JPH03208365A - 電子装置の冷却機構及びその使用方法 - Google Patents

電子装置の冷却機構及びその使用方法

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JPH03208365A
JPH03208365A JP2001540A JP154090A JPH03208365A JP H03208365 A JPH03208365 A JP H03208365A JP 2001540 A JP2001540 A JP 2001540A JP 154090 A JP154090 A JP 154090A JP H03208365 A JPH03208365 A JP H03208365A
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JP
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hose
cooling
touch
piping
coupler
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JP2001540A
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Hiroshi Go
郷　博
Shizuo Zushi
頭士　鎮夫
Mitsuo Miyamoto
宮本　光男
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/40—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids
    • H10W40/47—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing liquids, e.g. forced water cooling

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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子装置の冷却に関し、特に、回路モジュー
ルを冷却板を介して液冷する型の冷却機構と、その使用
方法に関する。
〔従来の技術〕
多数の高密度ＬＳＩが小面積に搭載された、いわゆるマ
ルチチップモジュールは、単位面積あたりの発熱量が大
きく、そのため、冷却板を介して液体により冷却する機
構がしばしば採用される。
この型の冷却機構の例は、米国特許第３４８１３９３号
及びｒ口径エレクトロニクスＪ　１９８５年６月１７日
号の第２４３頁ないし第２６６頁に記載されている。
冷却板は、コールドプレートなどと呼ばれ、その一つの
面がマルチチップモジュールと密着して高い熱伝導が得
られるように、マルチチップモジュールに取付けられる
。コールドプレートは内部に冷却剤の流路を持ち、複数
のコールドプレートが、冷却剤循環システムの往路配管
と復路配管の間に、−群の可撓ホースにより直列に接続
される。
前記米国特許に開示されているように、従来の冷却機構
では、コールドプレートを、ホースに接続されたままで
、マルチチップモジュールから取外せることに注意が向
けられている。この方法の利点は、冷却剤の循環を停止
せずに、換言すれば、他のモジュールの冷却に影響を与
えずに、任意のモジュールに対して交換その他の保守作
業が行なえる点にある。
〔発明が解決しようとする課題〕
マルチチップモジュールの発熱量が増すと、冷却効率の
改善が必要になる。したがって、マルチチップモジュー
ルとコールドプレートの間の熱抵抗を極力低くすること
が望まれ、これを達成するには、コールドプレートとマ
ルチチップモジュールの接触を、最良の状態となるよう
に、慎重に調整しなければならない。熱抵抗を下げるた
めに、熱伝導度が高いグリスを両接触面に塗布すること
も、普通に行なわれている。
このような条件の下では、保守のためにコールドプレー
トをマルチチップモジュールから分離する前述の方法は
問題を生しる。−旦分離されたコールドプレートを、同
じか又は新しいマルチチップモジュールに再び取付ける
際に、前述したような接触状態の調整、あるいはグリス
の拭取りと再塗布が必要になる。ところが、装置の設置
・稼動現場においては、接触状態の微妙な調整は不充分
な設備のために困難であり、また、グリスの処理は相当
な時間を要し、その間装置は使用できず、場合によって
はグリスの使用を断念しなければならなくなる。
