JPH0682941B2 - 冷却液供給装置 - Google Patents

冷却液供給装置

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JPH0682941B2
JPH0682941B2 JP62267124A JP26712487A JPH0682941B2 JP H0682941 B2 JPH0682941 B2 JP H0682941B2 JP 62267124 A JP62267124 A JP 62267124A JP 26712487 A JP26712487 A JP 26712487A JP H0682941 B2 JPH0682941 B2 JP H0682941B2
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    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電算機のプリント板に実装されるLSI等を冷却する冷却
モジュールを強制液冷する電算機用冷却装置で、特に複
数の冷却モジュールに対する冷却水の循環供給系の構成
に関し、 冷却モジュール数の規模に応じて可変数の冷却ループを
構成できる独立供給方式の利点を具備し、更に熱交換器
の効率的運用、液温、液量、液質等の監視保守を容易化
することを目的とし、 電子部品を冷却する冷却モジュールの冷却液を循環冷却
供給する冷却液供給装置において、 タンク２を１箇所に設け、該タンク２にポンプ３、熱交
換器５を配管６で接続した供給系7a,7b、…を、複数組
分配して独立して設け、これらの複数組の供給系7a,7
b、…を複数の冷却モジュール11a,11b、…に独立して接
続し、該冷却モジュール11a,11b、…からの帰還流が各
々独立に該タンク２に合流して混合するように、該冷却
モジュール11a,11b、…からの帰還系を該タンク２に独
立して接続するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電算機のプリント板に実装されるLSI等を冷
却する冷却モジュールをたとえば、水、フロオロカーボ
ン等により強制液冷する冷却液供給装置で、特に、複数
の冷却モジュールに対する冷却液の循環供給系の改良に
関する。
近年、集積度が高くなるにつれてLSI等の素子自体の発
熱量が増すと共にプリント板の実装密度が高くなる傾向
にある。このため、かかる素子等を効果的に冷却するこ
とが重要視され、この冷却手段として冷却能力の大きい
冷却水等の液体冷媒を用いた強制冷却が提案されてい
る。
〔従来の技術〕 従来、上記冷却液供給装置の冷却水循環供給に関して
は、第４図（ａ）、（ｂ）に示す方式がある。
（ａ）のものは分岐供給方式であり、冷却水供給装置１
は膨張タンク２、例えば２組の並列接続されるポンプ３
と逆止弁４、及び熱交換器５がパイプ６により直列接続
した単一の供給系７から成る。そして、パイプ６の供給
側と帰還側に複数のカップリング8a、8b、…と9a、9b、
…が分岐して接続されている。また、本体装置10は複数
のLSI等の素子の冷却モジュール11a、11b、…を有する
が、例えば２個の冷却モジュール11aと11bがパイプ12
a、12bにより同一のカップリング13a、14aに接続され、
カップリング8aと13a、9aと14aを外部ホース15、16で接
続して循環系を成している。これにより、冷却水供給装
置１では膨張タンク２に本体装置10から戻ってくる冷却
水をまとめて合流及び混合することで水温を均一化し、
更に熱交換器５で一律に冷却する。そして、冷却された
冷却水を本体装置10の複数の冷却モジュール11a、11bに
同時に供給して冷却作用するものである。
（ｂ）のものは独立供給方式であり、冷却水供給装置１
は１組の供給系7aを膨張タンク２、ポンプ３と逆止弁
４、熱交換器５、パイプ６、カップリング８、９により
成し、かかる複数組の供給系7a、7b、…を独立して有す
る。また、本体装置10でも１個の冷却モジュール11にパ
イプ12とカップリング13、14を設け、かかる複数組の供
給系17a、17b、…を独立して有し、各組毎に外部ホース
15、16で接続される。これにより、個々のモジュール11
毎に全く独立して冷却水を循環して冷却作用する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記従来の（ａ）のものにあっては、冷却水
供給装置１が単一の供給系７で冷却水の圧力、流量特性
