JPH0724293B2 - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
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- JPH0724293B2 JPH0724293B2 JP62243818A JP24381887A JPH0724293B2 JP H0724293 B2 JPH0724293 B2 JP H0724293B2 JP 62243818 A JP62243818 A JP 62243818A JP 24381887 A JP24381887 A JP 24381887A JP H0724293 B2 JPH0724293 B2 JP H0724293B2
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- condenser
- liquid return
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
- F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
- F25B23/006—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect boiling cooling systems
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
-
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は沸騰冷却装置に係り、特に凝縮した液体冷媒を
蒸発容器内に戻す液戻し路を前記蒸発容器と凝縮器とを
連通させる接続管路内に設けた沸騰冷却装置に関する。
蒸発容器内に戻す液戻し路を前記蒸発容器と凝縮器とを
連通させる接続管路内に設けた沸騰冷却装置に関する。
一般に、沸騰冷却装置は実公昭53-157459号公報に記載
のように、蒸発容器内で気化した冷媒ガスを凝縮器に導
く管路と、凝縮器内で液化した冷媒を蒸発容器内の底部
に戻す液戻し路とを設けているのが普通である。
のように、蒸発容器内で気化した冷媒ガスを凝縮器に導
く管路と、凝縮器内で液化した冷媒を蒸発容器内の底部
に戻す液戻し路とを設けているのが普通である。
この二種の管を設けることは冷媒ガスと液化した冷媒と
が混り合つて冷却性能を低下させることがないようにす
るために必要なものである。
が混り合つて冷却性能を低下させることがないようにす
るために必要なものである。
ところで、高さの制限をうけるために凝縮器を蒸発容器
の側方に配置し、かつ発熱体を蒸発容器の外側に配置す
る沸騰冷却装置もある（特開昭57-147258号公報）。こ
のような沸騰冷却装置においても前記液戻し路は必要で
あり、この液戻し路を単純に加えると第４図のような構
成となる。
の側方に配置し、かつ発熱体を蒸発容器の外側に配置す
る沸騰冷却装置もある（特開昭57-147258号公報）。こ
のような沸騰冷却装置においても前記液戻し路は必要で
あり、この液戻し路を単純に加えると第４図のような構
成となる。
即ち、蒸発容器１の側方にある凝縮器のヘツダ4Aと前記
蒸発容器１の上部とを接続管路６で接続し、かつこの接
続管路６内を通つて一端が蒸発容器１内の底部へまた他
端かヘツダ4A内に開口する液戻しパイプ９を設けてい
る。
蒸発容器１の上部とを接続管路６で接続し、かつこの接
続管路６内を通つて一端が蒸発容器１内の底部へまた他
端かヘツダ4A内に開口する液戻しパイプ９を設けてい
る。
上記構成により、凝縮器３側へ進む冷媒ガスと蒸発容器
１へ戻る液化した冷媒とが前記接続管路６内で互いに進
行方向を妨げるようなことはなく、冷却性能の低下はな
くなる。
１へ戻る液化した冷媒とが前記接続管路６内で互いに進
行方向を妨げるようなことはなく、冷却性能の低下はな
くなる。
上記構成は、液戻しパイプ９内における液体冷媒の沸騰
現象についての配慮はなされておらず、蒸発容器１内が
液枯れ現象を起こし、熱暴走を起こす問題があつた。
現象についての配慮はなされておらず、蒸発容器１内が
液枯れ現象を起こし、熱暴走を起こす問題があつた。
具体的に説明すると、前記蒸発容器１の内部中心には上
下方向に複数の冷却穴を設けた冷却体12が設けられてい
るので、前記液戻しパイプ９の端9Eは、この冷却体12の
前記冷却穴などを利用して固定され、蒸発容器１の底部
に接近して開口している。このため、冷却体12が一定以
上に昇温すると、この冷却体12内に位置する液戻しパイ
プ９も昇温し、液化して戻つてきた冷媒をこの液戻しパ
イプ９内で沸騰させ、液戻しパイプ９による蒸発容器１
