CN107924896A

CN107924896A - 电子设备的冷却系统

Info

Publication number: CN107924896A
Application number: CN201580082659.9A
Authority: CN
Inventors: 稻叶贤; 稻叶贤一; 齐藤元章
Original assignee: Exascaler Inc
Current assignee: Exascaler Inc
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: JP6064083B1; WO2017037860A1; CN107924896B; US20180246550A1; EP3346491A1; JPWO2017037860A1; EP3346491A4

Abstract

冷却系统(10)具有冷却槽(12)，在冷却槽(12)的开放空间内具备具有沸点T₂的第二冷却液(13)。在冷却槽(12)的开放空间内收纳有将处理器(110)作为发热体而搭载在板(120)上的电子设备(100)，并被浸渍在第二冷却液(13)(沸点T₂)中。沸腾冷却装置(200)是与处理器(110)热连接的冷却装置，封入有具有沸点T₁(其中T₁＝T₂或T₁＜T₂)的第一冷却液(11)。第一换热器(22)隔着壁而交替设有由较窄的缝隙或微小流路的集合体构成且供第二冷却液流过的高温侧流路、和由较窄的缝隙或微小流路的集合体构成且供具有沸点T₃(T₃＝T₂或T₃＜T₂)的第三制冷剂流过的低温侧流路。泵(40)朝向第一换热器(22)的高温侧流路的入口加压输送在冷却槽(12)内变热的第二冷却液(13)。

Description

电子设备的冷却系统

技术领域

本发明涉及电子设备的冷却系统，尤其涉及用于高效地对超级计算机、数据中心等要求超高性能动作、稳定动作且来自其本身的发热量较大的电子设备进行冷却的电子设备的冷却系统。

背景技术

近年来的决定超级计算机的性能的极限的最大课题之一是耗电量，与超级计算机的省电力性相关的研究的重要性已经被大众所知。即，每单位耗电量的速度性能(Flops/W)成为评价超级计算机的一个指标。并且，在数据中心中，设为将数据中心整体的耗电量的45％左右用作冷却，从而通过提高冷却效率来减少耗电量的要求增多。

一直以来，超级计算机、数据中心的冷却使用空冷式和液冷式。液冷式使用与空气相比热传递性能格外优异的液体，从而一般认为冷却效率较好。例如，在东京工业大学所构建的“TSUBAME-KFC”中，应用使用了合成油的液浸冷却系统。但是，由于冷却液使用粘性较高的合成油，所以当从油浸架取出电子设备后，难以从该电子设备完全除去所附着的油，从而有电子设备的维护(具体例如为调整、检查、修理、更换、增设。以下相同)极其困难的问题。另外，也报告产生如下问题：所使用的合成油使构成冷却系统的衬垫等在短时间内腐蚀而合成油漏出等妨碍运行的问题。

另一方面，提出了使用氟化碳类冷却液而不使用产生上述那样的问题的合成油的液浸冷却系统。具体为使用氟化碳类的冷却液(在3M公司的商品名“Novec(3M公司的商标。以下相同)7100”、“Novec7200”、“Novec7300”中公知的氢氟醚(HFE)化合物)的例子(例如专利文献1、专利文献2)。

并且，本申请人已经开发出针对小规模液浸冷却超级计算机的小型且冷却效率优异的液浸冷却系统。该系统使用由全氟化物构成的氟化碳类冷却液，并在高能加速器研究机构所设置的小型超级计算机“Suiren”中应用、运行(非专利文献1)。

然而，为了局部地对CPU等尤其是产生大量热量的发热体进行冷却，提出了几个使用利用冷却液的气化和凝缩的循环来进行热量的输送、散热的沸腾冷却方式的冷却装置的例子。其一个为如下冷却模块的例子：利用两个配管来将连接于处理器的发热表面的蒸发部、与连接于空冷风扇或水冷配管的凝缩部连接，从而进行利用气液平衡的制冷剂循环(非专利文献2)。其另一个例子为：平板状容器在内部形成有特别的流路壁，将冷却液封入平板状容器，将平板状容器的受热区域与发热体热连接，并将平板状容器的散热区域与散热片等散热部连接，散热区域形成散热区域内的冷却液的流路(例如专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-187251号公报

专利文献2：日本特表2012-527109号公报

专利文献3：日本特开2013-69740号公报

非专利文献1：“液浸冷却小型超级计算机‘ExaScaler-1’，因超过25％的性能改善而计测出与最新的超级计算机耗电性能排行‘Green500’的世界第一相当的值”，2015年3月31日，新闻公告，株式会社ExaScaler等，URL:http://www.exascaler.co.jp/wp-content/uploads/2015/03/20150331.pdf

非专利文献2：绿色网络、系统技术研究开发项目“集热沸腾冷却系统的研究开发(2008年度～2012年度的5年间)”第8－9页、第11页，2013年7月17日URL：http://www.nedo.go.jp/content/100532511.pdf

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所公开的冷却系统中，由于电子设备的冷却使用气化热(潜热)，所以使用沸点在100℃以下的氟化碳类冷却液。而且，冷却液因搭载于电子设备的元件的发热而蒸发，并利用该冷却液蒸发时的气化热(潜热)来吸取元件的热量，从而对该元件进行冷却。因此，在高温的元件表面，有时氟化碳类冷却液局部地沸腾而气泡形成绝热膜，从而有冷却液本来所具有的较高的导热能力受损的问题。并且，在最近的超级计算机、数据中心等所使用的电子设备中，应冷却的对象除CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)以外，还存在GPU(Graphics Processing Unit，图形处理单元)、高速存储器、芯片组、网络单元、PCIExpress总线、总线开关单元、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)、动力单元(交流－直流变换器、直流－直流电压变换器等)等多个对象，难以同等地对气化温度不同的所有上述对象物进行冷却，在表面的制冷剂未气化的对象物中，冷却效率极低。

并且，专利文献2所公开的冷却系统采用了容纳一个或者以上的发热的电子设备的密封型模块的结构。因此，用于使冷却液在各个密封型模块流通的机构整体变得复杂，并且无法简单地从密封型模块取出电子设备整体，从而有电子设备的维护性较差的问题。

绿色网络、系统技术研究开发项目所提出的冷却模块需要另外设置将处理器上的蒸发部与远离该蒸发部设置的凝缩部连接的两个配管，从而有冷却模块整体的结构变得大型且变得复杂的问题。除此之外，这些配管的存在妨碍必需依靠空冷的周边的电子部件的冷却，并且在使用了冷却风扇或配管的二次冷却中，尤其在使用配管的情况下，因配管内的流量的限制而冷却效率被限制为较低，从而有作为电子设备整体的冷却性能受到限制的问题。另一方面，专利文献3所公开的冷却装置能够提供局部的一次冷却用的小型沸腾冷却装置，从而有利，但应用现有的冷却效率较低的二次冷却技术，从而有无法实现电子设备整体的冷却性能的提高的问题。