本発明の目的は、ホースとコールドプレートすなわち冷
却板の接続と切離しを容易に行えるようにし、それによ
り、冷却板と回路モジュールを一体として取扱えるよう
にすることにある。
本発明の他の目的は、ホースを冷却板から切離す際の冷
却剤の流出を防止することにある。
本発明の他の目的は、ホースを冷却板から切離す前に冷
却剤を排出す八き区域を局限することにある。
本発明の他の目的は、排出された冷却剤の逸失を防ぐこ
とにある。
本発明の更に他の目的は、前記薄目的の達成に必要なバ
ルブの数を減らし、それにより、冷却剤循環装置の負荷
の増大を抑えることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の冷却機構においては、ホース群を往路配管、復
路配管及び冷却板にそれぞれ接続する複数のワンタッチ
カプラ対が設けられ、特に、往路配管及び復路配管との
接続には、バルブ機構付きのワンタッチカプラが用いら
れる。冷却板との接続には、バルブ機構無しのワンタッ
チカプラ対を用いるのがよい。また、復路配管には、管
内の冷却剤が見える監視窓を設けるのがよい。変形とし
て、復路側配管との接続には、ワンタッチ接続・切離し
機構もバルブ機構も持たない、通常の単純な継手も用い
ることができる。
なお、本明細書において、ワンタッチカプラ対とは、ナ
ツトの締込みのような手間を要せずに、リングの上下、
レバーの起倒のような簡単な操作により接続・切離しが
可能な管継手を意味し、バルブ機構付きワンタッチカプ
ラ対とは、ソケットとプラグの双方にバルブを有し、こ
れらのバルブが、カプラ対の接続・切離しに応じて、自
動的に開・閉する型の、ワンタッチカプラ対を意味する
。
このようなワンタッチカプラ対自体は周知である。
前記の冷却機構は、本発明によれば１次のように使用さ
れる。回路モジュールの保守が必要な時に、ホースを往
路配管と復路配管に接続しているそれぞれのバルブ機構
付きワンタッチカプラ対を切離して、一方のホース側カ
プラ片（プラグ又はソケット）を排出用加圧装置に接続
された相手カプラ片（ソケット又はプラグ）と接続し、
他方のホース側カプラ片を排出用ホースにｆｆ１Ｍ２れ
た相手カプラ片と接続する。次いで、排出用加圧装置を
用いて、ホース群及びそｚｔｂにより直列接続すれた冷
却板群から冷却剤を排出する。冷却剤の排出後、目的の
冷却板からホースを切離し、それから、こうしてホース
から切離された冷却板とそれに結合された回路モジュー
ルを、一体として電子装置から取外す。
前記の方法は、復路配管との接続の切離しを省略し、往
路配管から切離されたホースに排出用加圧装置を接続す
るように、変更してもよい。
更に、前記の変更された方法において、復路配管とホー
スの接続を切離し、切離されたホースと復路配管の間を
、監視窓付きホースで再接続してもよい。
〔作用〕
本発明の冷却機構によれば、ワンタッチカプラ対の簡単
な操作によって、ホースと冷却板を切離したり接続した
りすることができる。したがって、保守に際して、冷却
板と回路モジュールを一体として取扱うことが可能にな
る。
バルブ機構付きワンタッチカプラ対の採用は、ホースを
切離した時の冷却剤の流出を防ぎ、がっ、冷却剤の排出
を要する区域を、バルブ機構付きワンタッチカプラ対と
復路配管の間、又は２個のバルブ機構付きワンタッチカ
プラ対の間の部分に局限することを可能にする。もっと
も、バルブ機構付きワンタッチカプラ対は、圧力損失が
大きい。
そこで、個数の多い冷却板とホースの接続にはバルブ機
構無しのワンタッチカプラを採用することにより、冷却
剤循環系中の圧力損失を最小限に抑えることができる。
監視窓もまた、冷却剤排出区域の局限に役立つ。
監視窓の位置まで排出が進めば、それより上流にあるホ
ースと冷却板からの排出が完了したことは確かであるか
ら、そこで排出作業を終わらせることができる。
また１本発明の使用方法によれば、冷却剤を循環系の外
部に排出する場合にも、−群の直列接続されたホースと
冷却板の内容のみを排出すれば終わる。復路配管に排出
する方法によれば、排出された冷却剤は貯留タンクに入
り、逸失を免れることができる。
〔実施例〕
第１図は、本発明による冷却機構の一実施例を示す。マ
ザーボード１は多数のコネクタ２を有し、各コネクタ２
には、多数の接続ピン３を持つマルチチップモジュール
４が取付けられている。各マルチチップモジュール４は
、コールドプレート５と、それらの間に良好な熱伝導が
得られるように。
一体的に組立てられている。一連の可撓ホース６が、こ
れらのコールドプレート５を、往路側の分岐管７と復路
側の分岐管８の間に直列に接続する。