への液化冷媒の戻りをしや断してしまうことになる。そ
して、液化冷媒の戻りがないまま蒸発容器１内の冷媒が
蒸発し続けると当然発熱体の冷却能力はゼロとなり、熱
暴走を起こすことになる。
下方向に複数の冷却穴を設けた冷却体12が設けられてい
るので、前記液戻しパイプ９の端9Eは、この冷却体12の
前記冷却穴などを利用して固定され、蒸発容器１の底部
に接近して開口している。このため、冷却体12が一定以
上に昇温すると、この冷却体12内に位置する液戻しパイ
プ９も昇温し、液化して戻つてきた冷媒をこの液戻しパ
イプ９内で沸騰させ、液戻しパイプ９による蒸発容器１
への液化冷媒の戻りをしや断してしまうことになる。そ
して、液化冷媒の戻りがないまま蒸発容器１内の冷媒が
蒸発し続けると当然発熱体の冷却能力はゼロとなり、熱
暴走を起こすことになる。
本発明の目的は、液化した冷媒の蒸発容器への戻りを円
滑にし、安定した冷却効果を維持できる沸騰冷却装置を
提供することにある。
滑にし、安定した冷却効果を維持できる沸騰冷却装置を
提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、液化した冷媒を蒸
発容器へ戻す液戻し路の蒸発容器側の端を蒸発容器と接
続管路との接続部近傍から外側に引出して前記蒸発容器
の底部内に開口させたのである。
発容器へ戻す液戻し路の蒸発容器側の端を蒸発容器と接
続管路との接続部近傍から外側に引出して前記蒸発容器
の底部内に開口させたのである。
上記構成によれば、蒸発容器内の冷却体が昇温したとし
ても、液戻し路はその影響をうけることなく液化した冷
媒を前記蒸発容器の底部に戻すことができるので、液枯
れを防止できるのである。
ても、液戻し路はその影響をうけることなく液化した冷
媒を前記蒸発容器の底部に戻すことができるので、液枯
れを防止できるのである。
以下本発明の一実施例を第１〜第３図について説明す
る。蒸発容器１は両側に平形半導体素子２を接触する接
触部1Sを有し、上部側方に接続管部1Pを設けている。こ
の蒸発容器１は複数の半導体素子２の間と最終端側に夫
々配置されて挟持具（図示せず）によつて加締められて
いる。これら蒸発容器１の側方には、一対の第１のヘツ
ダ4A及び第２のヘツダ4Bと、これらの間に跨がる複数本
のフイン付凝縮管５とで構成した凝縮器３が位置してい
る。そして、この凝縮器３の第１のヘツダ4Aの下部に設
けた接続管部4Pと、前記蒸発容器１の接続管部1Pとの間
を接続管路６で接続し、前記蒸発容器１及び凝縮器３を
気密に構成している。この接続管路６は凝縮器３側が上
りとなる緩い勾配で接続され、蒸発容器１側に位置する
絶縁管７と凝縮器３側に位置するベローズ８とで構成さ
れている。また、この接続管路６内にはその全長に亘つ
て液戻し路を構成する液戻しパイプ９が設けられてい
る。この液戻しパイプ９は接続管路６の断面の下半分側
に位置するように設けられ、接続管路６を越える一端は
蒸発容器１の接続管部1Pから分岐して外側に出て蒸発容
器１の底部から内側に入つて開口している。そして、液
戻しパイプ９の他端は前記第１のヘツダ4A内に開口して
いる。また、この液戻しパイプ９は、前記接続管部1Pと
接続管路６との接続部近傍で接続される構成をしてお
り、蒸発容器１の接続管部1Pから外側を通り底部内に開
口する部分を例えば銅などの金属管10より形成し、残る
部分は例えば四フツ化エチレンなどよりなる可撓性のあ
る絶縁管11より形成している。勿論、前記金属管10が貫
通する蒸発容器１の接続管部1Pと底部は溶接あるいはろ
う付けなどで密封されている。
る。蒸発容器１は両側に平形半導体素子２を接触する接
触部1Sを有し、上部側方に接続管部1Pを設けている。こ
の蒸発容器１は複数の半導体素子２の間と最終端側に夫
々配置されて挟持具（図示せず）によつて加締められて
いる。これら蒸発容器１の側方には、一対の第１のヘツ
ダ4A及び第２のヘツダ4Bと、これらの間に跨がる複数本
のフイン付凝縮管５とで構成した凝縮器３が位置してい
る。そして、この凝縮器３の第１のヘツダ4Aの下部に設
けた接続管部4Pと、前記蒸発容器１の接続管部1Pとの間
を接続管路６で接続し、前記蒸発容器１及び凝縮器３を
気密に構成している。この接続管路６は凝縮器３側が上
りとなる緩い勾配で接続され、蒸発容器１側に位置する
絶縁管７と凝縮器３側に位置するベローズ８とで構成さ
れている。また、この接続管路６内にはその全長に亘つ
て液戻し路を構成する液戻しパイプ９が設けられてい
る。この液戻しパイプ９は接続管路６の断面の下半分側
に位置するように設けられ、接続管路６を越える一端は
蒸発容器１の接続管部1Pから分岐して外側に出て蒸発容
器１の底部から内側に入つて開口している。そして、液
