JP2015082565A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷される空冷部品と、液冷される液冷部品とを備えた電子機器において、空冷部品の冷却効率を向上させる。【解決手段】空冷部品が搭載される空冷基板１８と、液冷部品が搭載される液冷基板２０とが、平面上で分離される。液冷基板２０上には、液冷部品を液冷する冷媒を液冷部品に供給する冷媒供給部材４３が配置される。【選択図】図１

Description

本願の開示する技術は電子機器に関する。

基板の裏面に水冷プレートを備えると共に、表面に排気熱冷却用熱交換器を備えた電子部品冷却装置がある。また、第１の実装ボードの一方の面に水冷を要する部品を実装し、他方の面に、空冷で足りる電子部品を実装した第２の実装ボードを実装した実装構造がある（たとえば特許文献１及び特許文献２参照）。

さらに、空冷で足りるコンポネントはエアコン室内機から吹き下ろされる冷風で冷却され、空冷すべきコンポネントは冷却水により冷却される構造がある（たとえば特許文献３参照）。

特開２０１２−１２８７１０号公報 特開昭６３−２８９９９９号公報 特開２００７−３３０６５６号公報

空冷される空冷部品と、液冷される液冷部品とを備えた電子機器において、空冷部品の冷却効率を向上させることが望まれる。

本願の開示技術は、空冷される空冷部品と、液冷される液冷部品とを備えた電子機器において、空冷部品の冷却効率を向上させることが目的である。

本願の開示する技術によれば、空冷部品が搭載される空冷基板と、液冷部品が搭載される液冷基板とが、平面上で分離される。液冷基板上には、液冷部品を液冷する冷媒を液冷部品に供給する冷媒供給部材が配置される。

本願の開示する技術によれば、空冷部品の冷却効率を向上させることができる。

図１は、第１実施形態の電子機器を示す平面図である。 図２は、第１実施形態の電子機器を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態の複数の電子機器がラックに搭載された状態を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態の電子機器の構造の一部を示す斜視図である。 図５は、第１実施形態の電子機器の液冷基板を示す平面図である。 図６は、第１実施形態の電子機器の液冷基板を示す平面図である。 図７Ａは、第１実施形態の電子機器を示す平面図である。 図７Ｂは、第１実施形態の電子機器を示す図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線断面図である。 図８は、図５の８−８線断面図である。 図９は、第１実施形態の電子機器の中間基板と液冷基板の接続状態を示す正面図である。 図１０は、第１実施形態の電子機器の電気接続部材を示す平面図である。 図１１Ａは、第１実施形態の電子機器における電力供給状態を示すブロック図である。 図１１Ｂは、第１実施形態の電子機器における電力供給状態を示すブロック図である。 図１２は、第１実施形態の電子機器の中間基板と液冷基板の接続状態を示す斜視図である。 図１３は、比較例の電子機器の中間基板と液冷基板の接続状態を示す斜視図である。

第１実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２には、第１実施形態の電子機器１２が示されている。また、図３には、複数（図３の例では４つであるが、数は限定されない）の電子機器１２がラック１４に搭載された構造が示されている。以下、図面において、電子機器１２の前方向、幅方向及び上方向をそれぞれ、矢印ＦＲ、Ｗ、ＵＰで示す。これらの方向は、説明の便宜上のものであり、実際の電子機器１２の設置状況における方向を限定するものではない。また、単に「平面視」というときは、電子機器１２を高さ方向に沿って上方から下方に（矢印Ａ方向に）見ることをいう。

電子機器１２は、平面視で長方形の枠状に形成された筐体１６を有する。筐体１６の手前側（矢印ＦＲ方向側）で、且つ幅方向の中央には、空冷基板１８が配置される。また、筐体１６内の前方側且つ空冷基板１８の幅方向両側には、複数（図１に示す例では幅方向に２つ、高さ方向に２つ、合計で４つ）電源ユニット６８が配置される。

筐体１６内で、図４にも示すように、空冷基板１８よりも奥側（矢印ＦＲの反対方向側）には、複数（図４に示す例では幅方向に２つ、高さ方向に２つ、合計で４つ）の液冷基板２０が配置される。幅方向に並ぶ液冷基板２０の間には、中間基板２２が配置される。中間基板２２は、複数の液冷基板２０を相互に電気的に接続する。なお、図２では、液冷基板２０上に、蓋板７６が配置された状態を示している。

図４に詳細に示すように、空冷基板１８は、前方側から順に幅狭部１８Ａ、中間部１８Ｂ及び幅広部１８Ｃを有する。幅広部１８Ｃは幅狭部１８Ａよりも幅広であり、中間部１８Ｂは幅狭部１８Ａと幅広部１８Ｃの中間の幅を有する。

幅狭部１８Ａには、カード用コネクタ２４が取り付けられる。空冷基板１８には、このカード用コネクタ２４を介して、接続用カード２６が接続される。図４に示す例では、接続用カード２６は５枚であり、空冷基板１８に対して垂直に、且つ互いに前後方向に沿っており、幅方向には間隔をあけて平行に立設される。接続用カード２６のそれぞれは、外部機器との接続口２８を有しており、この接続口２８に、外部機器を直接的に、あるいは接続用ケーブル等を介して接続することができる。接続用カード２６は、接続用部材の一例である。接続用カード２６には、電子部品２６Ｐが搭載される。

本実施形態では、それぞれの接続用カード２６は、接続口２８が前方向を向くように配置される。外部機器を接続口２８へ接続する際、後述する液冷基板２０や、液冷基板２０上の空冷部品３０等が邪魔にならない。

空冷基板１８の中間部１８Ｂには、空冷部品３０が搭載される。空冷部品３０の上には、ヒートシンク３２が取り付けられる。空冷部品３０の熱は、ヒートシンク３２に伝わる。そして、空冷基板１８上を流れる風によりヒートシンク３２が冷却されることで、空冷部品３０も冷却される。空冷部品３０の一例としては、集積回路を挙げることができる。なお、風により、空冷部品３０を直接的に冷却できる場合は、ヒートシンク３２を省略してもよい。

空冷基板１８の幅広部１８Ｃから中間部１８Ｂにかけては、中間基板用コネクタ３４が取り付けられる。空冷基板１８には、中間基板用コネクタ３４を介して、中間基板２２が電気的に接続される。中間基板２２は、複数の液冷基板２０を相互に電気的に接続すると共に、液冷基板２０のそれぞれと空冷基板１８とを電気的に接続する。

空冷基板１８の幅広部１８Ｃ上には、液冷基板２０に近い位置に、ファン３６が配置される。図１及び図２に示す例では、ファン３６は、幅方向に間隔をあけて、２つ配置される。ファン３６の駆動により、風が筐体１６の導入口１６Ａから導入される（図７Ａ及び図７Ｂに示す導入風Ｆ０参照）。筐体１６内では、ファン３６よりも上流側の導入風Ｆ１は、空冷基板１８上を流れ、空冷部品３０を冷却する。さらに、導入風Ｆ１は、接続用カード２６や、この接続用カード２６に搭載された電子部品２６Ｐも冷却する。ファン３６よりも下流側の排出風Ｆ２は、液冷基板２０上を流れる。そして、風排出口３８から筐体１６の外部に、排出風Ｆ３として排出される。

ファン３６を、このように空冷基板１８上で、液冷基板２０に近い位置、すなわち後側（奥側）に配置することで、手前側にカード用コネクタ２４を配置することが可能であると言える。ファン３６の送風能力としては、空冷基板１８に搭載された空冷部品３０を冷却すれば良いため、空冷部品３０以外を冷却する構造と比較して、ファン３６を小型化することが可能である。

図１に示すように、ファン３６のそれぞれは、風の流れ方向に沿って複数（図１の例では２つ）のファン本体３６Ｐを有している。ファン本体３６Ｐは、それぞれ単独で風を発生させることができる。ファン３６のそれぞれは、このように風の流れ方向に沿った複数のファン本体３６Ｐを有することで、冗長化が図られている。

図５にも示すように、液冷基板２０のそれぞれには、１又は複数の液冷部品４０が搭載される。液冷部品４０の例としては、集積回路を挙げることができる。図５に示した例では、１つのプロセッサ４０Ａの近傍に複数（図５に示す例では６つ）のメモリ４０Ｂが配置された液冷対象ユニット４２が、１枚の液冷基板２０につき３つ配置される。本実施形態では、電子機器１２は液冷基板２０を４枚有しているので、液冷対象ユニット４２（プロセッサ４０Ａ）は、電子機器１２の全体では合計で１２個となる。

液冷部品４０は、冷媒供給部材４３により供給される冷媒により冷却される。冷媒としては、本実施形態では水を用いているが、水以外の液体であってもよい。

冷媒供給部材４３は、液冷対象ユニット４２の上に配置される液冷プレート４４と、導入配管４６、排出配管４８、導入分岐管５０、排出分岐管５２を有する。

図５及び図６に詳細に示すように、液冷基板２０には、冷却水が導入される導入配管４６と、冷却水を排出する排出配管４８が設けられる。導入配管４６の一端は、図３に示す冷媒供給装置７２から送られた冷却水が導入される導入口４６Ａである。排出配管４８の一端は、冷却水を冷媒供給装置７２に戻す排出口４８Ａである。本実施形態では、導入口４６Ａと排出口４８Ａとが、共に後方向を向くように配置される。

導入配管４６からは、液冷プレート４４に向けて導入分岐管５０が分岐され、排出配管４８からは、液冷プレート４４に向けて排出分岐管５２が分岐される。冷媒供給装置７２から送られた冷却水は、導入配管４６から導入分岐管５０に分かれて液冷プレート４４内を流れた後、排出分岐管５２から排出配管４８を経て、冷媒供給装置７２に戻る。

図６に詳細に示すように、液冷プレート４４には、液入口５４及び液出口５６が形成される。図６に示す例では、液冷プレート４４は平面視で長方形状であり、液入口５４及び液出口５６は対角位置にそれぞれ形成される。

液冷プレート４４の内部には、液冷プレート４４の長辺に沿った複数の液路５８が形成される。液入口５４から入った冷媒は、複数の液路５８に分かれて流れ、液出口５６から排出分岐管５２に流れ出る。冷媒が液冷プレート４４内を流れるときに、液冷部品４０の熱が冷媒に伝わり、液冷部品４０が冷却される。

図８にも示すように、導入配管４６、導入分岐管５０、排出分岐管５２及び排出配管４８は、液冷部品４０を液冷できる冷媒を流すことができる範囲で細く形成されており、風の流れの抵抗が小さい。

導入配管４６において、風（排出風）の流れ方向に延在する部分の外径及び高さは、風の流れ方向で一定である。したがって、導入配管４６の外径又は高さが風の流れ方向で変化している構造と比較すると、風の流れ方向で導入配管４６の占める部分の面積が小さいので、風の流れの抵抗が小さい。また、排出配管４８において、風（排出風）の流れ方向に延在する部分の外径及び高さは、風の流れ方向で一定である。したがって、排出配管４８の外径又は高さが、風の流れ方向で変化している構造と比較して、排出風の流れ方向で排出配管４８の占める部分の面積が小さいので、風の流れの抵抗が小さい。

導入分岐管５０の外径及び高さと排出分岐管５２の外径及び高さも一致している。これにより、導入分岐管５０と排出分岐管５２とで外径及び高さが不一致である構造と比較して、排出風の流れ方向で導入分岐管５０と排出分岐管５２の占める部分の面積が小さいので、排出風の流れの抵抗が小さくなる。

図５及び図６から分かるように、導入分岐管５０の一部及び排出分岐管５２の一部は、液冷プレート４４上に位置している。そして、液冷プレート４４と、導入分岐管５０及び排出分岐管５２との間には、図８に示すように、隙間Ｇ１が生じるように、導入分岐管５０及び排出分岐管５２の高さ（位置）が決められる。隙間Ｇ１は風通路の一例である。

さらに、液冷基板２０上には、風の流れ方向に沿って、隙間Ｇ３が生じている。この隙間Ｇ３も、風通路の一例である。すなわち、隙間Ｇ１と隙間Ｇ３とは、風の流れを阻害しない（あるいは流れに対する抵抗が小さくなる）ように形成されている。

特に、１つの冷却基板２０における複数（図１の例では３つ）の液冷プレート４４上では、風の流れ方向に沿って見たとき隙間Ｇ１が同位置にあり、直線的な（あるいは直線に近い）風の流れを実現することで、風の流れを阻害しない構造である。

図１、図４〜図６に示すように、液冷基板２０の一辺２０Ｈには、１又は複数の信号コネクタ６０、６０Ａが設けられる。これに対し、中間基板２２には、信号コネクタ６０と一対一で対応する接続コネクタ６２、６２Ａが設けられる。信号コネクタ６０、６０Ａと接続コネクタ６２、６２Ｐとを接続することで、空冷基板１８が中間基板２２に対し電気的に接続される。図１及び図４に示した例では、信号コネクタ６０及び接続コネクタ６２は、プロセッサ４０Ａのそれぞれに対応している。これに対し、信号コネクタ６０Ａ及び接続コネクタ６２Ａは、液冷基板２０を、中間基板２２経由で、さらに他の部材（たとえば空冷基板１８）に接続するためのコネクタである。

図９から分かるように、幅方向の一方側にある液冷基板（一方側液冷基板２０Ｐ）と、幅方向の他方側にある液冷基板（他方側液冷基板２０Ｑ）は、長手方向に沿った軸ＳＨを中心として、互いに反転した姿勢で、中間基板２２に接続される。なお、一方側液冷基板２０Ｐと他方側液冷基板２０Ｑの関係は相対的である。したがって、液冷基板２０Ｑを一方側液冷基板とし、液冷基板２０Ｐを他方側液冷基板と言うことも可能である。

信号コネクタ６０は液冷基板２０上に設けられているので、液冷基板２０Ｐと液冷基板２０Ｑとを同一高さで中間基板２２に接続すると、信号コネクタ６０の高さは液冷基板２０Ｐ側と液冷基板２０Ｑ側で異なる。中間基板２２では、これに対応して、一方の面２２Ｐの接続コネクタ６２と、他方の面２２Ｑの接続コネクタ６２とが、中間基板２２を法線方向（矢印Ｎ１方向）に見て異なる高さに設定される。

