JPWO2020100816A1 - 気泡放出装置を備えた電子機器 - Google Patents
気泡放出装置を備えた電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020100816A1 JPWO2020100816A1 JP2020555683A JP2020555683A JPWO2020100816A1 JP WO2020100816 A1 JPWO2020100816 A1 JP WO2020100816A1 JP 2020555683 A JP2020555683 A JP 2020555683A JP 2020555683 A JP2020555683 A JP 2020555683A JP WO2020100816 A1 JPWO2020100816 A1 JP WO2020100816A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- bubble
- electronic device
- cpu
- major axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D9/00—Devices not associated with refrigerating machinery and not covered by groups F25D1/00 - F25D7/00; Combinations of devices covered by two or more of the groups F25D1/00 - F25D7/00
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L23/44—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements the complete device being wholly immersed in a fluid other than air
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
[1]冷媒と、該冷媒に浸漬している電子部品と、該冷媒に浸漬している気泡放出装置とが筐体に収められた電子機器であって、
前記気泡放出装置から放出された気泡の以下の測定方法で測定した平均長径が0.1mm以上であることを特徴とする電子機器。
<測定方法>
前記気泡放出装置の気泡放出口から上方30mmの地点を中心として50mm×50mmの領域をカメラで撮影して得られた画像において、合焦の範囲内にある10個の気泡(長径が0.05mm未満のものを除く)の長径を測定し、その平均値を平均長径とする。
[2]前記冷媒の沸点が70℃以上である[1]に記載の電子機器。
[3]前記冷媒の25℃における粘度が0.0008kg/m・s以上0.05kg/m・s以下である[1]又は[2]に記載の電子機器。
[4]前記気泡放出装置から放出された気泡は前記冷媒の液面まで到達し、前記気泡放出装置から前記冷媒の液面までの距離が200mm以上である[1]〜[3]のいずれかに記載の電子機器。
[5]前記筐体の上部に配置された気体回収口と、前記気体回収口より回収された気体を前記気泡放出装置まで循環させる経路と前記気体を循環させるポンプとを有し、前記冷媒を循環させるポンプは有さない[1]〜[4]のいずれかに記載の電子機器。
[6]前記筐体の底部には前記気泡放出装置の設置領域と非設置領域とがある[1]〜[5]のいずれかに記載の電子機器。
[7]前記気泡放出装置が、孔を有する管状体又は多孔質体を含む[1]〜[6]のいずれかに記載の電子機器。
[8]内部に水が循環している冷却盤が前記筐体に収められている[1]〜[7]のいずれかに記載の電子機器。
[9]前記電子機器がCPUパッケージを有するボードを含む[1]〜[8]のいずれかに記載の電子機器。
気泡放出装置の気泡放出口から上方30mmの地点を中心として、50mm×50mmの領域を高速度カメラなどの撮像装置で撮影する。得られた画像において、合焦の範囲内にある気泡のうち、長径が0.05mm未満のものを除いた10個の長径を測定し、その平均値を平均長径とする。
本発明の実施例に係る電子機器において、冷媒としてフッ素系不活性液体フロリナートFC−3283、CPUパッケージを含む電子機器を用い、CPU投入電力が145Wの時の気泡流量とCPUパッケージ表面温度との関係を調べた。冷却盤に流す水の温度を10℃及び25℃として測定した結果を図6に示す。図6において、気泡流量が0L/分とは、泡流支援なし、すなわち自然対流方式であることを意味する。泡流支援ありの場合は泡流支援なしの場合に比べてCPUパッケージの表面温度が低くなり、気泡流量が0.1L/分〜7L/分の範囲で増加すると、CPUパッケージの表面温度は単調減少することがわかった。
本発明の実施例に係る電子機器において、下記の条件で気泡放出装置が有する孔の直径と孔の個数を変えたときのCPUパッケージ表面温度を調べた。
CPU投入電力:90W
冷媒:フロリナートFC−3283
気泡流量:0.1L/分
冷却盤に流す冷却水の温度:25℃
電子機器の模式図を図7(a)〜図7(d)に、結果を表3に示す。孔径が1mmの場合、孔が1個(気泡放出装置a)、4個(気泡放出装置c)、及び多孔形状(気泡放出装置d)の場合それぞれ同様にCPUパッケージが冷却されていることがわかった。また、孔径が7mmの場合(気泡放出装置b)も孔径が1mmの場合と同様にCPUパッケージが冷却されていることがわかった。
自然対流に加えて、本発明の実施例に係る電子機器を用いた泡流支援方式の場合と強制対流方式を用いた場合の対流において、CPUパッケージ表面の冷媒流速とPUEとの関係を調べた。CPU投入電力は90Wとし、冷媒はフッ素系不活性液体フロリナートFC−3283を用いた。結果を図8に示す。本発明の泡流支援方式では、強制対流方式と同等のCPUパッケージ表面の冷媒流速であっても自然対流方式と同等の低いPUEを実現していることがわかった。
本発明の実施例に係る電子機器を用いた泡流支援方式と、強制対流方式及び自然対流方式におけるCPUパッケージの表面温度とPUEとの関係を調べた。CPU投入電力は90Wとし、冷媒はフッ素系不活性液体フロリナートFC−3283を用いた。結果を図9に示す。本発明の泡流支援方式は、強制対流方式と同レベルまでCPUパッケージの表面温度を下げられる上に、自然対流方式と同等の低いPUEを実現していることがわかった。