戻しパイプ９の他端は前記第１のヘツダ4A内に開口して
いる。また、この液戻しパイプ９は、前記接続管部1Pと
接続管路６との接続部近傍で接続される構成をしてお
り、蒸発容器１の接続管部1Pから外側を通り底部内に開
口する部分を例えば銅などの金属管10より形成し、残る
部分は例えば四フツ化エチレンなどよりなる可撓性のあ
る絶縁管11より形成している。勿論、前記金属管10が貫
通する蒸発容器１の接続管部1Pと底部は溶接あるいはろ
う付けなどで密封されている。
このほか、前記蒸発容器１内には前記接触部1Sの内側に
接する冷却体12が設けられており，この冷却体12は放熱
面積を大きくして熱交換効率を向上させるためにほぼ上
下方向に貫通する多数の冷却穴12Hを設けている。
接する冷却体12が設けられており，この冷却体12は放熱
面積を大きくして熱交換効率を向上させるためにほぼ上
下方向に貫通する多数の冷却穴12Hを設けている。
以上のように構成した沸騰冷却装置に、液体冷媒を封入
するのであるが、液面は接続管路６内の液戻しパイプ９
が沈む位置まで封入する。
するのであるが、液面は接続管路６内の液戻しパイプ９
が沈む位置まで封入する。
上記の沸騰冷却装置において、半導体素子２の発熱量が
小さいときは、蒸発容器１内の冷媒の蒸発量は少なく、
したがつて凝縮器３で液化した冷媒は接続管路６及び液
戻しパイプ９を通つて蒸発容器１内に戻る。
小さいときは、蒸発容器１内の冷媒の蒸発量は少なく、
したがつて凝縮器３で液化した冷媒は接続管路６及び液
戻しパイプ９を通つて蒸発容器１内に戻る。
半導体素子２の発熱量を増加させると、冷媒の蒸発量も
多くなり、接続管路６内の冷媒ガスの占有率が高くな
る。その結果、冷媒液面は液戻しパイプ９以下となり、
液化した冷媒のほとんどが前記液戻しパイプ９を通つて
蒸発容器１内に戻る。このとき、金属管10は冷却体12を
避けて蒸発容器１外を通つて、蒸発容器１の底部の内側
に連通しているので、前記冷却体12の熱的影響を受ける
ことはない。したがつて、液戻しパイプ９の過熱による
液戻しパイプ９内の冷媒の沸騰蒸発及びそれによる冷媒
の戻りの停止に伴う蒸発容器１内の液枯れが防止でき、
安定した冷却効果を維持することができる。
多くなり、接続管路６内の冷媒ガスの占有率が高くな
る。その結果、冷媒液面は液戻しパイプ９以下となり、
液化した冷媒のほとんどが前記液戻しパイプ９を通つて
蒸発容器１内に戻る。このとき、金属管10は冷却体12を
避けて蒸発容器１外を通つて、蒸発容器１の底部の内側
に連通しているので、前記冷却体12の熱的影響を受ける
ことはない。したがつて、液戻しパイプ９の過熱による
液戻しパイプ９内の冷媒の沸騰蒸発及びそれによる冷媒
の戻りの停止に伴う蒸発容器１内の液枯れが防止でき、
安定した冷却効果を維持することができる。
尚、金属管10を昇温している冷却体12及び蒸発容器１か
らの影響を少なくするには、金属管10と蒸発容器１との
間に隙間Ｌを設ければよい。
らの影響を少なくするには、金属管10と蒸発容器１との
間に隙間Ｌを設ければよい。
また、液戻しパイプ９を接続管部1Pと接続管路６との接
続部近傍で接続する構成としたので、沸騰冷却装置の組
立前、金属管10と蒸発容器１とを予め一体化させておく
ことができる。
続部近傍で接続する構成としたので、沸騰冷却装置の組
立前、金属管10と蒸発容器１とを予め一体化させておく
ことができる。
さらに、絶縁管11を可撓性としたので、ベローズ８を界
にして蒸発容器１と凝縮器３とが変位しても容易に曲が
ることができ、そのとき金属管10と接続管部1Pとの気密
接合部に加わる力を緩和できる。
にして蒸発容器１と凝縮器３とが変位しても容易に曲が
ることができ、そのとき金属管10と接続管部1Pとの気密
接合部に加わる力を緩和できる。
このほか、前記金属管10は蒸発容器１の底部に上向きに
開口しているが、その開口方向は特に限定されるもので
はない。
開口しているが、その開口方向は特に限定されるもので
はない。
さらにまた、金属管10が蒸発容器１外にあり、冷却体12
の冷却穴12Hを塞ぐものがないので、冷却体12の熱交換
効率が向上、冷却性能を高めることができる。
の冷却穴12Hを塞ぐものがないので、冷却体12の熱交換
効率が向上、冷却性能を高めることができる。
ところで、以上の実施例は、蒸発容器１の側方に凝縮器
３が配設されたものであるが、蒸発容器１の上方に凝縮
器３を配設するようにしたものにも適用できる。
３が配設されたものであるが、蒸発容器１の上方に凝縮
器３を配設するようにしたものにも適用できる。
以上説明したように本発明によれば、蒸発容器内の液枯
れを防止して安定した冷却効果を得ることができる沸騰
冷却装置を得ることができる。
れを防止して安定した冷却効果を得ることができる沸騰
