つ
の並列な列３０１〜３０３をさらに詳細に示す。図４は
さらに入力ポート１０１がマニホルド１０２の出力ポー
ト１９０と同じ側に配設され、その結果図２の場合と同
様に主冷却流入流体２１及び主冷却流出流体２２の方向
が逆方向になるマニホルド１０２を通つて冷却流体が流
れることになる。図４の例とは逆に入力ポート１００
（図４の破線により示す）を出力ポート１９０の反対側
に配置すると、同一方向に流れる主流入流体２１及び主
流出流体２２をもつような図１の冷却流体の流れと同様
になる。従つて、入力ポート及び流出ポートを配設する
ことにより冷却流体の流入及び流出の方向を規定するこ
とができることが分かる。
【００２９】過大な電力消費（すなわち75〔Ｗ〕から12
0 〔Ｗ〕までの範囲の）の発生を許容できる本発明の特
徴の１つは、各電子構成部品（複数の電子構成部品のう
ちの）に対して、マニホルド内の冷却室１３０を用意す
ることにより電子構成部品に隣接した領域に冷却流体を
供給する能力があることである。本発明は冷却室１３０
及び冷却すべき電子構成部品間に配設することができる
種々の熱伝導構成を提案する。さらに、図５は本発明の
冷却流体マニホルドの断面図で、種々の冷却室の構成例
を示す。
【００３０】図５の最左側の冷却室について示された好
適な構成において、熱伝導スラグすなわち薄い金属デイ
スク５１０が冷却室及び冷却すべき電子構成部品５１２
間に中間物として配設される。この好適な構成は少なく
とも２つの点で有利である。第１は熱伝導スラグ５１０
により各電子構成部品上に、ポンプ移送された冷却流体
の流れを直接に当てないようにでき、かくして当該電子
構成部品の浸食を避けることができる点である。第２は
この熱伝導スラグ５１０によりそれぞれ電子構成部品を
横切つて一様に冷却を活発にする点である。好適な実施
例において、スラグの厚さを極く薄くする（例えば0.5
〔mm〕）ことにより当該スラグ５１０の熱抵抗を最小限
に抑えるようになされている。当該スラグ５１０はさら
にスプリング５１４を用いてバイアスをかけることによ
り電子構成部品とコンタクトして正常位置に止められ、
これによりスラグ及び構成部品間のインタフエースを高
めるように保証する。
【００３１】図５の左側から２番目の冷却室について示
された好適な構成においては、熱伝導ピストン５２０を
冷却室及び冷却すべき電子構成部品５２２間に中間物と
して配設する。またこのピストン５２０により各電子構
成部品上に、ポンプ移送された冷却流体の流れを直接に
当てないようにできる利点があり、しかも当該ピストン
５２０は冷却室内及び冷却室から離れた広い範囲に亘つ
て移動できる利点があり、かくして当該ピストン５２０
を基板上の種々の高さに配設された電子構成部品に垂直
に適合することができる。当該厚いピストン（好適な薄
いスラグと比較して）は電子構成部品及び冷却流体間に
エネルギーを伝導する際の熱効率を低下させるような大
きな熱抵抗を表すという多少の難点がこのピストン構成
にはある。当該ピストン５２０は同様にスプリング５２
４を用いてバイアスをかけることにより電子構成部品と
コンタクトして正常位置に止められ、これによりピスト
ン及び構成部品間のインタフエースを高めるように保証
する。
【００３２】スラグ及びピストンを配置して共に用いる
ことにより各電子構成部品専用に構成された冷却を与え
ることができる。さらに、電子構成部品に与えられた電
力消費熱放射能力を、スラグ及びピストンを介在させ、
又は省略し（上述のように無防備の冷却を直接に与える
省略）、及び又は種々のスラグの厚さやピストンの厚さ
又は物質の熱伝導性を利用して特別仕様に変更すること
ができる。このような変更をすることにより広い範囲の
熱抵抗を有する中間熱媒体構成部品を配置する余裕がで
き、当該広い範囲の熱抵抗が電力消費に対する特別仕様
化を許容する。
【００３３】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）はスラグ又はピ
ストンの頂部の溝パターン又は通路の構成を示し、溝を
配置することによりスラグ又はピストンを横切る（又は
通つて）冷却流体の予定の流れを活発にするようになさ
れている。さらに、図６（Ａ）には並列に配置された溝
６１０の構成を示すと共に、図６（Ｂ）には星状形の溝
すなわち通路６２０の構成を示す。溝の配置を規定する
能力及び予定の流れのパターンを活発にする能力は等し
い冷却及び熱伝導をより正確に制御できるという点で重
要である。溝の配置に関しては米国特許第４７８３７２
１号に詳細に説明されている。
【００３４】シール構成又は漏洩構成を表すためにスラ
グ又はピストンをさらに特別仕様化することができる。
さらに、水又は腐食性及び電気的に導電性をもつ冷却流