が１種類であるから、本体装置10におけるモジュール構
成規模が異なる場合にも最大構成規模の装置を準備する
必要がある。また、本体装置10の複数のモジュール11
a、11bに同時に供給するので、還流する冷却液が相互に
干渉し合い、個々のモジュール毎に最適化し難い。
一方（ｂ）のものにあっては、完全な独立供給方式であ
るから上記（ａ）の分岐供給方式の欠点を補い得るが、
完全な独立化のため以下のような不具合を有する。即
ち、熱交換器の負荷が各供給系7a、7b、…毎に全く異な
り、熱交換器の冷却機能を損なうと冷却水温が無制限に
上昇する恐れがある。また、各供給系7a、7b、…毎に冷
却水温が異なるので、この水温の監視、制御は各供給系
毎に行う必要がある。更に、冷却水の注入、水量の監
視、異物の除去、水質保守等の各供給系7a、7b、…毎に
行う必要があり、これらの装備が煩雑化する。
本発明は、このような点に鑑み、冷却モジュールの構成
規模に応じた冷却系の構成を容易とする独立供給方式の
利点を具備し、更に熱交換器の効率的運用、液温、液
量、液質等の監視、保守を容易化することが可能な冷却
液供給装置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〕
上記目的を達成するため、本発明の冷却液供給装置は、 タンク２を１個所に設け、該タンク２にポンプ３、熱交
換器５を配管６で接続した供給系7a,7b、…を、複数組
分配して独立して設け、これらの複数組の供給系7a,7
b、…を複数の冷却モジュール11a,11b、…に独立して接
続し、該冷却モジュール11a,11b、…からの帰還流が各
々独立に該タンク２に合流して混合するように、該冷却
モジュール11a,11b、…からの帰還系を該タンク２に独
立して接続する。
更に、膨張タンクの１ケ所で集中して異物除去、水温等
の監視等を行い、混合促進や水質浄化手段を付設するよ
うに構成されている。
〔作用〕
上記構成に基づき、冷却水供給装置から本体装置の各冷
却モジュールには独立供給方式で冷却水が供給され、そ
れぞれ適した圧力、流量特性で相互影響されることなく
冷却作用する。そして、冷却モジュールを冷却した後の
冷却水はすべて共用の膨張タンクに合流、混合して水
温、圧力が均一化され、この均一化した冷却水が冷却水
供給装置の各供給系に分配される。また、膨張タンクで
は各供給系の異物の除去、水質浄化、水温監視等が集中
して行われる。
さらに、供給路と帰還路とを冷却モジュールに対し各々
独立させることにより、個々の冷却モジュールの圧力、
流量特性を他系に対し、独立、不干渉に定めて適切に冷
却することができ、各供給系の個別動作、活性保守を行
うことができる。
こうして本発明では、冷却水の供給は独立供給方式を用
いてその利点を有し、冷却水の帰還は集中管理方式を用
いて監視、保守の集約化、容易化を計ることが可能とな
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図において、符号１は冷却水供給装置であり、容量
の大きい共用の膨張タンク２を１個有している。この膨
張タンク２は圧力開放機構付密閉型でリザーバタンクを
兼ねており、内部に所定のメッシュの金網によりごみを
捕集除去するストレーナ20、更に後述する混合促進、水
質浄化手段を有する。そこで、かかる膨張タンク２のス
トレーナ20下流側からポンプ３と逆止弁４、熱交換器
５、カップリング８がパイプ６により直列接続され、ス
トレーナ20上流側にはカップリング９を有する帰還パイ
プ６′が接続されて供給系7aを成す。そして、同様の複
数組の供給系7a、7b、…が分配独立して設けてある。
一方、本体装置10は、冷却モジュール11a、11b…と、11
aの供給側および帰還側に各々接続されるパイプ12を有
し、さらに、冷却水供給装置１側のカップリング８に接
続される外部ホース15にカップリング13を介して接続さ
れ、供給路6A、6B…を構成する供給パイプ17a、17b…
と、冷却モジュール11a、11b…から引き出され、カップ
リング14を介して外部ホース16に接続されて帰還路6
A′、6B′…を構成する帰還パイプ17a′、17b′…を有
する。
ここで、各組みのポンプ、熱交換器の容量等は冷却モジ
ュールの構成数、発熱量等の規模に応じて各別に設定さ
れ、それぞれ適した圧力、流量特性である。
上記構成により、冷却水供給装置１ではポンプ駆動によ
り複数組の供給系7a、7b…に膨張タンク２から冷却水が
所定量分配され、且つ各組毎に熱交換器５で各別に冷却
