RU2042294C1 - Device for cooling computers - Google Patents

Device for cooling computers Download PDF

Info

Publication number
RU2042294C1
RU2042294C1 RU93013426A RU93013426A RU2042294C1 RU 2042294 C1 RU2042294 C1 RU 2042294C1 RU 93013426 A RU93013426 A RU 93013426A RU 93013426 A RU93013426 A RU 93013426A RU 2042294 C1 RU2042294 C1 RU 2042294C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
box
vertical walls
dielectric liquid
condenser
cooling
Prior art date
Application number
RU93013426A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93013426A (en
Inventor
О.А. Кабов
И.Л. Каптелинин
А.В. Журавлев
Original Assignee
Институт теплофизики СО РАН
Кабов Олег Александрович
Каптелинин Игорь Львович
Журавлев Алексей Васильевич
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт теплофизики СО РАН, Кабов Олег Александрович, Каптелинин Игорь Львович, Журавлев Алексей Васильевич filed Critical Институт теплофизики СО РАН
Priority to RU93013426A priority Critical patent/RU2042294C1/en
Publication of RU93013426A publication Critical patent/RU93013426A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2042294C1 publication Critical patent/RU2042294C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: device has pressurized box, condenser having cooled cap and upper parts of vertical walls of box, pipe for supply of cooling liquid to condenser, bottom where pipe for dielectric liquid supply is mounted. printed circuit boards with cooled semiconductors are arranged on inner sides of vertical walls of box. Heaters immersed in dielectric liquid are located near lower base of vertical walls and bottom of box. When heater are turned on, dielectric liquid is boiled, its vapor is condensed and dielectric liquid film flows over vertical walls of box. This results in cooling of semiconductor chips. EFFECT: decreased weight, decreased size, simplified design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронному оборудованию с высокой интегральной плотностью комплектующих компонентов и может быть использовано в системах охлаждения вычислительных машин с высоким быстродействием. The invention relates to microelectronic equipment with a high integrated density of components and can be used in cooling systems of computers with high speed.

Известно радиоэлектронное устройство, включающее вертикально расположенные платы с полупроводниковыми кристаллами, охлаждаемые стекающей по ним пленкой диэлектрической жидкости. Это устройство [1] представляет собой герметичный контейнер, содержащий конденсатор в виде оребренных труб, резервуар постоянного уровня, выполняющий функции пленочного формирователя, платы с чипами и насос для перекачки жидкости в пленочный формирователь. A radio-electronic device is known, including vertically arranged boards with semiconductor crystals, cooled by a film of a dielectric liquid flowing down them. This device [1] is a sealed container containing a condenser in the form of finned tubes, a constant-level tank that acts as a film former, a board with chips, and a pump for pumping liquid into the film former.

Необходимость использования насоса в этих системах обусловлена тем, что на нижнем ряде кристаллов число Рейнольдса пленки в отсутствие насоса может быть меньше определенной величины Re* из-за неравномерного распределения пленки по длине платы и возможности разрыва пленки при малых числах Re. The necessity of using a pump in these systems is due to the fact that on the lower row of crystals the Reynolds number of the film in the absence of the pump can be less than a certain value of Re * due to the uneven distribution of the film along the length of the board and the possibility of film rupture at low Re numbers.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и большие габариты, обусловленные применением в нем конденсатора из оребренных труб, бака постоянного уровня и водяного насоса. The disadvantages of the known device are the design complexity and large dimensions due to the use of a condenser from finned tubes, a constant-level tank and a water pump.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранное в качестве прототипа радиоэлектронное устройство с охлаждаемыми вертикальными платами [2] содержащее конденсатор в виде оребренных труб и коллекторы конденсата, расположенные в верхней части охлаждаемых плат и формирующие на их поверхности пленку охлаждающей жидкости. The closest in technical essence to the claimed one is a radio-electronic device with cooled vertical boards [2], selected as a prototype, containing a condenser in the form of finned tubes and condensate collectors located in the upper part of the cooled boards and forming a film of coolant on their surface.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, большие габариты, неэффективное использование конденсата (часть которого не попадает в коллекторы) и низкая скорость стекания охлаждающей пленки жидкости. The disadvantages of the known device are the design complexity, large dimensions, inefficient use of condensate (some of which does not get into the collectors) and the low rate of runoff of the cooling liquid film.

Цель изобретения уменьшение веса, габаритов и упрощение конструкции устройства охлаждения. The purpose of the invention is the reduction of weight, dimensions and simplification of the design of the cooling device.