冷却装置を得ることができる。
第１図は本発明による沸騰冷却装置の一実施例を示す第
２図A-A線に沿う拡大断面図、第２図は本発明による沸
騰冷却装置の一実施例を示す平面図、第３図は同側面
図、第４図は従来技術をもとに考えられる沸騰冷却装置
を示す第１図相当図である。 １……蒸発容器、1P……接続管部、２……半導体素子、
３……凝縮器、4A……ヘツダ、６……接続管路、９……
液戻しパイプ、10……金属管、12……冷却体。
２図A-A線に沿う拡大断面図、第２図は本発明による沸
騰冷却装置の一実施例を示す平面図、第３図は同側面
図、第４図は従来技術をもとに考えられる沸騰冷却装置
を示す第１図相当図である。 １……蒸発容器、1P……接続管部、２……半導体素子、
３……凝縮器、4A……ヘツダ、６……接続管路、９……
液戻しパイプ、10……金属管、12……冷却体。
Claims (5)
- 【請求項１】内部に冷却体を有し液体冷媒が充填された
蒸発容器と、凝縮器と、前記蒸発容器と前記凝縮器とを
連通する接続管路と、この接続管路内を通り一端が前記
蒸発容器内に開口し他端が前記凝縮器内に開口する液戻
し路とを備えた沸騰冷却装置において、前記液戻し路の
前記蒸発器側の端を前記蒸発器と前記接続管路との接続
部近傍で前記接続管路から分岐して前記蒸発容器の底部
内に開口させたことを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載において、前記
蒸発容器は前記接続管路との接続管部を有し、前記液戻
し路は前記接続管部で分岐したことを特徴とする沸騰冷
却装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載において、前記
液戻し路は前記蒸発容器の底部に至るパイプと前記凝縮
器に至るパイプとを接続して構成され、これらパイプは
前記蒸発容器の接続管部と前記接続管路との接続部近傍
で接続されていることを特徴とする沸騰冷却装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載において、前記
凝縮器に至るパイプは可撓性を有することを特徴とする
沸騰冷却装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載において、前記
発熱体は半導体素子であり、前記蒸発容器は前記接続管
路と接続する接続管部を有し、また前記接続管路は前記
蒸発容器側に位置する絶縁管と前記凝縮器側に位置する
ベローズとを有し、かつ前記液戻し路は前記蒸発容器の
接続管部と前記接続管路との接続部近傍で接続された金
属パイプと可撓性絶縁チユーブとよりなり、この金属パ
イプを前記接続管部で分岐したことを特徴とする沸騰冷
却装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62243818A JPH0724293B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 沸騰冷却装置 |
| EP19880116007 EP0310039A3 (en) | 1987-09-30 | 1988-09-28 | Cooling system for heating body |
| US07/250,159 US4862321A (en) | 1987-09-30 | 1988-09-28 | Cooling system for heating body |
| KR1019880012590A KR890005479A (ko) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | 발열체의 냉각장치 |
| BR8805027A BR8805027A (pt) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | Sistema de refrigeracao para um elemento calefator |
| CN88109049A CN1019413B (zh) | 1987-09-30 | 1988-09-30 | 发热体的冷却系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62243818A JPH0724293B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 沸騰冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6489452A JPS6489452A (en) | 1989-04-03 |