另一方面，本申请人在非专利文献1所公开那样的小型且冷却效率优异的液浸冷却系统中，作为用于进一步提高冷却效率、且使每单位体积的处理器密度最大的结构例之一，提出了在冷却槽内的冷却液中的表层部浸渍换热器的结构(PCT/JP2015/069205)。但是，根据换热器的种类不同，为了将所希望的热量输送至冷却槽外，而有必需使用大型的换热器的情况。在这样的情况下，必需在冷却槽的上部形成用于设置换热器的较大的空间，从而有系统的小型化所产生的优点受损的问题。并且，由于被放入冷却槽的冷却液、被封入换热器的制冷剂使用比较昂贵的全氟化物，所以换热器的大型化导致所需要的冷却液以及制冷剂的量增加，从而有成本增大的问题。

如上所述，在现有的液浸冷却方式中，用于使冷却液在密封型模块流通的机构整体变得复杂，从而有电子设备的维护性较差的问题。并且，现有的沸腾冷却方式适用进行电子设备的局部冷却，但有机构整体变得大型且变得复杂的担忧，并且二次冷却的冷却效率较低，从而有无法实现电子设备整体的冷却性能的提高的问题。

并且，在小型且冷却效率优异的液浸冷却系统中，为了进一步提高冷却效率、使每单位体积的处理器密度变得最大，存在上述那样的应解决的课题。

因此，本发明的目的在于解决上述的问题点，提供能够更加提高电子设备的冷却性能的简单且高效的冷却系统。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，根据本发明的一个方案，提供一种将电子设备浸渍在冷却液中并进行直接冷却的冷却系统，包括：沸腾冷却装置，其与具有至少一个发热体的电子设备的上述发热体热连接，并封入有具有沸点T₁的第一冷却液；冷却槽，其放入有具有与上述第一冷却液的沸点T₁相同或者比上述第一冷却液的沸点T₁高的沸点T₂(T₂＝T₁或者T₂＞T₁)的第二冷却液，将上述沸腾冷却装置以及上述电子设备浸渍在上述第二冷却液中并进行直接冷却；第一换热器，其隔着壁而交替地设有高温侧流路和低温侧流路，该高温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供上述第二冷却液流过，该低温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与上述第二冷却液的沸点T₂相同或者比上述第二冷却液的沸点T₂低的沸点T₃(T₃＝T₂或者T₃＜T₂)的第三制冷剂流过，并从上述第二冷却液向上述第三制冷剂传递热量；以及泵，其朝向上述第一换热器的上述高温侧流路的入口加压输送在上述冷却槽内变热的上述第二冷却液。

在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，可以构成为，上述沸腾冷却装置具备具有受热侧和散热侧的密闭容器、以及设于上述散热侧的散热部件，当上述沸腾冷却装置以及上述电子设备被浸渍在上述第二冷却液中时，上述沸腾冷却装置以使上述散热侧位于比上述受热侧靠上的方式与上述发热体热连接。

并且，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，可以构成为，上述第一冷却液的沸点在100℃以下，上述第二冷却液的沸点在150℃以上，并且上述第三制冷剂的沸点在50℃以下。

另外，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，可以构成为，上述第一冷却液以及/或者上述第三制冷剂含有氟化碳化合物作为主成分。

并且，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，可以构成为，上述第二冷却液含有全氟化物作为主成分。

另外，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，上述第一换热器可以是板式换热器或者微通道换热器。

并且，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，上述冷却系统可以还具有设置于上述冷却槽的外部的对上述第三制冷剂进行冷却的第二换热器，上述第一换热器的上述低温侧流路的入口及出口与上述第二换热器通过第一流通路连结。

另外，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，上述冷却系统可以还具有设置于上述冷却槽的外部的对上述第二冷却液进行冷却的第三换热器，上述冷却槽的上述第二冷却液的入口及出口、上述第一换热器的上述高温侧流路的入口及出口、上述泵、以及上述第三换热器通过第二流通路连结。

并且，在本发明的冷却系统的优选的实施方式中，上述冷却槽具有安装为相对于上述冷却槽的上部开口能够装卸或者能够开闭的顶板，该顶板对上述第一换热器进行保持。

除此之外，根据本发明的又一个方案，提供一种将多个电子设备浸渍在冷却液中并进行直接冷却的冷却系统，具有：冷却槽，其具有由底壁以及侧壁形成的开放空间；收纳部，其是通过在上述冷却槽内设置多个内部间隔壁来分割上述开放空间而形成的排列的多个收纳部，用于在各收纳部收纳至少一个电子设备；以及分别形成于上述多个收纳部的冷却液的流入开口及流出开口，上述流入开口形成于各收纳部的底部或者侧面，上述流出开口形成于在各收纳部流通的上述冷却液的液面附近，上述冷却系统还具有：沸腾冷却装置，其与上述至少一个电子设备所具有的至少一个发热体热连接，并封入有具有沸点T₁的第一冷却液；第一换热器，其隔着壁而交替地设有高温侧流路和低温侧流路，该高温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与上述第一冷却液的沸点T₁相同或者比上述第一冷却液的沸点T₁高的沸点T₂(T₂＝T₁或者T₂＞T₁)的第二冷却液流过，该低温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与上述第二冷却液的沸点T₂相同或者比上述第二冷却液的沸点T₂低的沸点T₃(T₃＝T₂或者T₃＜T₂)的第三制冷剂流过，并从上述第二冷却液向上述第三制冷剂传递热量；以及泵，其朝向上述第一换热器的上述高温侧流路的入口加压输送在上述冷却槽内变热的上述第二冷却液，分别在上述多个收纳部中，上述沸腾冷却装置以及上述至少一个电子设备被浸渍在各收纳部内的上述第二冷却液中而被直接冷却。

发明的效果如下。

根据本发明的冷却系统，通过使被封入与发热体热连接的沸腾冷却装置的第一冷却液气化，沸腾冷却装置从发热体局部且强力地吸取热量，与此同时，具有与第一冷却液的沸点T₁相同或者比第一冷却液的沸点T₁高的沸点T₂的第二冷却液从沸腾冷却装置完全吸取该热量，由此对电子设备整体进行冷却。此时，沸点与第一冷却液的沸点相同或者比第一冷却液的沸点高的第二冷却液有效且强力地对搭载于电子设备的周边的电子部件进行冷却。即，针对作为主要的发热源的处理器的沸腾冷却的二次冷却用的制冷剂(第二冷却液)相对于周边的电子部件也作为有效的一次冷却用的制冷剂发挥功能。并且，第一换热器隔着壁而交替地设有高温侧流路和低温侧流路，该高温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与第一冷却液的沸点T₁相同或者比第一冷却液的沸点T₁高的沸点T₂(T₂＝T₁或者T₂＞T₁)的第二冷却液流过，该低温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与第二冷却液的沸点T₂相同或者比第二冷却液的沸点T₂低的沸点T₃(T₃＝T₂或者T₃＜T₂)的第三制冷剂流过，该第一换热器从第二冷却液向第三制冷剂传递热量，从而高效地从第二冷却液中吸取热量。这样，通过进行包括沸腾冷却装置对主要的发热源的局部冷却、二次冷却用的制冷剂(第二冷却液)对沸腾冷却装置和周边的电子部件整体的液浸冷却、以及第一换热器从二次冷却用的制冷剂吸取热量在内的三重冷却，能够显著地提高电子设备的冷却性能。并且，由于作为第二冷却液能够使用沸点较高的冷却液，所以第二冷却液难以蒸发，从而放入有第二冷却液的冷却槽也可以成为非密封的开放空间，不需要采取复杂且昂贵的密封构造。除此之外，第一换热器隔着壁而交替地设有由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成的高温侧流路、以及由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成的低温侧流路。具有这样的结构的换热器(典型地是板式换热器或者微通道换热器)与普通的换热器(例如，管壳式换热器等多管式换热器)相比压力损失较大，但以紧凑的尺寸得到较高的导热性能。也就是说，若是小型的第一换热器、以及用于克服其压力损失对制冷剂进行加压输送的小型的泵，则利用第三制冷剂与二次冷却用的制冷剂(第二冷却液)的热交换，能够有效地从二次冷却用的制冷剂吸取热量，从而必要最低限度的构成部件所占的体积较小即可。因此，实现冷却系统的简化以及小型化。并且，由于第一换热器是使制冷剂在由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成的流路流过的小型的换热器，所以不需要大量昂贵的制冷剂，从而能够抑制成本。