される。そして、この冷えた冷却水が本体装置10の複数
組の供給路6A、6B、…から各冷却モジュール11a、11b、
…に独立して供給されることで、その発熱量等に応じた
圧力、流量特性により相互干渉でそれぞれ適切に冷却さ
れる。
そして、各冷却モジュール11a、11b、…で冷却した後に
異なった水温になっている。
冷却水は、すべて、独立した帰還路6A′、6B′、…から
帰還パイプ６′、６′、…を経て冷却水供給装置１の共
用の膨張タンク２に合流し、温度差による自然対流、合
流−分配に伴う対流等で混合し、これにより圧力、水温
が均一化する。従って、一部の供給系の熱交換器の冷却
機能が損なわれても、その供給系の水温は無制限に上昇
すること無くタンク内水温以下にとどまる。また、膨張
タンク２から分配される冷却水の熱量が平均化し、各熱
交換器５に対して熱負荷が分散化して熱交換器５自体は
効率的に働くことになる。
更に、共用の膨張タンク２では各供給系の冷却水が集中
して注入、水量チェックされ、ストレーナ20でゴミ、異
物が除去される。また、上述の帰還水温の監視、制御が
集約化して行われる。
第２図（ａ）ないし（ｃ）において、膨張タンク２にお
ける冷却水の混合促進手段の各実施例について述べる。
（ａ）の実施例はタンク２の流入側に筒状のヘッダ21が
取付けられて、各供給系7a、7b、…の戻りパイプ6a′、
6b′、…が接続し、同様に流出側にもヘッダ22が取付け
られて、パイプ6a、6b、…が接続する。そこで、この場
合はヘッダ21、22とタンク２の容積変化で混合が良くな
る。
（ｂ）の実施例はタンク２において各供給系7a、7b、…
の帰還パイプ6a′、6b′、…と分配パイプ6a、6b、…の
接続位置を上下逆にしたものであり、これによりタンク
２内部で合流、分配する冷却水の系路が交錯して混合が
良くなる。
（ｃ）の実施例はタンク２の内部に混合促進制御板23が
取付けられ、この制御板23に所定の大きさの孔24が明い
ている。そして、制御板23の上下においてパイプ6a、6
b、…と6a′、6b′、…が流路を交錯するように接続さ
れる。そこで、この場合はタンク２の内部で冷却水の流
れが制御板23等により入り乱れて混合が良くなる。
第３図（ａ）、（ｂ）において、水質浄化手段の実施例
について述べる。
（ａ）の実施例は膨張タンク２にカップリング25、26を
有し、パイプ27によりポンプ28、フィルタ29、イオン交
換器30等が常時又は保守時に直列接続される。そこで、
ポンプ28を駆動すると、タンク２の冷却水がフィルタ2
9、イオン交換器30を経て循環することで、すべての供
給系の冷却水の水質が集中的に浄化される。
（ｂ）の実施例は膨張タンク２と１つの供給系7aのパイ
プ６のポンプ吐出側にカップリング25、26を有し、上述
のフィルタ29、イオン交換器30、流量制御弁31を有する
パイプ27が同様に接続される。この場合は供給系7aのポ
ンプ３により冷却水がフィルタ29側に分流して同様に水
質浄化され、専用ポンプが不要になる。尚、（ａ）、
（ｂ）のフィルタ29とイオン交換器30はいずれか一方の
場合もある。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、 冷却水供給装置による複数の冷却モジュールに対する供
給路が独立しているので、個々のモジュールの圧力、流
量特性を他系に対し独立、不干渉に定めて適切に冷却し
得る。また、各供給系の個別動作、活性保守が可能であ
り、モジュールの規模を変化しても他系に全く影響を与
えない等の利点がある。
冷却後の帰還冷却水は、独立した複数の帰還路および帰
還パイプを経て１個の膨張タンクに合流、混合して集中
管理する方式であるから、水温および圧力が均一化した
後に分配されて熱交換器の効率的運用が可能となる。
すべての供給系の水温監視、制御が１個所に集約化して
簡素化し、ごみの除去、水量チェック等も容易化する。
帰還冷却水の熱量の平均化により、一部の供給系に異常
を生じても水温上昇が抑えられて、系全体の信頼性を向
上し得る。
混合促進手段の付加により帰還冷却水の平均化効果が更
に増して好ましい。
水質浄化手段は１個の膨張タンクの付近に設ければ良く
て構造が簡素化し、この手段により水質保守の効果が増
す さらに供給路と帰還路とを冷却モジュールに対し各々独
立させることにより、個々の冷却モジュールの圧力、流
量特性を他系に対し、独立、不干渉に定めて適切に冷却