Цель достигается тем, что в радиоэлектронном устройстве функции конденсатора и пленочного формирователя выполняют охлаждаемые крышка и верхняя часть вертикальных стенок герметичного контейнера. Монтажные платы с полупроводниковыми кристаллами расположены на нижних участках вертикальных стенок контейнера, по которым стекает охлаждающая пленка жидкости. Для обеспечения заданного числа Рейнольдса на нижнем ряде кристаллов используются нагреватели, которые расположены на дне и у нижнего основания вертикальных стенок внутри контейнера и погружены в диэлектрическую жидкость. Дополнительное количество пара, образующегося на нагревателях, конденсируется в верхней части контейнера и увеличивает на необходимую величину число Рейнольдса потока пленки. The goal is achieved by the fact that in the electronic device, the functions of the capacitor and the film former are performed by the cooled lid and the upper part of the vertical walls of the sealed container. Circuit boards with semiconductor crystals are located on the lower sections of the vertical walls of the container along which the cooling film of liquid flows. To ensure a given Reynolds number on the lower row of crystals, heaters are used that are located at the bottom and at the bottom of the vertical walls inside the container and immersed in a dielectric fluid. The additional amount of steam generated on the heaters condenses in the upper part of the container and increases the necessary Reynolds number of the film flow.

На чертеже изображен вариант радиоэлектронного устройства. The drawing shows a variant of the electronic device.

Устройство содержит герметичный контейнер, состоящий из вертикальных стенок 1, 2, на внутренних поверхностях которых расположены монтажные платы 3 с охлаждаемыми полупроводниковыми кристаллами, конденсатор 4, выполненный в виде крышки, верхней части вертикальных стенок контейнера, имеющих внутренние полости для циркуляции охлаждающей жидкости, трубопровод 5 для подачи охлаждающей жидкости конденсатора, дно 6, к которому подведен трубопровод 7 для подачи диэлектрической жидкости, нагреватели 8, расположенные у нижнего основания вертикальных стенок и на дне 6 контейнера и погруженные в диэлектрическую жидкость. The device comprises a sealed container, consisting of vertical walls 1, 2, on the inner surfaces of which are mounting plates 3 with cooled semiconductor crystals, a capacitor 4, made in the form of a cover, the upper part of the vertical walls of the container having internal cavities for the circulation of coolant, pipeline 5 for supplying a condenser coolant, bottom 6, to which a conduit 7 for supplying a dielectric fluid is connected, heaters 8 located vertically at the lower base walls and at the bottom of the container 6 and immersed in a dielectric fluid.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Через трубопроводы 7 контейнер заполняется диэлектрической жидкостью так, чтобы нагреватели 8 были полностью в нее погружены, а все кристаллы 3 находились над уровнем жидкости. После включения нагревателей 8 происходит закипание диэлектрической жидкости, конденсация ее паров на стенках конденсатора 4 и формирование там же пленки жидкости, которая стекает по вертикальным стенкам контейнера, охлаждая полупроводниковые кристаллы и частично испаряясь на них. Нагреватели поддерживают такую интенсивность испарения жидкости, при которой число Рейнольдса стекающей пленки соответствует Re*, необходимому для поддержания достаточной величины теплообмена на нижнем ряде полупроводниковых кристаллов. Кристаллы включаются с некоторой задержкой (несколько секунд), достаточной для формирования пленки жидкости. Through pipelines 7, the container is filled with dielectric liquid so that the heaters 8 are completely immersed in it, and all crystals 3 are above the liquid level. After the heaters 8 are turned on, the dielectric liquid boils, its vapor condenses on the walls of the condenser 4 and a liquid film forms there, which flows down the vertical walls of the container, cooling the semiconductor crystals and partially evaporating on them. Heaters maintain such a rate of liquid evaporation that the Reynolds number of the falling film corresponds to Re *, which is necessary to maintain a sufficient amount of heat transfer on the bottom row of semiconductor crystals. The crystals are switched on with a certain delay (several seconds), sufficient to form a liquid film.

Второй вариант исполнения устройства отличается от первого тем, что в диэлектрической жидкости затоплены не только нагреватели, но и часть полупроводниковых кристаллов. Это позволяет использовать теплоту, выделяемую затопленными кристаллами, для поддержания достаточной интенсивности кипения диэлектрической жидкости и в определенный момент отключить нагреватели. The second embodiment of the device differs from the first in that not only heaters, but also part of semiconductor crystals are flooded in the dielectric liquid. This allows you to use the heat generated by the flooded crystals to maintain a sufficient intensity of the boiling of the dielectric liquid and at some point turn off the heaters.

Радиоэлектронное устройство может быть использовано, учитывая его компактность и простоту обслуживания, в конструкциях суперкомпьютеров и другой радиоэлектронной техники. The electronic device can be used, given its compactness and ease of maintenance, in the designs of supercomputers and other electronic equipment.