另外，在现有的沸腾冷却方式中，为了对作为主要的发热源的处理器进行冷却，需要复杂的配管、大型的降温装置等机构，从而也有它们的存在妨碍必需依赖空冷的周边的电子部件的冷却的结果。针对这样的现有技术，根据本发明，不需要复杂的配管、大型的降温装置而对周边的电子部件的冷却有利，除此之外，二次冷却用的制冷剂(第二冷却液)遍及电子设备的板整体，由此能够以较高的效率对周边的电子部件进行冷却。此外，本说明书中的具有“开放空间”的冷却槽也包括具有不会损害电子设备的保养性的程度的简单的封闭构造的冷却槽。例如，能够经由衬垫等在冷却槽的开口部以能够装卸或者能够开闭的方式安装顶板的构造可以说是简单的封闭构造。尤其是，第一换热器可以小型且轻型，从而能够使第一换热器机械式地保持于该顶板。

通过以下的实施方式的说明，会更加明确地理解上述的本发明的目的、优点以及其它目的、优点。原本下文中记载的实施方式只不过是示例，本发明并不限定于此。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的冷却系统的主要部分的结构的局部放大纵剖视图。

图2A是示出沸腾冷却装置的一个例子的立体图。

图2B是示出沸腾冷却装置的其它例子的立体图。

图2C是示出沸腾冷却装置的其它例子的立体图。

图3是示出第一换热器的一个例子的分解立体图。

图4是示出第一换热器的其它例子的剖视图。

图5是本发明的一个实施方式的冷却系统的示意图。

图6是本发明的一个实施方式的变形例的冷却系统的示意图。

图7是示出本发明的其它实施方式的高密度冷却系统的结构的局部截面的立体图。

图8是示出本发明的其它实施方式的高密度冷却系统的主要部分的立体图。

图9是示出本发明的其它实施方式的高密度冷却系统的第一换热器的设置例子的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的冷却系统的优选的实施方式进行详细说明。在本实施方式的说明中，首先，对于优选的一个实施方式，参照图1、图2A、图2B以及图2C对如下冷却系统的主要部分的结构进行说明：在电子设备的板上搭载有由裸片(半导体晶片)和包围裸片的散热器构成的处理器作为发热体，将该电子设备收纳在冷却槽内并进行冷却。接下来，参照图3以及图4对第一换热器的优选的结构例进行说明。接着，对于优选的一个实施方式，参照图5，作为电子设备仅简要地示出包括搭载有多个处理器的板在内的1个单元，并且对将该电子设备收纳在冷却槽内并进行冷却的冷却系统的整体结构进行说明，并且参照图6对该一个实施方式的变形例进行说明。接下来，对于其它优选的实施方式，参照图7至图9，对如下高密度冷却系统的结构进行说明：在形成在冷却槽内的多个收纳部分别收纳电子设备并进行冷却。此外，这只不过是示例，每个板的处理器的个数、种类(CPU或者GPU)是任意的，并且冷却系统中的电子设备的单元个数也是任意的，并不对本发明的电子设备的结构进行限定。

参照图1，一个实施方式的冷却系统10具有冷却槽12，在冷却槽12的开放空间内放入有具有沸点T₂的第二冷却液13。在冷却槽12的开放空间内，收纳有在板120上搭载有处理器110作为发热体的电子设备100，并且该电子设备100浸渍于第二冷却液13。处理器110包括裸片111和包围裸片的散热器112。此外，散热器的使用是任意的，可以省略。在电子设备100的板120上，当然除处理器110以外还搭载有其它多个处理器以及周边的电子部件，但省略了上述其它多个处理器以及电子部件的图示。沸腾冷却装置200是与作为发热体的处理器110热连接的冷却装置，并封入有具有沸点T₁(其中，T₁＝T₂或者T₁＜T₂)的第一冷却液11。

如图1以及图2A所示，沸腾冷却装置200具备具有受热侧211和散热侧212的密闭容器210、以及设于散热侧212的散热部件220。在图示的例子中，密闭容器210具有由6个平板构成的较薄的箱形，由此形成截面呈矩形的空间。此外，密闭容器210的外形以及内部构造是任意的，可以考虑冷却的对象的散热表面的面积、所产生的热量来适当地决定尺寸以及形状。在本实施方式中，为便于说明，将箱形的密闭容器210的下半部分称作受热侧211，并将上半部分称作散热侧212。原本，如在下文中说明那样，应留意与处理器110的发热表面连接的只不过是密闭容器210的下半部分的一个面。作为密闭容器210的材料，能够使用铝、铜、银等导热性较好的金属，但并不限定于此。

在密闭容器210内封入有充满受热侧211的空间的程度的量的第一冷却液11。作为第一冷却液，能够优选使用作为3M公司的商品名“Novec(3M公司的商标。以下相同)7000”(沸点34℃)、“Novec7100”(沸点61℃)、“Novec7200”(沸点76℃)、“Novec7300”(沸点98℃)而公知的氢氟醚(HFE)化合物，但并不限定于此。通常，考虑优选将处理器的动作温度管理在100℃以下，从而优选使用具有100℃以下的沸点的冷却液以便不失去沸腾冷却装置200的沸腾冷却功能。此外，将第一冷却液封入密闭容器210内的方法能够应用公知的方法，从而省略此处的详细说明。

在密闭容器210的受热侧211，箱形的密闭容器210的背面与处理器110的发热表面热连接。该连接能够使用导热性优异的金属润滑脂等粘合剂，但并不限定于此。此外，在沸腾冷却装置200以及电子设备100被浸渍在第二冷却液13中时，将沸腾冷却装置200连接于处理器110的发热表面时的朝向可以是散热侧212位于比受热侧211靠上那样的朝向。

在密闭容器210的散热侧212，在箱形的密闭容器210的正面和背面分别设有散热部件(散热片)220。散热部件220通过对散热侧212的表面积进行增减能够对第二冷却液所吸取的热量进行管理。作为散热部件220的材料，可以使用与密闭容器210相同的材料，相对于密闭容器的固定方法也可以使用硬钎焊等公知的方法。