体を使用する場合は、この冷却流体と直接コンタクトす
る電子構成部品を絶縁する必要がある。電子構成部品を
絶縁するにはマニホルド１０２及びスラグ又はピストン
間にある形式のシールを与えることによつて達成でき
る。実際のシールにはＯ−リング、シリコン、溶接等が
ある。スラグ又はピストンの配置が冷却流体が確実に電
子構成部品とコンタクトするような漏洩構成である場
合、冷却流体を非腐食性及び電気的に非導電性の流体、
例えばフルオロカーボンのようなものにしなければなら
ない。
【００３５】図５の左側から３番目の冷却室は全体的に
非シール構成及び非保護構成の例であり、当該場所にお
いてはポンプ移送された冷却流体５３０は電子構成部品
５３２上に直接に当たる。いかなる保護スラグ又は他の
中間構成部もないこのような配置は構成部品及び冷却流
体の熱の伝導を低下させて熱抵抗を増加させるような中
間構成部材が全くないので熱的に最も効率的な配置であ
ることを表している。
【００３６】漏洩スラグ、漏洩ピストン又は非シール構
成を利用する場合、冷却すべき電子構成部品を含む密閉
域に冷却流体を含ませるような準備をさらに行なわなけ
ればない。図１のように左側の冷却室１３０に漏洩スラ
グを配置し、右側の冷却室１３２を非シール構成にする
例は好適な例であり、基板１６０を冷却流体マニホルド
１０２、１０４間及び冷却流体１７０が入れてあるバス
内に保持する。シール１５０（例えばＯ−リング）は流
体シールを維持し、締め付け装置１５２はマニホルドを
相互に固定関係に維持する。
【００３７】図５の最右側の冷却室はシールされかつ形
状適合型構成を示し、柔軟性がある熱導伝性層５４０が
不規則な形状の電子構成部品５４２（例えば抵抗又はコ
ンデンサ）に適合してコンタクトを維持することができ
る。「ＩＢＭ技術公開報告」の１９６７年１０月発行第
１０巻、第７号「熱交換装置のインタフエース」９４３
頁及び１９７８年４月発行第２０巻、第１１Ａ号「多重
チツプモジユールパツケージの流体冷却」４３３６頁〜
４３３７頁には適正なフレキシブル熱インタフエースに
ついての説明が述べられている。
【００３８】冷却流体の流れをさらに効率良くするため
には、主流体流入ダクト及び主流体流出ダクトに等しい
圧力を維持し、冷却流体本体内にデツド（すなわち循環
してない）領域ができることを避ける必要がある。主流
体流入ダクト及び主流体流出ダクトはそれぞれ楔形又は
段形の長手方向に対する横断面を有し、冷却流体の累積
的な量を主流体流入ダクト及び主流体流出ダクトに沿つ
た冷却室に又は冷却室から搬送するために必要な主流体
流入ダクト又は主流体流出ダクトを横断面の方向に増加
させることができる。図７は段形の主流体流入ダクト７
１０及び主流体流出ダクト７２０を有する冷却流体マニ
ホルド７０２の断面図を示す。図８は楔形の主流体流入
ダクト８１０及び主流体流出ダクト８２０を有する冷却
流体マニホルド８０２の断面図である。
【００３９】マニホルド１０２を通つて流れる冷却流体
を用途に応じて特定しかつ制御するために利用できるさ
らに幾つかの対処法がある。特に、第１の対処法として
流体供給ダクト１１２及び又は流体移動ダクト１２２の
数又は切断サイズを変えることにより冷却室を通つて流
れる冷却流体の量を制御することができる。図１及び図
８に示す最右側の冷却室を例にとると、共に単一の流体
供給ダクト８１２及び単一の流体移動ダクト８２２（図
の残りの部分すべてに示されている２重の流体移動ダク
トに対立するものとして）だけを有し、そのため冷却室
１３２を通つて流れる冷却流体の量はより少なくなり、
対応する電子構成部品に適用される。第２の対処法とし
て、できる限り最大限に冷却流体を流すことができるよ
うに標準マニホルドを構成することができる（ステツプ
ルのようなもの）と共に、例えば、主流体流入ダクト１
１０及び主流体流出ダクト１２０内に配設された挿入物
５０１（図４及び図５）、冷却室１３０、切断面を制限
し同一かつ最後に適用された電子構成部品を通つて流れ
る冷却流体の量を制御する流体供給ダクト１１２及び流
体移動ダクト１２２を利用して標準マニホルドを変更す
ることができる。さらに、入力ポート１００及び出力ポ
ート１９０に結合する流出帰流管３０、流入供給管６０
又は他の流体回路構成部品（例えば可変流弁）の切断面
積を用いることによりこの流れを制御することができ
る。
【００４０】好適な実施例においては、マニホルドはほ
ぼ均一材料で作られた実質的に一片の金属製のマニホル
ドから構成されており、鋳造、穿孔、フライス削り、平
削り及びエツチング処理のうち少なくとも１つを用いる
ことにより主流体流入ダクト、主流体流出ダクト、冷却
室、流体供給ダクト及び流体移動ダクトの限界を明確に