冷却効果の高い冷媒としてフロリナートFC3283を、冷却効果の低い冷媒としてシリコーンオイルKF−96A−6csを用いて、本発明の実施例に係る電子機器を用いた泡流支援方式(泡流支援あり)及び自然対流方式(泡流支援なし)における冷却水温度とCPU接合温度Tjとの関係を調べた。CPU投入電力は125Wとし、冷却水流量は39L/分とした。結果を図10及び図11に示す。図10より、冷却効果が高いフロリナートFC3283の場合は、泡流支援なしでは冷却水温度が46℃で、また泡流支援ありでは51℃で、CPU接合温度Tjを93℃未満とできることがわかった。すなわち、泡流支援により、CPU接合温度Tjを93℃未満とするための冷却水の温度を46℃から51℃にすることができた。一方で、図11より、冷却効果の低いシリコーンオイルKF−96A−6csの場合は、泡流支援なしでは冷却水温度が34℃と低くなければCPU接合温度Tjを93℃未満とすることはできなかったのに対し、泡流支援ありでは冷却水温度が49℃でもCPU接合温度Tjを93℃未満とすることができることがわかった。すなわち、泡流支援により、CPU接合温度Tjを93℃未満とするための冷却水の温度を34℃から49℃にすることができた。これは、泡流支援を行うことで、冷却水温度が高くてもCPU接合温度を一定以下にできることを示しているが、特に、冷却効果が低いシリコーンオイルKF−96A−6csのような冷媒であっても、泡流支援を行えば、冷却効果が高いフロリナートFC3283と同等まで冷却水温度の許容範囲を高くできることを意味している。
冷却効果の高い冷媒としてフロリナートFC3283を、冷却効果の低い冷媒としてシリコーンオイルKF−96A−6csを用いて、本発明の実施例に係る電子機器を用いた泡流支援方式を用いた場合のCPU投入電力とCPU接合温度との関係を調べた。冷却水温度は20℃とし、冷却水流量は39L/分とした。結果を図12に示す。図12より、冷却効果の高いフロリナートFC3283では、泡流支援方式を用いればCPU投入電力を257Wまで上げてもCPU接合温度Tjを93℃未満とできることがわかった。さらに、冷却効果の低いシリコーンオイルKF−96A−6csであっても、泡流支援方式を用いればCPU投入電力を238Wまで上げられることがわかった。
実施例6におけるCPU投入電力とシステム総電力との関係を図13に示す。冷却効果の高いフロリナートFC3283では、泡流支援方式を用いればCPU投入電力を257Wまで上げられるため、システム総電力を16.6kWとすることができた。また、冷却効果の低いシリコーンオイルKF−96A−6csであっても、泡流支援方式を用いればCPU投入電力を238Wまで上げられるため、システム総電力を16kWとすることができ、冷媒の冷却効果による違いを殆ど相殺することができた。これより、泡流支援方式を用いることにより、冷媒の選択肢を広げられることがわかった。
冷却効果の高い冷媒としてフロリナートFC3283を、冷却効果の低い冷媒としてシリコーンオイルKF−96A−6csを用いて、気泡流量とCPU接合温度Tjとの関係を調べた。CPU投入電力は125W、冷却水温度は20℃、冷却水流量は39L/分とした。結果を図14に示す。ここで気泡流量が0/分とは、泡流支援なし、すなわち自然対流方式であることを意味し、それ以外は本発明の実施例に係る電子機器を用いて泡流支援を行ったことを意味する。図14より、冷却効果の高いフロリナートFC3283では、気泡流量が0.1L/分から8L/分の範囲でCPU接合温度が単調減少した。一方で、冷却効果の低いシリコーンオイルKF−96A−6csでは、気泡流量が1L/分以上になると、泡流支援なし及び気泡流量が1L/分未満に比べてCPU接合温度が低く抑えられた。これより、泡流支援方式を用いて気泡流量を1L/分以上とすることで、冷却効果の低いシリコーンオイルKF−96A−6csを冷媒として用いてもCPU接合温度を低くできることがわかった。
10:筐体
20:冷媒
21:第1冷媒
22:第2冷媒
30:電子部品
31:ボード
32:メモリー
33:CPUパッケージ
40:気泡放出装置
50:冷却盤
Claims (9)
- 冷媒と、該冷媒に浸漬している電子部品と、該冷媒に浸漬している気泡放出装置とが筐体に収められた電子機器であって、前記気泡放出装置から放出された気泡の以下の測定方法で測定した平均長径が0.1mm以上であることを特徴とする電子機器。
<測定方法>
前記気泡放出装置の気泡放出口から上方30mmの地点を中心として50mm×50mmの領域をカメラで撮影して得られた画像において、合焦の範囲内にある10個の気泡(長径が0.05mm未満のものを除く)の長径を測定し、その平均値を平均長径とする。 - 前記冷媒の沸点が70℃以上である請求項1に記載の電子機器。
- 前記冷媒の25℃における粘度が0.0008kg/m・s以上0.05kg/m・s以下である請求項1又は2に記載の電子機器。
- 前記気泡放出装置から放出された気泡は前記冷媒の液面まで到達し、前記気泡放出装置から前記冷媒の液面までの距離が200mm以上である請求項1〜3のいずれかに記載の電子機器。
- 前記筐体の上部に配置された気体回収口と、前記気体回収口より回収された気体を前記気泡放出装置まで循環させる経路と前記気体を循環させるポンプとを有し、前記冷媒を循環させるポンプは有さない請求項1〜4のいずれかに記載の電子機器。
- 前記筐体の底部には前記気泡放出装置の設置領域と非設置領域とがある請求項1〜5のいずれかに記載の電子機器。
- 前記気泡放出装置が、孔を有する管状体又は多孔質体を含む請求項1〜6のいずれかに記載の電子機器。
- 内部に水が循環している冷却盤が前記筐体に収められている請求項1〜7のいずれかに記載の電子機器。
- 前記電子機器がCPUパッケージを有するボードを含む請求項1〜8のいずれかに記載の電子機器。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018213141 | 2018-11-13 | ||
JP2018213141 | 2018-11-13 | ||
PCT/JP2019/044149 WO2020100816A1 (ja) | 2018-11-13 | 2019-11-11 | 気泡放出装置を備えた電子機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020100816A1 true JPWO2020100816A1 (ja) | 2021-10-07 |
JP7126279B2 JP7126279B2 (ja) | 2022-08-26 |
Family