图2B示出沸腾冷却装置的其它例子，对与图2A相同的部分使用相同的符号。在图2B所示的例子中，沸腾冷却装置300通过在宽度方向上扩大散热部件220的尺寸、并增加翅片的个数，从而与图2A所示的沸腾冷却装置200相比能够增加所释放的热量。相反，因将来的密闭容器210的材料技术的进步，当即使没有散热部件220的附设所导致的表面积的增大也得到了所希望的冷却性能时，也可以省略散热部件220的附设。即，如图2C所示的其它例子那样，也可以仅由未附设散热部件的密闭容器210构成沸腾冷却装置400。

返回图1，在冷却槽12，直至液面19放入有浸渍沸腾冷却装置200以及电子设备100整体所需的足够量的第二冷却液13。作为第二冷却液，能够优选使用作为3M公司的商品名“Fluorinert(3M公司的商标，以下相同)FC-72”(沸点56℃)、“Fluorinert FC-770”(沸点95℃)、“Fluorinert FC-3283”(沸点128℃)、“Fluorinert FC-40”(沸点155℃)、“FluorinertFC-43”(沸点174℃)而公知的由全氟化物(全氟碳化合物)构成的氟类惰性液体，但并不限定于此。但是，按照本发明，第二冷却液13选择具有与第一冷却液11的沸点T₁相同或者比第一冷却液11的沸点T₁高的沸点T₂的制冷剂是重要的。作为一个例子，在第一冷却液11使用“Novec7000”(沸点34℃)或者“Novec7100”(沸点61℃)的情况下，第二冷却液13能够优选使用“Fluorinert FC-43”(沸点174℃)。

本申请人着眼于全氟化物是具有较高的电气绝缘性和较高的热传递能力，惰性且热、化学的稳定性较高、不燃性、且不含氧的化合物，从而具有臭氧破坏系数为零等优异的特性这一点，完成了使用含有这样的全氟化物作为主成分的冷却液来作为高密度的电子设备的浸渍冷却用的制冷剂的冷却系统的发明，并申请了专利(日本特愿2014-170616)。如在该现有申请中公开那样，尤其是，若第二冷却液使用Fluorinert FC-43或者FC-40，则能够大幅度地减少因第二冷却液13从具有开放空间的冷却槽蒸发而产生的损失，并且能够高效地冷却高密度地设置在较小体积的冷却槽内的多个电子设备，从而极其有利。但是，如上所述，按照本发明，当然对于第二冷却液13，作为具有与第一冷却液11的沸点T₁相同或者比第一冷却液11的沸点T₁高的沸点T₂的冷却液，并不限定于选择Fluorinert FC-72、FC-770、FC-3283中哪一个。

此外，Fluorinert FC-43或者FC-40的沸点在150℃以上，具有极其难以蒸发的性质，从而设于冷却槽12的上部开口的顶板20可以安装为相对于上部开口能够装卸或者能够开闭，以便容易进行电子设备100的维护。例如，顶板20可以由设于冷却槽12的上部开口的一侧缘部的未图示的铰接部支撑为能够开闭。并且，在冷却槽12的底部设有供第二冷却液流入的入口16，并在冷却槽12的侧部的上方设有供第二冷却液经由导液板21而流出的出口18。由此，被容纳在冷却槽12的开放空间内的电子设备100构成为在流通于冷却槽12的开放空间内的第二冷却液13中浸渍而被直接冷却。此外，也可以代替地或者追加地，将供第二冷却液13流入的入口16设于冷却槽12的侧部的下方。

参照图1，一个实施方式的冷却系统10还具有机械式地保持于顶板20的第一换热器22。此处，示出第一换热器22被浸渍在第二冷却液13中的表层部的例子，但第一换热器22也可以配置于液面19上的空间。第一换热器22的机械式的保持方法可以使用例如固定于顶板20的悬垂支撑部件(未图示)，但并不限定于此。

按照本发明，在第一换热器22，隔着壁而交替地设有由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有沸点T₂(T₂＝T₁或者T₂＞T₁)的第二冷却液13流过的高温侧流路、以及由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与第二冷却液的沸点T₂相同或者比第二冷却液13的沸点T₂低的沸点T₃(T₃＝T₂或者T₃＜T₂)的第三制冷剂流过的低温侧流路。从高温侧流路的入口221流入的高温流体(本发明中的第二冷却液13)在高温侧流路流过并从高温侧流路的出口222流出。另一方面，从低温侧流路的入口223流入的低温流体(本发明中的第三制冷剂)在低温侧流路流过并从低温侧流路的出口224流出。作为具备这样的结构的第一换热器，例如能够优选应用在图3以及图4中分别示出的板式换热器以及微通道换热器，但并不限定于此。

图3中，作为一个例子示出应用了板式换热器的第一换热器500。板式换热器通过使多片形成于表面的凹凸图案(一般地设置各种突起或者槽来形成)相互不同的两种导热板311、312交替地重叠、并利用钎料形成为一体(或者利用螺栓紧固)来构成。由在相邻的两片导热板311、312之间形成的较窄的缝隙构成的高温侧流路321与低温侧流路322隔着导热板311或者312的壁而交替地设置。从高温侧流路的入口301流入的高温流体(本发明中的第二冷却液)在高温侧流路321流过并从高温侧流路的出口302流出。另一方面，从低温侧流路的入口303流入的低温流体(本发明中的第三制冷剂)在低温侧流路322流过并从低温侧流路的出口304流出。这样的结构的板式换热器利用完全对置流来进行高温流体与低温流体的热交换，从而具有高性能且热效率极高、小型且轻型、设置体积也较小即可等优点。

图4中，作为其它例子示出应用了微通道换热器的第一换热器600。微通道换热器通过使多片包括在宽度方向上排列多个的微小流路的集合体在内的金属平板重叠而形成为一体来构成。微小流路分别并不是例如截面呈矩形的通道，其高度以及宽度的尺寸优选小于1mm。并且，可以在通道内表面设置各种突起或者槽。相邻的微小流路的集合体421、422中的一个421作为高温侧流路，另一个422作为低温侧流路，上述高温侧流路以及低温侧流路隔着金属平板的壁423而交替地设置。从高温侧流路的入口401流入的高温流体(本发明中的第二冷却液)在高温侧流路421流过并向高温侧流路的出口402流出。另一方面，从低温侧流路的入口403流入的低温流体(本发明中的第三制冷剂)在低温侧流路422流过并从低温侧流路的出口404流出。此时，高温流体与低温流体隔着金属平板的壁423而相互向相反方向流动。这样的结构的微通道换热器也利用完全对置流来进行高温流体与低温流体的热交换，从而具有高性能且热效率极高、小型且轻型、设置体积也较小即可等与上述的板式换热器相同的优点。

在本发明中，作为第三制冷剂，与第一冷却液相同，能够优选使用作为3M公司的商品名“Novec7000”(沸点34℃)、“Novec7100”(沸点61℃)、“Novec7200”(沸点76℃)、“Novec7300”(沸点98℃)而公知的氢氟醚(HFE)化合物，但并不限定于此。其中，按照本发明，对于第三制冷剂，选择具有与第二冷却液13的沸点T₂相同或者比第二冷却液13的沸点T₂低的沸点T₃的制冷剂是重要的。作为一个例子，在第二冷却液11使用“Fluorinert FC-40”(沸点155℃)或者“Fluorinert FC-43”(沸点174℃)的情况下，第三制冷剂能够优选使用“Novec7000”(沸点34℃)或者“Novec7100”(沸点61℃)。