| JPH0724293B2 true JPH0724293B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=17109383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62243818A Expired - Lifetime JPH0724293B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4862321A (ja) |
| EP (1) | EP0310039A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0724293B2 (ja) |
| KR (1) | KR890005479A (ja) |
| CN (1) | CN1019413B (ja) |
| BR (1) | BR8805027A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5529115A (en) * | 1994-07-14 | 1996-06-25 | At&T Global Information Solutions Company | Integrated circuit cooling device having internal cooling conduit |
| JP3487382B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2004-01-19 | 株式会社デンソー | 沸騰冷却装置 |
| JP3634028B2 (ja) * | 1995-09-08 | 2005-03-30 | 住友精密工業株式会社 | 半導体素子冷却装置 |
| JP3651081B2 (ja) * | 1995-10-06 | 2005-05-25 | 株式会社デンソー | 沸騰冷却装置 |
| FR2746177B1 (fr) * | 1996-03-14 | 2000-04-07 | Dispositif de refroidissement utilisant un refrigerant en ebullition et se condensant | |
| DE10211568B4 (de) * | 2002-03-15 | 2004-01-29 | Siemens Ag | Kälteanlage für zu kühlende Teile einer Einrichtung |
| JP2009135142A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Toyota Industries Corp | 沸騰冷却装置 |
| EP2704190A1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-03-05 | ABB Technology AG | Modular cooling system |
| US20150354901A1 (en) * | 2012-12-19 | 2015-12-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Heat removal assembly |
| JP7210379B2 (ja) * | 2019-05-31 | 2023-01-23 | 新光電気工業株式会社 | ループ型ヒートパイプ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5241193B2 (ja) * | 1974-03-16 | 1977-10-17 | ||
| JPS55118561A (en) * | 1979-03-05 | 1980-09-11 | Hitachi Ltd | Constant pressure type boiling cooler |
| JPS61234059A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Hitachi Ltd | 半導体素子の沸謄冷却装置 |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP62243818A patent/JPH0724293B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-09-28 EP EP19880116007 patent/EP0310039A3/en not_active Withdrawn
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