することができる。プラスチツクはマニホルドにはあま
り望ましい材料ではない。
【００４１】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、電力消費
が高く低コストでかつ容易に製造でき、冷却すべき電子
構成部品を精確にかつ容易に整合することができる統合
冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による統合冷却システムの部分的
な概要を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の冷却流体マニホルドを示す断面
図である。
【図３】図３は本発明の他の冷却流体マニホルドを示す
部分的な断面図である。
【図４】図４は図３の冷却流体マニホルドを線４−４′
に沿つて破断して示す部分的な断面図である。
【図５】図５は種々の冷却室の構成を示す本発明の他の
冷却流体マニホルドを示す部分的な断面図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）はスラグ又はピスト
ンの頂部の溝のパターン構成を示す断面図である。
【図７】図７は段形の主流体流入ダクト及び主流体流出
ダクトを有する本発明の他の冷却流体マニホルドを示す
部分的な断面図である。
【図８】図８は楔形の主流体流入ダクト及び主流体流出
ダクトを有する本発明の他の冷却流体マニホルドを示す
部分的な断面図である。
【符号の説明】
１０……統合冷却システム、２０、１７０、５３０……
冷却流体、２１……主冷却流入流体、２２……主冷却流
出流体、３０……流出帰流管、４０……コンデンサ、５
０……ポンプ、６０……流入供給管、１００、１０１…
…入力ポート、１０２、１０４、７０２、８０２……冷
却流体マニホルド、１１０……主流体流入ダクト、１１
２、８１２……流体供給ダクト、１２０……主流体流出
ダクト、１２２、８２２……流体移動ダクト、１３０、
１３２、３０１、３０２、３０３……冷却室、１５０…
…シール、１５２……締め付け装置、１６０……プリン
ト回路基板、１６２、５１２、５２２、５３２、５４２
……電子構成部品、、１９０……出力ポート、５０１…
…挿入物、５１０……熱伝導スラグ、５１４、５２４…
…スプリング、５２０……熱伝導ピストン、５４０……
熱導伝性層、７１０……段形の主流体流入ダクト、７２
０……段形の主流体流出ダクト、８１０……楔形の主流
体流入ダクト、８２０……楔形の主流体流出ダクト。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の電子構成部品を冷却する統合冷却シ
    ステムにおいて、上記システムは、 上記複数の電子構成部品を実装する冷却流体マニホルド
    と、 冷却流体を供給する上記マニホルド内の主流体流入ダク
    トと、 冷却流体を移動させる上記マニホルド内の主流体流出ダ
    クトとを具え、 上記複数の電子構成部品の各電子構成部品は、 上記電子構成部品に隣接した領域に冷却流体を供給する
    上記マニホルド内の冷却室と、 上記主流体流入ダクトから上記冷却室に冷却流体を供給
    する上記マニホルド内の流体供給ダクトと、 上記冷却室から上記主流体流出ダクトに冷却流体を移動
    させる上記マニホルド内の流体移動ダクトとを具えるこ
    とを特徴とする統合冷却システム。
  2. 【請求項２】さらに、 上記各電子構成部品及び上記冷却室間に熱伝導スラグを
    配設することにより上記各電子構成部品にポンプによつ
    て移送された上記冷却流体が直接流れないようにすると
    共に、上記各電子構成部品を横切つて一様に冷却するよ
    うになされていることを特徴とする請求項１に記載の統
    合冷却システム。
  3. 【請求項３】さらに、 上記マニホルド及びスラグ間に設けられ、上記冷却室内
    に上記冷却流体を保持し、上記冷却流体が上記各電子構
    成部品と直接にコンタクトしないようにするシールを具
    えることを特徴とする請求項２に記載の統合冷却システ
    ム。
  4. 【請求項４】上記スラグは予定の厚さ及び予定の材料導
    伝性特性の少なくとも１つを有し、これにより予定の電
    力消費熱放射能力を与えるようになされていることを特
    徴とする請求項２に記載の統合冷却システム。
  5. 【請求項５】上記スラグは星状及び溝状のパターンのう
    ちのいずれかを具えることにより上記スラグを横切る上
    記冷却流体の予定の流れを活発にするようになされてい
    ることを特徴とする請求項２に記載の統合冷却システ
    ム。