如图1以及图5所示，一个实施方式的冷却系统10可以还具有设置于冷却槽12的外部的第二换热器24。第一换热器22的低温侧流路的入口223以及出口224与上述第二换热器24通过第一流通路26连结，并构成为第三制冷剂在第一流通路26流过并能够在第一换热器22与第二换热器24之间循环。第二换热器24是对从第一换热器22向第二换热器24移动的第三制冷剂进行冷却的换热器即可，例如可以是包括空冷式、水冷式、或者蒸发式冷凝器在内的各种换热器(所谓的放热器、冷机、冷却塔等)。例如，在第三制冷剂使用“Novec7000”(沸点34℃)的情况下，液体制冷剂在第一换热器22中从第二冷却液吸取热量而变化成气相制冷剂。从第一换热器22的低温侧流路的出口224流出的气相制冷剂在第一流通路26流过并流入第二换热器24，在此处变冷而液化(凝缩)，之后液体制冷剂在第一流通路26流过并流入第一换热器22的低温侧流路的入口223。由此，将从第二冷却液13吸取的热量高效地从第一换热器22输送至第二换热器24。

参照图1以及图5，一个实施方式的冷却系统10具有将在冷却槽12内变热后的第二冷却液13朝向第一换热器22的高温侧流路的入口221加压输送的泵40。泵40可以是用于克服第一换热器22的压力损失对制冷剂进行加压输送的小型的泵。并且，冷却系统10可以还具有设置于冷却槽12的外部的对第二冷却液13进行冷却的第三换热器90。在该情况下，冷却槽12的入口16以及出口18、泵40、第一换热器22的高温侧流路的入口221以及出口222与第三换热器90通过第二流通路30连结。此外，用于对流动于第二流通路30的第二冷却液13的流量进行调整的流量调整阀50和流量计70也设置在第二流通路30中。

泵40优选具备使动粘度较大的(室温25℃下的动粘度超过3cSt)液体移动的性能。这是因为，例如在使用Fluorinert FC-43或者FC-40作为第二冷却液13的情况下，FC-43的动粘度是2.5～2.8cSt左右，FC-40的动粘度是1.8～2.2cSt左右。可以通过手动使流量调整阀50动作，并且也可以具备基于流量计70的计测值来将流量保持恒定的调整机构。另一方面，第三换热器90例如可以与蒸气压缩式冷冻机等的冷冻机组合来使用，冷冻机所产生的比大气温度低的温度使热量从低温侧向高温侧移动，从而对高温侧的第二冷却液13进行冷却。但是，这只是一个例子，第三换热器并不限定于此。在第三换热器中，在冷却系统10的运行中可以不总是使冷冻机动作。例如，利用设置于屋外的温度传感器对大气温度进行监视，并能够构成为仅在大气温度比第三制冷剂的沸点(例如在Novec7000中沸点为34℃)高的情况下使冷冻机动作。由此，在大气温度在第三制冷剂的沸点以下的情况下，使第三换热器90的冷冻机停止，若大气温度变得比第三制冷剂的沸点高，则使冷冻机动作而执行强制冷却，从而能够进行辅助第一换热器22的冷却的运行，得到耗电量的减少效果。

接下来，对一个实施方式的冷却系统10的动作进行说明。在电子设备100的运行开始后，若处理器110的表面温度上升而达到比第一冷却液11的沸点(例如在Novec7000中为34℃)高的温度，则被封入沸腾冷却装置200的密闭容器210内的第一冷却液11从密闭容器210的受热侧211的内壁表面开始变成气泡而开始蒸发。气化了的第一冷却液11在密闭容器210的散热侧212的空间内上升。但是，处于沸腾冷却装置200以及电子设备100的周围的第二冷却液13(例如，Fluorinert FC-43)将其温度保持为较低例如为17℃－23℃，从而气化了第一冷却液11在密闭容器210的散热侧212的内壁表面凝缩，沿内壁表面上朝向第一冷却液11处于液相状态的受热侧211流动，之后因重力而落下。利用这样的沸腾冷却装置200中的气相以及液相的制冷剂循环，沸腾冷却装置200从处理器110局部地且强力地吸取热量，与此同时，处于其周围的第二冷却液13完全地从沸腾冷却装置200(主要在散热部件220流过)吸取该热量，由此对电子设备整体进行冷却。此时，沸点较高的第二冷却液13有效且强力对搭载在电子设备100的板120上的周边的电子部件(未图示)进行冷却。即，针对作为主要的发热源的处理器110的沸腾冷却的二次冷却用的制冷剂(第二冷却液13)相对于周边的电子部件(未图示)也作为有效的一次冷却用的制冷剂发挥功能。在第一换热器22中，由于从在高温侧流路流过的第二冷却液13向在低温侧流路流过的第三制冷剂(例如，Novec7000)传递热量，所以高效地从第二冷却液13中吸取热量。这样，进行包括沸腾冷却装置200对主要的发热源的局部冷却、二次冷却用的制冷剂(第二冷却液13)对沸腾冷却装置200和周边的电子部件(未图示)整体的液浸冷却、以及第一换热器22从二次冷却用的制冷剂吸取热量在内的三重冷却，由此能够显著地提高电子设备100的冷却性能。

并且，由于能够使用沸点较高的冷却液(例如，Fluorinert FC-43或者FC-40的沸点在150℃以上)作为第二冷却液13，所以第二冷却液13难以蒸发，从而用于放入第二冷却液13的冷却槽12能够成为非封闭的开放空间，从而不需要采用复杂且昂贵的密封构造。除此之外，第一换热器22是板式换热器500或者微通道换热器600，由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成的高温侧流路与由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成的低温侧流路隔着壁而交替地设置。具有这样的结构的换热器与普通的换热器(例如，管壳式换热器等多管式换热器)相比压力损失较大，但以紧凑的尺寸得到较高的导热性能。也就是说，若是小型的第一换热器22、以及用于克服其压力损失对制冷剂进行加压输送的小型的泵40，则利用第三制冷剂与二次冷却用的制冷剂(第二冷却液13)的热交换，能够有效地从二次冷却用的制冷剂吸取热量，从而必要最低限度的构成部件所占的体积较小即可。因此，实现冷却系统的简化以及小型化。并且，由于第一换热器22是使制冷剂在由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成的流路流过的小型的换热器，所以不需要大量昂贵的制冷剂，从而能够抑制成本。另外，在现有的沸腾冷却方式中，为了对作为主要的发热源的处理器进行冷却，需要复杂的配管、大型的降温装置等机构，从而也有它们的存在妨碍必需依赖空冷的周边的电子部件的冷却的结果。与这样的现有技术相比，根据本发明，不需要复杂的配管、大型的降温装置就有利于周边的电子部件(未图示)的冷却，除此之外，二次冷却用的制冷剂(第二冷却液13)遍及电子设备100的板120整体，由此能够以较高的效率对周边的电子部件(未图示)进行冷却。此外，在本实施方式中，即使作为沸腾冷却装置200所使用的第一冷却液11，使用其沸点T₁与第二冷却液13的沸点T₂相同的冷却液，以及/或者作为从第一换热器22向第二换热器24输送热量所使用的第三制冷剂，使用其沸点与第二冷却液13的沸点T₂相同的冷却液，当然也能够实现大幅度地改善现有的冷却系统的冷却效率这一目的。