図示されていないが、これらの分岐管７と８の間には、
多数の同様の直列接続されたコールドプレート５とホー
ス６の組が、並列に接続されている。
冷却剤（例えば、水、不凍液、その他）は、ポンプ９に
より、貯留タンク１０から熱交換器１１゜往路側分岐管
７．直列接続されたホース６とコールドプレート５、及
び復路側分岐管８を経て貯留タンク１０に戻るように、
循環される。透明な監視窓１２が、復路側配管のなるべ
く分岐管８に近い位置に設けられる。
各コールドプレート５とホース６は、ソケット１３ａと
プラグ１３ｂからなるバルブ機構無しワンタッチカプラ
対によって接続され、直列接続された一連のホースの最
初のものと最後のものは、ソケット１４ａとプラグ１４
ｂからなるバルブ機構付ワンタッチカプラ対によって、
往路側分岐管７と復路側分岐８にそれぞれ接続される。
バルブ機構がなければ、ワンタッチカプラ対を切離す時
に冷却剤が無制限に流出し、場合によっては装置を損傷
する恐れがある。他方、バルブ機構付きワンタッチカプ
ラ対は、単に高価であるに止まらず、圧力損失が大きい
という難点を持つ。したがって、これを各コールドプレ
ート５とホース６の間の接続に使用すると、コールドプ
レートの数は非常に多いので、総合圧力損失は非常に大
きくなり、その結果、大型のポンプ９を必要とし、ます
ます不経済である。そこで、各コールドプレート５とホ
ース６の接続には、バルブ機構無しワンタッチカプラ対
が使用される。
第２図は、第１図の機構において、マルチチップモジュ
ール４の保守のために冷却剤を排出する場合の、接続変
更の一例を示す。第１図の接続から第２図の接続に至る
手順は次のとおりである。
■　往路側分岐管７と復路側分岐管８をホース６に接続
しているそれぞれのバルブ機構付きワンタッチカプラ対
１４ａ、１４ｂを切離す。この時、ソケット１４ａとプ
ラグ１４．　ｂの各バルブ機構が自動的に閉じ、冷却剤
は流比しない。
■　往路側分岐管７から切離されたホースのプラグ１４
ｂを、バルブ１５を介して排出装置１６に接続されたソ
ケット１４ａ′と接続する。ソケット１４８′はソケッ
ト１４ａと合同である。
排出装置１６は、コンプレッサ又は圧縮気体のボンベで
よい。
■　復路側分岐管８から切離されたホースのプラグ１４
ｂを、排水ホース１７に接続されたソケット１４８′と
接続する。
こうして第２図に示された接続が得られ、ここでバルブ
１５を開けば、各ホース６とコールドプレート５内の冷
却剤は、排出ホース１７がら外部に排出される。その後
、目的のマルチチップモジュールと結合されたコールド
プレート５を、ホース６から、それらを接続しているワ
ンタッチカプラ対のソケット１３ａとプラグ１３ｂを切
離すことにより、容易に外すことができる。勿論、冷却
剤は既に排出されているから、これらのワンタッチカプ
ラ対はバルブ機構を持たないけれども、この切離しに際
して冷却剤が流出することはない。
それから、保守員は、目的のマルチチップモジュール４
を、コールドプレート５と一体のまま、コネクタ２から
抜取ることができる。
第３図は、別の排出接続を示す。この接続は、前述の手
順■〜■において、操作■における復路分岐管８からの
切離しと、操作■を省略することによって、第１図に示
された接続から到達する。
この接続においてバルブ１５を開けば、冷却剤は、復路
側配管を通って、貯留タンクｌＯの方に排出する。その
後、保守員は、監視窓１２を通して管内の冷却剤を監察
し、そこまで排出が進んだ時に、バルブ１５を閉じて、
排出作業を終わらせることができる。復路側分岐管８か
ら貯留タンク１０までの配管は相当に長く、その中の冷
却剤をすべて貯留タンク１０に排出しようとすれば、長
い時間と大量の加圧気体の供給が必要となり、更に、相
当大型の貯留タンク１０を用意しなければならない。監
視窓１２は、このようなむだを省くのに役立つ。
第３図に示される接続の変形として、復路側分岐管８を
ホースに接続しているバルブ機構付きワンタッチカプラ
対１４ａ、１４ｂも切離し、それらの間に、同様なプラ
グとソケットをそれぞれの端部に備えた監視窓付きホー
スを接続してもよい。
第３図に示された排出用接続のみが利用される場合には
、復路側分岐管８とホースの間のカプラ対を、ワンタッ
チ接続・切離し機構もバルブ機構も持たない普通の型の
ものに、変更することができる。
ポンプ９の能力に充分な余裕があれば、諸コールドプレ
ート５の一部又は全部とホース６との接続には、バルブ
機構付きワンタッチカプラを用いることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ホースと冷却板の切離しと接続が容易