することができ、各供給系の個別動作、活性保守を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の冷却液供給装置の実施例を示す配管
図、 第２図（ａ）ないし（ｃ）は混合促進手段の実施例を示
す配管図、 第３図（ａ）、（ｂ）は水質浄化手段の実施例を示す配
管図、 第４図（ａ）、（ｂ）は従来例を示す配管図である。 図において、 １は冷却水供給装置、 ２は膨張タンク、 ３はポンプ、 ５は熱交換器、 ６はパイプ、 7a、7b、…は供給系、 10は本体装置、 11a、11b、…は冷却モジュール、 20はストレーナ、 21、22はヘッダ、 23は混合促進制御板、 27はパイプ、 28はポンプ、 29はフィルタ、 30はイオン交換器、 6A、6B…は、供給路、 6A′、6B′…は、帰還路を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 治彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 実開 昭60−30595（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−58992（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子部品を冷却する冷却モジュールの冷却
    液を循環冷却供給する冷却液供給装置において、 タンク（２）を１箇所に設け、該タンク（２）にポンプ
    （３）、熱交換器（５）を配管（６）で接続した供給系
    （7a、7b、…）を、複数組分配して独立に設け、 これらの複数組の供給系（7a、7b、…）を複数の冷却モ
    ジュール（11a、11b、…）に独立して接続し、 該冷却モジュール（11a、11b、…）からの帰還流が各々
    独立に該タンク（２）に合流して混合するように、該冷
    却モジュール（11a、11b、…）からの帰還系を該タンク
    （２）に独立して接続する冷却液供給装置。
  2. 【請求項２】上記タンク（２）に、混合促進手段を付設
    する特許請求の範囲第１項記載の冷却液供給装置。
  3. 【請求項３】上記タンク（２）に液質浄化手段を付設す
    る特許請求の範囲第１項または第２項記載の冷却液供給
    装置。
  4. 【請求項４】上記液質浄化手段を上記タンク（２）内の
    冷却液を取り出すポンプと、該ポンプからの冷却液中の
    異物を除去するフィルタ（29）と該冷却液内の金属イオ
    ンを中和するイオン交換器（30）により構成したことを
    特徴とする特許請求の範囲第３項記載の冷却液供給装
    置。
  5. 【請求項５】上記液質浄化手段におけるポンプとして、
    専用のポンプを設けたことを特徴とする特許請求の範囲
    第４項記載の冷却液供給装置。
  6. 【請求項６】上記液質浄化手段におけるポンプは各冷却
    モジュール（11a、11b、…）への冷却液を供給するため
    のポンプを流用したことを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項記載の冷却液供給装置。
  7. 【請求項７】上記混合促進手段は、穴を設けた板（23）
    と該板（23）をはさんで設けられた供給系のパイプ（6a
    〜6n）と帰還系のパイプ（6a′〜6n′）により構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の冷却液供
    給装置。
  8. 【請求項８】上記混合促進手段は上記タンクに対する位
    置関係をずらした供給系の配管と帰還系の配管により構
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の冷
    却液供給装置。
  9. 【請求項９】上記混合促進手段は一方の側面がタンクと
    結合され、他方の側面が供給系の配管に接続されたヘッ
    ダにより構成したことを特徴とする特許請求の範囲第２
    項記載の冷却液供給装置。
  10. 【請求項１０】上記混合促進手段は一方の側面がタンク
    と結合され、他方の側面が帰還系の配管に接続されたヘ
    ッダにより構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
    ２項記載の冷却液供給装置。
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