根据与系统的小型化相关的一个试算，在大气温度(设为25℃)环境下，当假定利用第一换热器将电子设备所产生的32kW的热量输送至外部时，在使用翅片管式换热器的情况下，换热器的尺寸为99cm×99cm×98cm，需要的换热器体积约为960000cm³，与此相对，在使用板式换热器的情况下，可知换热器的尺寸为30cm×50cm×40cm，需要的换热器体积约为60000cm³。也就是说，根据本发明，能够将设置第一换热器所需要的体积缩小至以往的约1/16。因此，例如在将第一换热器配置于冷却槽12的内部的情况下，系统的小型化的优点也不会受损。

在图1以及图5所示的一个实施方式的冷却系统10中，对将第一换热器22配置于冷却槽12的内部的例子进行了说明，但也可以构成为将第一换热器22配置于冷却槽12的外部。图6中示出一个实施方式的变形例的冷却系统700，对与图5所示的冷却系统10相同的部分使用相同的符号，并省略详细说明。在该变形例的冷却系统700中，当然设置第一换热器22的面积较小即可。

以上，对于一个实施方式的冷却系统，参照图1至图6，对将1个单元的电子设备收纳在冷却槽的例子进行了说明，但为了说明本发明的主要部分而进行了简化，本发明并不限定于此。本发明当然能够应用于将多个单元的电子设备高密度地收纳于冷却槽并进行冷却的高密度冷却系统。以下，参照图7至图9，对本发明的其它实施方式的高密度冷却系统的结构进行说明。此外，对与图1、图5以及图6所示的一个实施方式的冷却系统以及其变形例的冷却系统相同的部分使用相同的符号，并省略详细说明。

在其它实施方式的说明中，对如下高密度冷却系统的结构进行说明：将作为电子设备而包括搭载有多个处理器的板在内的1个单元、合计16个单元收纳于冷却槽的各收纳部并进行冷却。此外，这只不过是示例，每单位板的处理器的个数、种类(CPU或者GPU)是任意的，并且高密度冷却系统中的电子设备的单元个数也是任意的，并不对本发明中的电子设备的结构进行限定。

参照图7～图9，其它实施方式的冷却系统800具有冷却槽12，由冷却槽12的底壁12a以及侧壁12b来形成开放空间10a。在冷却槽12内设有纵向的内部间隔壁13a、13b、13c、13d、13e和横向的内部间隔壁14a、14b、14c、14d、14e，由此开放空间10a被均衡地分割成16个，从而形成排列的16个收纳部15aa、15ab、15ac、15ad、15ba、15bb、15bc、15bd、15ca、15cb、15cc、15cd、15da、15db、15dc、15dd(以下，有时集中地记载为“收纳部15aa～15dd”。)。而且，在各收纳部至少收纳一个电子设备100。在冷却槽12的开放空间10a内，放入有第二冷却液13直至液面19。在收纳部15aa、15ab、15ac、15ad、15ba、15bb、15bc、15bd、15ca、15cb、15cc、15cd、15da、15db、15dc、15dd的底部形成有第二冷却液13的流入开口16aa、16ab、16ac、16ad、16ba、16bb、16bc、16bd、16ca、16cb、16cc、16cd、16da、16db、16dc、16dd(以下，有时集中记载为“流入开口16aa～16dd”。)。

并且，在流过收纳部15aa～15dd的第二冷却液13的液面19附近形成有流出开口17aa、17ab、17ac、17ad、17ae、17ba、17bb、17bc、17bd、17be、17ca、17cb、17cc、17cd、17ce、17da、17db、17dc、17dd、17de、17ea、17eb、17ec、17ed、17ee(以下，有时集中记载为“流出开口17aa～17ee”。)。

在其它实施方式的冷却系统800中，流出开口在形成各收纳部的多个内部间隔壁相互交叉的位置或其附近形成。例如，当参照图7时，收纳部15aa由纵向的内部间隔壁13a、13b以及横向的内部间隔壁14a、14b形成，并以分别位于内部间隔壁13a与内部间隔壁14a交叉的点、内部间隔壁13a与内部间隔壁14b交叉的点、内部间隔壁13b与内部间隔壁14a交叉的点、以及内部间隔壁13b与内部间隔壁14b交叉的点的方式形成有流出开口17aa、17ba、17ab、17bb。同样，当参照图8时，收纳部15bb由纵向的内部间隔壁13b、13c以及横向的内部间隔壁14b、14c形成，并以分别位于内部间隔壁13b与内部间隔壁14b交叉的点、内部间隔壁13b与内部间隔壁14c交叉的点、内部间隔壁13c与内部间隔壁14b交叉的点、以及内部间隔壁13c与内部间隔壁14c交叉的点的方式形成有流出开口17bb、17cb、17bc、17cc。

在其它实施方式的冷却系统800中，流出开口形成于贯通冷却槽12的底壁12a并延伸至液面19附近的流出管170的一端。例如，当参照图8时，收纳部15bb由纵向的内部间隔壁13b、13c以及横向的内部间隔壁14b、14c形成，并且流出开口17bb、17cb、17bc、17cc形成于分别位于内部间隔壁13b与内部间隔壁14b交叉的点、内部间隔壁13b与内部间隔壁14c交叉的点、内部间隔壁13c与内部间隔壁14b交叉的点、以及内部间隔壁13c与内部间隔壁14c交叉的点的流出管170的一端。此外，在流出管的另一端形成有底部开口18aa、18ab、18ac、18ad、18ae、18ba、18bb、18bc、18bd、18be、18ca、18cb、18cc、18cd、18ce、18da、18db、18dc、18dd、18de、18ea、18eb、18ec、18ed、18ee(以下，有时集中称作“底部开口18aa～18ee”。)。

在流出开口在形成各收纳部的多个内部间隔壁相互交叉的位置形成的情况下，能够确保使设于各收纳部的流出开口分散至各收纳部的四角，从而有利。例如，在收纳部15bb中，利用配置于其四角的流出管170来形成流出开口17bb、17bc、17cb、以及17cc。此外，在像这样形成有流出开口的情况下，一个流出开口能够成为在多个收纳部中共用的流出开口。例如，流出开口17bb是收纳部15aa中的流出开口的一部分，与此同时，也是收纳部15ab、15ba、以及15bb中的流出开口的一部分。相同的情况也应用于流出开口17bc、17cb、以及17cc。但是，对于各收纳部而言，设置流出管的位置以及个数是任意的，当然可以在形成各收纳部的多个内部间隔壁相互交叉的位置的附近设置一个或者多个流出管。并且，流出管不需要与内部间隔壁成为一体，也可以是远离内部间隔壁配置的管。