ID=70732087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020555683A Active JP7126279B2 (ja) | 2018-11-13 | 2019-11-11 | 気泡放出装置を備えた電子機器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7126279B2 (ja) |
WO (1) | WO2020100816A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7267494B1 (ja) | 2022-09-29 | 2023-05-01 | Kddi株式会社 | サーバシステム |
WO2024095653A1 (ja) * | 2022-11-02 | 2024-05-10 | ジヤトコ株式会社 | 冷却装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018200945A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 富士通株式会社 | 冷却装置及び電子システム |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6332275A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-10 | 富士電機株式会社 | 冷却水供給装置の膨張タンク |
JP2995590B2 (ja) * | 1991-06-26 | 1999-12-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体冷却装置 |
US6856037B2 (en) | 2001-11-26 | 2005-02-15 | Sony Corporation | Method and apparatus for converting dissipated heat to work energy |
-
2019
- 2019-11-11 WO PCT/JP2019/044149 patent/WO2020100816A1/ja active Application Filing
- 2019-11-11 JP JP2020555683A patent/JP7126279B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018200945A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 富士通株式会社 | 冷却装置及び電子システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7126279B2 (ja) | 2022-08-26 |
WO2020100816A1 (ja) | 2020-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10321609B2 (en) | Cooling system and method of cooling electronic device | |
JP5853072B1 (ja) | 電子機器の冷却システム | |
JP6866816B2 (ja) | 液浸サーバ | |
JP5956099B1 (ja) | 電子機器の冷却システム | |
KR100866918B1 (ko) | 컴퓨터 및 다른 전자 기기를 위한 써모싸이펀에 기반을 둔낮은 프로파일의 냉각 시스템 | |
US8934245B2 (en) | Heat conveying structure for electronic device | |
JP5210997B2 (ja) | 冷却システム、及び、それを用いる電子装置 | |
JP6790855B2 (ja) | 液浸冷却装置、液浸冷却システム及び電子装置の冷却方法 | |
JP5757086B2 (ja) | 冷却構造及び電子機器並びに冷却方法 | |
US8619425B2 (en) | Multi-fluid, two-phase immersion-cooling of electronic component(s) | |
US7958935B2 (en) | Low-profile thermosyphon-based cooling system for computers and other electronic devices | |
JP6015675B2 (ja) | 冷却装置及びそれを用いた電子機器 | |
WO2016157397A1 (ja) | 電子機器の冷却システム | |
WO2016075838A1 (ja) | 電子機器の冷却システム、及び冷却方法 | |
JP2009200467A (ja) | 伝導冷却回路基板構体 | |
JP7126279B2 (ja) | 気泡放出装置を備えた電子機器 | |
JP5760796B2 (ja) | 冷却ユニット | |
US20070119571A1 (en) | Electronic device cooling apparatus | |
JP2013026527A (ja) | 冷却ユニット | |
Kulkarni et al. | Compact liquid enhanced air cooling thermal solution for high power processors in existing air-cooled platforms | |
JP2017041577A (ja) | 冷却装置および冷却方法 | |
JP2015065187A (ja) | 冷却装置とこれを搭載した電子機器 | |
GB2571054A (en) | Module for liquid cooling | |
JP2008042144A (ja) | 電子機器の冷却構造 | |
JP6244066B1 (ja) | 冷却システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220721 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220802 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220808 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7126279 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |