JPH0714020B2 - 電子装置の冷却方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子装置の冷却方法に係り、特に停電等の緊急
時に液冷装置の電源が確保できなくなる事態に備えて集
積回路等の冷却を行うのに好適な緊急用の電子装置の冷
却方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、プリント基板やセラミツク基板等の回路基板上に
搭載された集積回路または集積回路パツケージを冷却す
る手段として、例えばNEC技報第39巻、第１号（1986年
１月発行）等に見られるような液冷却方式が採用されて
いる。液冷却方式とは、集積回路等を液体冷媒にて冷却
する方式である。この従来型冷却方式の配管図の代表例
を第５図，第６図に示す。

第５図において、プロセツサユニツトＡには集積回路及
び／または集積回路パツケージ（以下、本明細書中では
単に集積回路と略記することがある）２を冷却する伝導
冷却モジユール１、及び配管4,12が配置されている。３
は伝導冷却モジユール１出口と配管4,12とのジヨイント
部である。一方冷媒供給ユニツトＢには冷媒14を貯める
タンク７と、プロセツサユニツトＡに冷媒14を供給する
加圧ポンプ13と、プロセツサユニツトＡにて加熱された
冷媒14を冷却する熱変換器９が配置されている。尚、８
は三方弁、6,10,11は配管である。両ユニツト間はフレ
キシブルホールまたは剛管製の配管５にて接続されてお
り、冷媒14は電子計算機稼動中には常時伝導冷却モジユ
ール１に供給され、集積回路２は適温に保持されてい
る。

また、第６図において、集積回路２は電気絶縁性の高い
冷媒14中に完全に浸漬されているが、冷媒の供給方法や
冷媒の冷却方法は基本的には第５図と同様である。

いずれにせよ冷媒はポンプ13によつて集積回路２に供給
されており、停電或いはポンプの故障等の緊急時には集
積回路２への冷媒14の供給が停止する。ポンプ13の故障
については第５図に示されているように２台を並列設置
する冗長系を構成してこれを回避するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、停電時、或いは冷却装置電源系統の
故障時に冷媒が集積回路等へ流れなくなり、その為高発
熱する集積回路２への冷却が充分に行われずに集積回路
２の損傷が生じる可能性がある。勿論プロセツサユニツ
トＡにおける計算処理を直ちに停止し、集積回路２への
通電を停止することで発熱の上昇は抑制されるが、計算
処理中のデータをデイスク等の外部メモリへ退避する時
間の長さ或いは集積回路２の熱容量の大きさによつては
集積回路２の温度が許容温度以上に達する危険性があ
る。

本発明は電子装置の液冷却装置が何らかの理由でその役
割を果せなくなつた場合に、少なくとも計算処理中のデ
ータを安全に外部記憶装置等へ退避させる時間だけ、通
常の液冷却系統を使わずに集積回路の温度を許容温度以
下に保持する方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は液冷却装置に使用される冷媒をポンプ以外の
加圧源を利用して集積回路へ供給するか、同等の冷媒を
外部から当該液冷却装置の配管へ導入することで達成さ
れる。

即ち本発明の方法は、少なくとも集積回路及び集積回路
パッケージのいずれかからなる集積回路体の少なくとも
異常昇温及び異常昇温の原因となる事象のいずれかを検
知し、この検知結果が集積回路体の破損につながると判
断される場合に演算処理を停止し、併せてデータの外部
装置への強制回避を行うと共に、異常時のみ動作するバ
ルブを開閉して集積回路体へ強制的に冷媒を供給するこ
とを特徴とする。

異常時の冷媒供給には、例えば外部加圧冷媒を使用する
方法、冷媒の位置エネルギーを供給加圧源に用いる方
法、加圧ガスを供給加圧源に用いる方法等が挙げられ
る。

〔作用〕

通常の電子部品の冷却装置では冷媒は概略、タンク→ポ
ンプ→集積回路等の冷却部品→タンクと循環するのに対
して、本発明では冷却装置の電源異常（停電を含む）、
冷却冷媒圧力，流量低下，集積回路等の異常昇温を検出
する検出器の異常検出出力に応じて、冷却装置配管に接
続されたバルブを電気的或いは機械的に開閉し、外部か
ら同等の冷媒を供給したり、タンク内の冷媒をポンプ以
外の手段で集積回路等の伝導冷却モジユールへ供給す
る。この供給時間はプロセツサが処理中の計算データを
外部記憶装置へ退避させ、プロセツサへの通電を停止す
るのに必要な長さである。この方法により、集積回路等
はその機能を損なうことのない温度以下に保持される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従つて説明する。