并且，可以如图8所示，在流出管170沿流出管170的长边方向形成有一个以上的小孔171。这些小孔171促进第二冷却液13在收纳部的深度方向的中途的流通。另一方面，流入开口16aa～16dd不需要如图示那样地呈圆筒状的开口，例如也可以将具有多个喷嘴的集管连结于圆筒的一端，并利用多个喷嘴来形成流入开口。

在各收纳部15aa～15dd收纳有电子设备100，并且电子设备100被浸渍在第二冷却液13中。电子设备100与上述的一个实施方式中的电子设备相同，从而此处省略详细说明。

在冷却槽12，直至液面19放入有浸渍电子设备100的整体所需的足够量的第二冷却液13。第二冷却液13与上述的一个实施方式中的第二冷却液相同，从而此处省略详细说明。

在冷却槽12设有入口16和出口18，其中，入口16用于经由分配管(未图示)而朝向设于各收纳部15aa～15dd的流入开口16aa～16dd分配第二冷却液13，出口18用于经由集合管(未图示)来收集流过各收纳部15aa～15dd的流出开口17aa～17ee后的第二冷却液13。

收纳于各收纳部15aa～15dd的电子设备100为使变冷至所希望的温度后的第二冷却液13连续地在各收纳部15aa～15dd内流通以便在动作中保持在规定的温度以下，可以构成如下第二流通路：利用第三换热器对从冷却槽12的出口18流出的第二冷却液13进行冷却，并使变冷后的冷却液返回冷却槽12的入口16。对于这样的流通路以及附带的设备的一个例子而言，已经参照图5以及图6进行了详细说明，从而此处省略说明。

参照图9，其它实施方式的冷却系统800具有分散型第一换热器22aa、22ab、22ac、22ad、22ba、22bb、22bc、22bd、22ca、22cb、22cc、22cd、22da、22db、22dc、22dd(以下，有时集中记载为“分散型第一换热器22aa～22dd”。)。分散型第一换热器22aa～22dd分别配置于各收纳部15aa～15dd的上部。分散型第一换热器22aa～22dd分别与一个实施方式中的第一换热器相同，可以机械式地保持于顶板(未图示)。并且，分散型第一换热器22aa～22dd分别与图1以及图5所示的例子相同，具有高温侧流路的入口及出口、低温侧流路的入口及出口。低温侧流路的入口及出口与设置于冷却槽12的外部的第二换热器通过第一流通路(未图示)连结。该连结可以是如下方法中任一个：准备与分散型第一换热器22aa～22dd数目相同的第二换热器并分别独立地连结的方法；将分散型第一换热器22aa～22dd分为一个组由几个(例如4个)换热器构成的多个(例如4个)组，准备该组的个数的第二换热器并分别独立地连结的方法；或者相对于分散型第一换热器22aa～22dd全部连结一个第二换热器的方法。并且，高温侧流路的入口及出口、泵(未图示)、冷却槽的入口及出口可以通过第二流通路(未图示)而连结。

接下来，对其它实施方式的冷却系统800的动作进行说明。从入口16流入的第二冷却液13经由未图示的分配管朝向形成于收纳部15aa～15dd的底部的流入开口16aa～16dd分配。第二冷却液13从流入开口16aa～16dd喷起至上方，直接对与搭载在电子设备100的板120上的处理器热连接的沸腾冷却装置200以及周边的电子部件(未图示)进行冷却。例如，若第二冷却液13从流入开口16bb喷起，则从与处理器热连接的沸腾冷却装置200以及周边的电子部件(未图示)的表面吸取热量，并且朝向液面19上升，另外朝向流出开口17bb、17bc、17cb、17cc移动。此时，收纳部15aa～15dd的体积变小至冷却槽12的开放空间10a的体积的约1/16的体积，收纳于此的电子设备100也缩小至冷却槽12的宽度的约1/4的宽度，从而第二冷却液13对电子设备100的冷却效率极好，并且能够有效地防止第二冷却液13在电子设备100的周围滞留。

除此之外，在各收纳部15aa～15dd中，分散型第一换热器22aa～22dd分别高效地从第二冷却液13吸取热量。这样，进行包括沸腾冷却装置200对主要的发热源的局部冷却、二次冷却用的制冷剂(第二冷却液13)对沸腾冷却装置200和周边的电子部件(未图示)整体的液浸冷却、以及分散型第一换热器22aa～22dd从二次冷却用的制冷剂吸取热量在内的三重冷却。

在上述的其它实施方式中，对在各收纳部的底部形成流入开口的例子进行了说明，但流入开口也可以形成于各收纳部的侧面。

根据上述的其它实施方式的高密度冷却系统，在呈冷却槽的开放空间的体积的约1/4的体积、或呈比约1/4小的体积(例如，开放空间的体积的约1/9(分割成纵3×横3的情况)、呈1/12(分割成纵3×横4的情况)、呈1/16(分割成纵4×横4的情况))的收纳部收纳有比以往小的宽度(例如，约1/2、1/3、1/4)的电子设备，并通过使冷却液分别独立地流通，能够分别独立且高效地对多个电子设备进行冷却。换言之，在其它实施方式的高密度冷却系统中，能够使变热后的冷却液也从冷却槽的中央部流出，从而能够避免如下情况：如使变热后的冷却液从冷却槽的侧面流出的现有技术那样，冷却液滞留在冷却槽的中央附近，因冷却槽内的电子设备的收纳位置不同而冷却性能产生差异。因此，能够提高多个电子设备的冷却性能，并且能够消除冷却性能的差别而使之变得稳定。并且，能够缩小收纳于收纳部的电子设备的尺寸，从而能够提高电子设备的操作性以及维护性。

在图7～图9所示的其它实施方式的高密度冷却系统800中，对使用分散型第一换热器22aa～22dd的例子进行了说明，但一个实施方式的冷却系统10与图1以及图5所示的相同，也可以相对于一个冷却槽12使用单个第一换热器以及单个第二换热器。并且，单个第一换热器22的设置场所是任意的，一个实施方式的冷却系统10以及其变形例与图1、图5以及图6所示的相同，可以配置于冷却槽12的内部的液面19的上或者下的任一方，并且也可以配置于冷却槽12的外部。在使用单个第一换热器以及单个第二换热器的情况下，能够使形成为第一流通路以及第二流通路的配管个数最少，从而能够最大简化二次冷却系的结构。

在上述的一个实施方式以及其变形例、其它实施方式中，搭载在电子设备100的板上的处理器可以包括CPU或者GPU中任一方或者双方，并且可以包括未图示的高速存储器、芯片组、网络单元、PCI Express总线、总线开关单元、SSD、动力单元(交流－直流变换器、直流－直流电压变换器等)。并且，电子设备100也可以是包括刀片式服务器(blade server)在内的服务器、路由器、SSD等存储装置等的电子设备。但是，如上所述，在其它实施方式中，当然可以是比以往的一般宽度小的宽度(例如约为1/2、1/3、1/4)的电子设备。

并且，在上述的一个实施方式以及其变形例、其它实施方式中，作为沸腾冷却装置200中的密闭容器210，图示出具有纵长的较薄的箱形的例子，但也可以使用将其横置而具有横长的箱形的密闭容器。并且，为便于说明，将密闭容器210的受热侧和散热侧分为纵长的箱形的密闭容器210的上半部分和下半部分进行了说明，但受热侧和散热侧也可以在上下方向上共用(其中，与处理器110的发热表面热连接的面侧成为受热侧)。