  6. 【請求項６】さらに、 上記冷却室内にピストンを具え、上記ピストンは上記各
    電子構成部品間のコンタクトを維持するようにバイアス
    され、これにより上記各電子構成部品に上記ポンプによ
    り移送される冷却流体が直接当たらないようにすると共
    に、上記各電子構成部品を横切つて一様に冷却するよう
    に活発にすることを具えることを特徴とする請求項１に
    記載の統合冷却システム。
  7. 【請求項７】さらに、 上記マニホルド及びピストン間に設けられ、上記冷却室
    内に上記冷却流体を保持し、上記冷却流体が上記各電子
    構成部品と直接コンタクトしないようにしたシールを具
    えることを特徴とする請求項６に記載の統合冷却システ
    ム。
  8. 【請求項８】上記ピストンは予定の厚さ及び予定の材料
    導伝性特性の少なくとも１つを有し、これにより予定の
    電力消費熱放射能力を与えるようになされていることを
    特徴とする請求項６に記載の統合冷却システム。
  9. 【請求項９】上記ピストンは少なくとも１つの星状及び
    溝状のパターンのうちのいずれかを具え、これにより上
    記ピストンを横切る上記冷却流体の予定の流れを活発に
    するようになされていることを特徴とする請求項６に記
    載の統合冷却システム。
  10. 【請求項１０】上記流体供給ダクトは上記冷却流体の流
    れを上記各電子構成部品と直接コンタクトさせる方向に
    向けるダクト部を具えることを特徴とする請求項１に記
    載の統合冷却システム。
  11. 【請求項１１】上記複数の冷却室は上記主流体流入ダク
    ト及び主流体流出ダクトの各長さに沿つて配列され、上
    記流体供給ダクト及び流体移動ダクトはそれぞれ冷却流
    体が上記冷却室に並列に供給されるように配置され、上
    記主流体流入ダクト及び上記主流体流出ダクトを横切る
    ポンプ圧力抵抗を低い値に維持するようになされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の統合冷却システム。
  12. 【請求項１２】上記主流体流入ダクト及び主流体流出ダ
    クトはそれぞれ楔形又は段形のいずれかである長手方向
    に対する横断面を有し、これにより主流体流入ダクト及
    び主流体流出ダクトが上記主流体流入ダクト及び主流体
    流出ダクトに沿つて冷却室から冷却流体の累積量を搬送
    するのに必要な方向に対する横断面を増加させることを
    特徴とする請求項１１に記載の統合冷却システム。
  13. 【請求項１３】上記主流体流入ダクト、上記主流体流出
    ダクト、上記冷却室、流体供給ダクト及び流体移動ダク
    トの少なくとも１つは、上記電子構成部品に供給される
    冷却流体の量を限定する流れ制御構造を具えることを特
    徴とする請求項１に記載の統合冷却システム。
  14. 【請求項１４】上記マニホルドはほぼ均一材料で作られ
    た実質的に一片の金属製マニホルドから構成されてお
    り、鋳造、穿孔、フライス削り、平削り及びエツチング
    処理の少なくとも１つを用いることにより、上記主流体
    流入ダクト、上記主流体流出ダクト、上記各冷却室、流
    体供給ダクト及び流体移動ダクトの限界を明確にするよ
    うになされていることを特徴とする請求項１に記載の統
    合冷却システム。
  15. 【請求項１５】さらに、 上記冷却流体として少なくとも１つの水及び流体フルオ
    ロカーボンと、 上記冷却流体を移送するポンプと、 上記冷却流体を冷却する少なくとも１つの冷却装置及び
    コンデンサとを具えることを特徴とする請求項１に記載
    の統合冷却システム。
  16. 【請求項１６】チツプとコンタクトする第１の表面を有
    するスラグ又はピストンと、 冷却室に開口する流体の出口を有し、上記スラグの第２
    の表面が上記冷却室と直面する流体の入口と、 上記流体のための少なくとも１つの出口を有する上記冷
    却室とを具えることを特徴とするチツプ用の統合冷却シ
    ステム。
  17. 【請求項１７】冷却室と、 チツプとコンタクトするために上記冷却室及びコンタク
    ト面と直面する冷却面を有するスラグ又はピストンと、 上記冷却室に冷却流体を供給するために上記冷却室に開
    口する流体の入口と、 上記冷却室から上記流体を搬送する少なくとも１つの出
    口とを具えることを特徴とするチツプ用の統合冷却シス
    テム。
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