（第１実施例） 第１実施例に係る配管系を第１図に示す。本実施例はプ
ロセツサユニツトＡと冷媒供給ユニツトＢとの２つのブ
ロツクから成る。

プロセツサユニツトＡには各集積回路２毎に伝導冷却モ
ジユール１が付設されている。各伝導冷却モジユール１
はジヨイント部３を介して冷媒14を冷媒供給ユニツトＢ
へ戻す配管４と、冷媒供給ユニツトＢから冷媒14を導入
する配管12とを接続している。配管５は２つのブロツク
を接続するフレキシブルホース或いは剛状の配管であ
る。冷媒供給ユニツトＢには冷媒14用のタンク７と、こ
れをポンプアツプするポンプ13と、熱変換器９、三方弁
８とを備えており、夫々は配管10等にて配管接続されて
いる。プロセツサユニツトＡ側との接続には配管6,11が
配置されている。本実施例ではこの配管６上に緊急時開
閉弁19が配置されており、その先は排水ライン20となつ
ている。またこの配管６からタンク７に至る管路上にも
緊急時開閉弁26が設置されている。一方、配管11上にも
緊急時開閉弁16が配置されており、この配管11は外部か
らの水の供給ライン18に接続している。この供給ライン
18上にある符号15は高水質製造装置である。尚、符号17
は逆止弁である。

第２図はこの実施例系統の操作（動作）を示すフロー図
である。

図に示すように検知する異常項目としては集積回路等
異常、例えば異常昇温、冷媒供給装置異常、例えばポ
ンプ電源停止、供給圧力低下、供給流量低下、タンク水
位低下、チラーユニツト異常、例えば電源停止、冷媒
異常昇温が挙げられる。これらは集積回路等の異常昇温
或いはその異常昇温の原因となる事象である。

冷却装置や集積回路２等に設けた各種異常検出センサの
一つ、若しくは複数個が集積回路２等の異常昇温やその
原因となり得るこれらの事象を把えると、その内容をオ
ペレータへ報告し、何らかの対策をとる様警告する（ス
テツプ30）。対策が遅れたり、異常事象が急速に進み、
対策が間に合わない場合には通電されている集積回路
（図中、LSIと表記）の温度は上昇を続けLSIの許容温度
以上になる（判定ステツプ31）。この時、第１図で説明
する緊急冷却装置が作動し、集積回路２の冷却を開始す
る（ステツプ32）。同時に、計算機は強制的に演算を停
止させ、現存するデータを外部記憶装置へ退避させ（ス
テツプ33）、退避終了（ステツプ34）と共に通電を停止
する（ステツプ35）。通電終了後も集積回路２等の熱容
量が大きいと昇温する可能性がある為に、集積回路温度
を監視し（判定ステツプ36）、その恐れが無くなつた時
点で緊急冷却装置を停止する（ステツプ37）。以後はオ
ペレータによる異常現象の対策を待つ（ステツプ38）。
尚、本実施例では冷媒14として水を用いている。

本実施例では第５図に示した従来の冷却装置に加えて給
水ラインに外部から常時加圧水（例えば水道水、工業用
水）を供給する配管18、外部供給水の高水質製造装置
（例えばフイルタ、イオン交換樹脂）15、正常時は閉じ
られている緊急時開閉弁16、及び外部供給水を逆流させ
ないための逆止弁17が、また、戻り配管６には正常時に
は閉じられている緊急時開閉弁19、逆に正常時には開放
されている緊急時開閉弁26及び排水管20が取り付けられ
ている。本実施例では緊急冷却装置動作開始の信号によ
り、給水ポンプ13の電源を切り、同時に緊急時開閉弁1
6,19を開放、また、緊急時開閉弁26を閉じる。その結
果、加圧水が配管18を経て、高水質製造装置15により精
製され伝導冷却モジユール１へ流れ込み、集積回路２を
冷却する。その後配管4,6、緊急時開閉弁19、配管20を
経て外部へ排出される。本装置の動作は第２図に示した
流れ図に従つて集積回路２の温度が許容値以内になるま
で続行される。