になり、したがって、保守に際し、冷却板と回路モジュ
ールを一体として扱うことができる。その結果、冷却板
と回路モジュールの接触状態の調整を装置の設置・稼動
現場で行なう必要がなくなって、保守作業を容易・迅速
に遂行することができる。更に、前記の効果は、より良
い冷却効果が得られるように、冷却板と回路モジュール
を接着、半田付は等により強固に固着し、あるいは、そ
れらを単一材から形成することを可能にする。
また１本発明によれば、冷却剤の流出及び逸失の防止、
冷却剤排出区域の局限などの効果も得られ、加えて、前
記諸効果が少数のバルブ機構付きワンタッチカプラの使
用で得られるから、圧力損失の増大、ひいては循環用ポ
ンプの大型化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による冷却機構の一実施例を示す図であ
り、第２図は第１図の接続が本発明の方法により冷却剤
の排出のために変更された状態を示す図であり、第３図
は第１図の接続が本発明の他の方法により冷却剤の排出
のために変更された状態を示す図である。 ４・・・回路モジュール、５・・・冷却板、６・・・可
撓ホース、７・・・往路側分岐管、８・・・復路側分岐
管、９〜１１・・・冷却剤循環装置、１２・・・監視窓
、１３ａ。 １３ｂ・・・バルブ機構無しワンタッチカプラ対、１４
ａ、１４ｂ・・・バルブ機構付きワンタッチカプラ対、
１６・・・排出用加圧装置、１７・・・排出用ホース。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. １．電子装置に取付けられた複数の回路モジュールと、
    それぞれ冷却剤流路を有し前記複数の回路モジュールの
    異なる一つに熱伝導的に結合された一群の冷却板と、往
    路配管と、復路配管と、前記往路配管と復路配管の間に
    前記冷却板群の冷却剤流路を直列に接続するための一群
    の可撓ホースと、前記往路配管と復路配管の間に接続さ
    れた冷却剤循環装置とを備え、特徴として、前記ホース
    群を前記往路配管，復路配管及び冷却板群にそれぞれ接
    続する複数のワンタッチカプラ対を備え、少なくとも往
    路配管及び復路配管にそれぞれ接続する前記ワンタッチ
    カプラ対はバルブ機構付きのものである、電子装置の冷
    却機構。
  2. ２．請求項１において、冷却板群に接続する前記ワンタ
    ッチカプラ対はバルブ機構無しのものである、電子装置
    の冷却機構。
  3. ３．請求項１又は２において、前記復路配管は管内の冷
    却剤が見える監視窓を有する、電子装置の冷却機構。
  4. ４．請求項１，２又は３において、復路配管に接続する
    前記ワンタッチカプラの代りに、ワンタッチ接続・切離
    し機構もバルブ機構も付かない継手を備える、電子装置
    の冷却機構。
  5. ５．請求項１に記載された冷却機構において、前記ホー
    ス群を前記往路配管及び復路配管にそれぞれ接続してい
    る第１及び第２の前記バルブ機構付きワンタッチカプラ
    対を切離すステップと、前記第１及び第２のバルブ機構
    付きワンタッチカプラの一方のホース側カプラ片を排出
    用加圧装置に接続された相手カプラ片に接続し、他方の
    ホース側カプラ片を排出用ホースに接続された相手カプ
    ラ片に接続するステップと、前記排出用加圧装置により
    前記ホース群と前記冷却板群から冷却剤を排出するステ
    ップと、前記排出の後に所望の冷却板と前記ホースを接
    続しているワンタッチカプラ対を切離するステップと、
    こうして切離された前記所望の冷却板とそれに結合され
    た回路モジュールを一体として前記電子装置から取外す
    ステップとを有する、電子装置冷却機構の使用方法。
  6. ６．請求項５において、前記第１のバルブ機構付きワン
    タッチカプラ対のホース側カプラ片を前記排出用加圧装
    置に接続された相手カプラ片に接続し、前記第２のバル
    ブ機構付きワンタッチカプラ対の切離しを行なわない、
    電子装置冷却機構の使用方法。
  7. ７．請求項６において、前記第２のバルブ機構付きワン
    タッチカプラ対を切離して、そのホース側カプラ片と復
    路配管側カプラ片の間に、各端にそれぞれの相手カプラ
    片を有する監視窓付きホースを接続する、電子装置冷却
    機構の使用方法。
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