并且，在上述的一个实施方式以及其变形例、其它实施方式中，对沸腾冷却装置200与电子设备100所包括的作为主要的发热体的处理器热连接的例子进行了说明，但本发明并非要求相对于电子设备所包括的所有发热体分别独立地热连接沸腾冷却装置，并且在电子设备例如是服务器、路由器、SSD等存储装置等设备的情况下，并非要求将该电子设备整体作为一个发热体而热连接一个或者多个沸腾冷却装置。本领域技术人员可以根据电子设备的构造、特性、使用状态等来任意地决定相对于电子设备所包括的多个发热体中任一个发热体如何热连接沸腾冷却装置，或者将电子设备整体作为一个发热体而热连接一个或者多个沸腾冷却装置。

工业上的可利用性

本发明能够广泛地应用于高效地对电子设备进行冷却的冷却系统。

符号的说明

10、700、800—冷却系统，100—电子设备，110—处理器，111—裸片(芯片)，112—散热器，120—板，200、300、400—沸腾冷却装置，210—密闭容器，211—受热侧，212—散热侧，220—散热部件(散热片)，10a—开放空间，11—第一冷却液，12—冷却槽，12a—底壁，12b—侧壁，13—第二冷却液，13a、13b、13c、13d、13e—内部间隔壁，14a、14b、14c、14d、14e—内部间隔壁，15aa、15ab、15ac、15ad、15ba、15bb、15bc、15bd、15ca、15cb、15cc、15cd、15da、15db、15dc、15dd—收纳部，16—入口，16aa、16ab、16ac、16ad、16ba、16bb、16bc、16bd、16ca、16cb、16cc、16cd、16da、16db、16dc、16dd—流入开口，17aa、17ab、17ac、17ad、17ae、17ba、17bb、17bc、17bd、17be、17ca、17cb、17cc、17cd、17ce、17da、17db、17dc、17dd、17de、17ea、17eb、17ec、17ed、17ee—流出开口，170—流出管，171—小孔，18—出口，18aa、18ab、18ac、18ad、18ae、18ba、18bb、18bc、18bd、18be、18ca、18cb、18cc、18cd、18ce、18da、18db、18dc、18dd、18de、18ea、18eb、18ec、18ed、18ee—底部开口，19—液面，20—顶板，21—导液板，22、500、600—第一换热器，22aa、22ab、22ac、22ad、22ba、22bb、22bc、22bd、22ca、22cb、22cc、22cd、22da、22db、22dc、22dd—分散型的第一换热器，311、312—导热板，321、421—高温侧流路，322、422—低温侧流路，221、301、401—高温侧流路的入口，222、302、402—高温侧流路的出口，223、303、403—低温侧流路的入口，224、304、404—低温侧流路的出口，423—金属平板的壁，24—第二换热器，26—第一流通路，30—第二流通路，40—泵，50—流量调整阀，70—流量计，90—第三换热器。

Claims

1.一种冷却系统，将电子设备浸渍在冷却液中进行直接冷却，其特征在于，包括：

沸腾冷却装置，其与具有至少一个发热体的电子设备的上述发热体热连接，并封入有具有沸点T₁的第一冷却液；

冷却槽，其放入有具有与上述第一冷却液的沸点T₁相同或者比上述第一冷却液的沸点T₁高的沸点T₂的第二冷却液，将上述沸腾冷却装置以及上述电子设备浸渍在上述第二冷却液中并进行直接冷却，其中，T₂＝T₁或者T₂＞T₁；

第一换热器，其隔着壁而交替地设有高温侧流路和低温侧流路，该高温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供上述第二冷却液流过，该低温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与上述第二冷却液的沸点T₂相同或者比上述第二冷却液的沸点T₂低的沸点T₃的第三制冷剂流过，第一换热器从上述第二冷却液向上述第三制冷剂传递热量，其中，T₃＝T₂或者T₃＜T₂；以及

泵，其朝向上述第一换热器的上述高温侧流路的入口加压输送在上述冷却槽内变热的上述第二冷却液。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

上述沸腾冷却装置具备具有受热侧和散热侧的密闭容器以及设于上述散热侧的散热部件，当上述沸腾冷却装置以及上述电子设备被浸渍在上述第二冷却液中时，上述沸腾冷却装置以使上述散热侧位于比上述受热侧靠上的方式与上述发热体热连接。

3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，

上述第一冷却液的沸点在100℃以下，上述第二冷却液的沸点在150℃以上，并且上述第三制冷剂的沸点在50℃以下。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，

上述第一冷却液以及/或者上述第三制冷剂含有氟化碳化合物作为主成分。

5.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，

上述第二冷却液含有全氟化物作为主成分。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

上述第一换热器是板式换热器或者微通道换热器。

7.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

还具有设置于上述冷却槽的外部的对上述第三制冷剂进行冷却的第二换热器，上述第一换热器的上述低温侧流路的入口及出口与上述第二换热器通过第一流通路连结。

8.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

还具有设置于上述冷却槽的外部的对上述第二冷却液进行冷却的第三换热器，上述冷却槽的上述第二冷却液的入口及出口、上述第一换热器的上述高温侧流路的入口及出口、上述泵、以及上述第三换热器通过第二流通路连结。

9.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

上述冷却槽具有安装为相对于上述冷却槽的上部开口能够装卸或者能够开闭的顶板，该顶板对上述第一换热器进行保持。

10.一种冷却系统，将多个电子设备浸渍在冷却液中进行直接冷却，其特征在于，具有：

冷却槽，其具有由底壁以及侧壁形成的开放空间；

收纳部，其是通过在上述冷却槽内设置多个内部间隔壁来分割上述开放空间而形成的排列的多个收纳部，用于在各收纳部收纳至少一个电子设备；以及

分别形成于上述多个收纳部的冷却液的流入开口及流出开口，

上述流入开口形成于各收纳部的底部或者侧面，上述流出开口形成于在各收纳部流通的上述冷却液的液面附近，

上述冷却系统还具有：

沸腾冷却装置，其与上述至少一个电子设备所具有的至少一个发热体热连接，并封入有具有沸点T₁的第一冷却液；

第一换热器，其隔着壁而交替地设有高温侧流路和低温侧流路，该高温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与上述第一冷却液的沸点T₁相同或者比上述第一冷却液的沸点T₁高的沸点T₂的第二冷却液流过，该低温侧流路由较窄的缝隙或者微小流路的集合体构成且供具有与上述第二冷却液的沸点T₂相同或者比上述第二冷却液的沸点T₂低的沸点T₃的第三制冷剂流过，第一换热器从上述第二冷却液向上述第三制冷剂传递热量，

其中，T₂＝T₁或者T₂＞T₁，T₃＝T₂或者T₃＜T₂；以及

泵，其朝向上述第一换热器的上述高温侧流路的入口加压输送在上述冷却槽内变热的上述第二冷却液，

在上述多个收纳部的各收纳部中，上述沸腾冷却装置以及上述至少一个电子设备被浸渍在各收纳部内的上述第二冷却液中而被直接冷却。