（第２実施例） 第２実施例を第３図に示す。尚、フロー図は第２図と同
様である。本実施例では第５図に示した基本構成に加え
て、戻り配管６の一部から正常時は閉じている緊急時開
閉弁19は排水ライン20及び、タンク７に正常時には閉じ
ている緊急時開閉弁21と吸気管22が付加されている。更
に第３図ではタンク７の高さが重要で排水ライン20の配
管との間の相対高さＨを極力大きくする位置に設置して
ある。緊急冷却装置の作動開始とともにポンプ13を停止
し、同時に緊急時開閉弁19,21を開く。この結果、タン
ク７に貯えられている冷媒14を自重により排水ライン20
を経て外部へ流出し、その際、冷媒は伝導冷却モジユー
ル１を必ず通ることから、集積回路２等の発熱を除去す
る。本装置におけるタンク７の容量は異常時に冷却を必
要とする時間との兼ね合いで、また、高さＨは配管の流
路抵抗、冷却に必要な冷媒流出速度を考慮して決定され
る。なお、冷媒に水を使う場合にはそのまま排出するこ
とは可能であるが、水以外の冷媒では回収しておくこと
も必要で、その場合には冷却装置下部に回収用のタンク
を備える必要がある。この時、異常事象の対策完了時に
回収タンクの冷媒をタンク７に戻すだけで計算機の再稼
動は可能となる。

（第３実施例） 第４図は本発明の第３の実施例を示すものである。フロ
ー図は第２図による。第３図でタンク７の位置が高く出
来ない、あるいは、配管抵抗のために流量が確保できな
い場合などに利用できるもので、第３図にタンク７に正
常時には閉じられている圧力調整可能な緊急時開閉弁24
と加圧ガスを内蔵したボンベ25及び、正常時には開放さ
れている緊急時開閉弁26が付加されている。異常時には
ポンプ13が停止し、緊急時開閉弁19が開かれまた、緊急
時開閉弁26が閉じられる。更に、緊急時開閉弁26が開放
され、加圧ガスがボンベ25から供給され、タンク７の圧
力が上昇し、タンク７中の冷媒が配管11,12を経て集積
回路２等の伝導冷却モジユール１へ流れる。その後、冷
媒は配管4,6を経て、緊急時開閉弁19を通り、貯蔵タン
ク23に回収される。本装置では冷却時間はタンク７の容
量に依存しており、この容量は冷却必要時間から決定さ
れる。勿論、加圧ガスボンベのガス容量も冷媒を送出す
るのに充分な量が必要である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、異常を検出する装置
と１個若しくは複数個の異常時に連動して動作する緊急
時開閉弁を利用して、貯蔵タンクの冷媒もしくは外部か
ら冷媒を集積回路等の伝導冷却モジユールへ供給し、集
積回路等の昇温を抑制することが可能となる。この結
果、冷媒供給断による集積回路等の発熱による破損を防
止するとともに、演算中の処理データを外部記録装置に
退避する時間を確保でき、計算機の再立ち上げ時にそれ
らのデータを再利用出来ることから計算機の有効利用が
図れる。また、本発明は特に、冷媒供給ユニットの電源
故障、あるいは停電等により停止した場合に、多量の電
力を使うことなく集積回路等の温度上昇を防止でき、停
電等に備えた予備電源が不用となり、冷媒供給ユニット
の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第３図，第４図はいずれも本発明の電子装置の
冷却方法の実施例に係る配管系統図、第２図は本発明の
一実施例を示すフロー図、第５図，第６図はいずれも従
来の電子装置の冷却方法に係る配管系統図である。 Ａ…プロセツサユニツト、Ｂ…冷媒供給ユニツト、１…
伝導冷却モジユール、２…集積回路、4,5,6,10,11,12…
配管、７…タンク、８…三方弁、９…熱交換器、14…冷
媒、16,19,21,26…緊急時開閉弁、25…加圧ガスボン
ベ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に実装された集積体を液体冷媒にて
   冷却する電子装置の冷却方法において、前記集積体の少
   なくとも異常昇温及び異常昇温の原因となる事象のいず
   れかを検知し、該検知結果が前記集積体の破損につなが
   ると判断される場合に演算処理を停止し、併せてデータ
   の外部装置への強制回避を行うと共に、異常時のみ動作
   するバルブを開閉して前記集積体へ強制的に冷媒を供給
   することを特徴とする電子装置の冷却方法。
2. 【請求項２】前記集積体は少なくとも集積回路及び集積
   回路パッケージのいずれかを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の電子装置の冷却方法。
3. 【請求項３】異常時の冷媒供給に外部加圧冷媒を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子装置
   の冷却方法。
4. 【請求項４】異常時の冷媒の供給加圧源に該冷媒の位置
   エネルギーを用いることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電子装置の冷却方法。
5. 【請求項５】異常時の冷媒供給に加圧ガスを用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子装置の冷
   却方法。