Claims (2)

1. РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее герметичный контейнер, рабочий объем которого образован соединенными между собой дном и боковыми стенками и который частично заполнен диэлектрической жидкостью, монтажные платы с полупроводниковыми кристаллами, установленные в рабочем объеме герметичного контейнера в параллельных плоскостях выше уровня диэлектрической жидкости, и конденсатор, размещенный над монтажными платами, отличающийся тем, что герметичный контейнер снабжен нагревателями, которые расположены на его дне у нижних оснований его боковых стенок, а конденсатор выполнен в виде полой крышки и полых верхних частей боковых стенок герметичного контейнера, полости которых сообщены между собой и соединены с системой подачи и циркуляции охлаждающей жидкости. 1. A RADIOELECTRONIC DEVICE containing a sealed container, the working volume of which is formed by interconnected bottom and side walls and which is partially filled with dielectric fluid, circuit boards with semiconductor crystals installed in the working volume of the sealed container in parallel planes above the level of the dielectric fluid, and a capacitor, located above the circuit boards, characterized in that the sealed container is equipped with heaters, which are located on its bottom at the lower bases of its side walls, and the condenser is made in the form of a hollow cover and hollow upper parts of the side walls of the sealed container, the cavities of which are interconnected and connected to the coolant supply and circulation system. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что монтажные платы частично утоплены в диэлектрической жидкости. 2. The device according to claim 1, characterized in that the circuit boards are partially recessed in the dielectric fluid.
RU93013426A 1993-03-16 1993-03-16 Device for cooling computers RU2042294C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93013426A RU2042294C1 (en) 1993-03-16 1993-03-16 Device for cooling computers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93013426A RU2042294C1 (en) 1993-03-16 1993-03-16 Device for cooling computers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93013426A RU93013426A (en) 1995-07-09
RU2042294C1 true RU2042294C1 (en) 1995-08-20

Family

ID=20138649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93013426A RU2042294C1 (en) 1993-03-16 1993-03-16 Device for cooling computers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2042294C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559825C2 (en) * 2013-07-01 2015-08-10 Сергей Михайлович Абрамов Server frame with immersion cooling system
RU173874U1 (en) * 2016-08-05 2017-09-15 Егор Александрович Колмаков THERMOSTATED HOUSING FOR MEASURING INSTRUMENTS
RU2645721C2 (en) * 2012-12-14 2018-02-28 МИДАС ГРИН ТЕКНОЛОДЖИ, ЭлЭлСи Cooling system by diving electrical instruments in liquid

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Iucropera F.P. Lcquid immersion cooling of electronic components /Proc. of the XXth Intern. Symporium Heat Tranfer in Electronic and Microelectronic Eguipment. - Dubrovnik, Yugoslavia, 1988. *
2. Патент США N 4757370, кл. H 01L 25/04, опубл. 1988. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645721C2 (en) * 2012-12-14 2018-02-28 МИДАС ГРИН ТЕКНОЛОДЖИ, ЭлЭлСи Cooling system by diving electrical instruments in liquid
US10405457B2 (en) 2012-12-14 2019-09-03 Midas Green Technologies, Llc Appliance immersion cooling system
RU2559825C2 (en) * 2013-07-01 2015-08-10 Сергей Михайлович Абрамов Server frame with immersion cooling system
RU173874U1 (en) * 2016-08-05 2017-09-15 Егор Александрович Колмаков THERMOSTATED HOUSING FOR MEASURING INSTRUMENTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3609991A (en) Cooling system having thermally induced circulation
US11116113B2 (en) Cooling electronic devices in a data center
US6536510B2 (en) Thermal bus for cabinets housing high power electronics equipment
US3586101A (en) Cooling system for data processing equipment
US10863650B2 (en) Air-vapor separation method for immersed liquid cooling system and device thereof
CN111352489B (en) Flowing boiling immersion type liquid cooling device
WO2011075929A1 (en) Surface mount type evaporating cooling device of super computer
CA3152614A1 (en) Rack system
RU2042294C1 (en) Device for cooling computers
JPH02114597A (en) Method of cooling electronic device
RU201540U1 (en) Device for immersion two-phase cooling of electronic products
US20230045342A1 (en) Two-phase immersion cooling device
JPH02129999A (en) Cooling device for electronic elemnt
JP2828996B2 (en) Semiconductor cooling equipment
JP2022138221A (en) Cooling device
RU2066518C1 (en) Electronic device
JP5860728B2 (en) Electronic equipment cooling system
RU2440641C1 (en) Device to remove heat from crystal of semiconductor integrated circuit
RU2052884C1 (en) Radio electronic device
RU93013426A (en) RADIO ELECTRONIC DEVICE
US20240074120A1 (en) Two-phase immersion cooling apparatus
RU2777781C1 (en) Immersion cooling system tank for electronic components of computer equipment
JPS61131553A (en) Immersion liquid cooling apparatus
WO2024014024A1 (en) Cooling device
CN219741033U (en) Immersed liquid cooling equipment