液冷基板２０の一辺２０Ｈには、１つまたは複数（図５及び図６の例では前後方向に間隔をあけて２つ）の収容筒２０Ｓが設けられている。中間基板２２には、収容筒２０Ｓに収容される位置決めピン２２Ｐが設けられている。液冷基板２０は、図１に示す矢印Ｄ１方向にスライドされて、中間基板２０に接続される。接続時には、収容筒２０Ｓに位置決めピン２２Ｐが収容され、液冷基板２０が中間基板２２に対し位置決めされる。

中間基板２２は、風の流れ方向（矢印Ｆ１及びＦ２方向）に見て、筐体１６内で、この流れ方向に沿って配置される。特に図１に示した例では、風の流れ方向に見て、幅方向の中央で、且つ空冷基板１８と垂直になるよう配置される。中間基板２２は、冷却水の流れ方向に見ると、２つのファン３６の間に位置しており、ファン３６のそれぞれからの排出風が互いに混じり合うことが抑制され、排出風は、中間基板２２に沿って風排出口３８へと案内される。

図９に示すように、風の流れ方向に見て、液冷基板２０は中間基板２２の両側に２枚ずつ配置されるので、上下２枚の液冷基板２０の間、及び最上の液冷基板２０と蓋板７６の間に隙間Ｇ２が生じる。この隙間Ｇ２も、風通路の一例である。

さらに、液冷基板２０上のメモリ４０Ｂとして、たとえば基板に直接的に実装されるメモリを用いることができる。メモリ４０Ｂの高さを低くすると、風の通路を広く確保できる。また、液冷基板２０と液冷部品４０とを合わせた高さも低くなるので、電子機器１２への液冷基板２０の高密度実装に寄与できる。

空冷基板１８及び液冷基板２０には、電源部材６１により電力が供給される。電源部材６１は、電源ユニット６８と、バスバーユニット６４とを有する。バスバーユニット６４は電気接続部材の一例である。電源ユニット６８の駆動状態を示す信号は、制御回路に送られ、制御回路は、この信号に基づいて、電源ユニット６８を制御する。

バスバーユニット６４は、図１及び図２に示すように、空冷基板１８よりも前方側（電源ユニット６８との間の位置）に配置される。バスバーユニット６４は、幅方向に沿って延在する２本のバスバー６６Ａ、６６Ｂを有する。一方のバスバー６６Ａは、４つの電源ユニット６８の高電位側に接続され、他方のバスバー６６Ｂは、４つの電源ユニット６８の低電位側に接続される。したがって、バスバー６６Ａとバスバー６６Ｂの間に電位差が生じる。

図５及び図６に示すように、液冷基板２０には、２つの電源端子７０Ａ、７０Ｂが設けられる。液冷基板２０を筐体１６の所定位置に取り付けた状態で、電源端子７０Ａ、７０Ｂがそれぞれ、バスバー６６Ａ、６６Ｂの電源端子６７Ａ、６７Ｂに接続され、液冷基板２０に電力供給される。

本実施形態では、４つの電源ユニット６８がいずれも、バスバー６６Ａ、６６Ｂに接続されている。図１１Ａに矢印ＥＣ−１で示すように、４つの電源ユニット６８が駆動している場合は、４つの電源ユニット６８から、対応する液冷基板２０にそれぞれ電力供給できる。

図１１Ｂに示すように、たとえば１つの電源ユニット６８（図１１Ｂの例では電源ユニット６８Ａ）が停止している場合を例に挙げる。この場合は、制御回路が、駆動している３つの電源ユニット６８を、バスバー６６Ａ、６６Ｂ間に電位差を生じさせるように制御する。これにより、図１１Ｂに矢印ＥＣ−２で示す電流が流れる。電流値としては、３つの電源ユニット６８が駆動しているときには、４つの電源ユニット６８が駆動していときの（４／３）の電流を流すように制御装置が、駆動している３つの電源ユニット６８を制御すればよい。すなわち、このように制御することで、４つの液冷基板２０のそれぞれへ問題なく均等に電力を分配して供給できる。

図１に示すように、バスバー６６Ａ、６６Ｂは平面視で幅方向に沿って配置され、直線状に形成される。このため、バスバー６６Ａ、６６Ｂが平面視で非直線状である（曲がっている）形状と比較して、電源ユニット６８から電源端子６７Ａ、６７Ｂまでの電力供給経路が短い。

さらに、図１０に示すように、バスバー６６Ａ、６６Ｂには、空冷基板１８に電力供給する電源端子６７Ｃ、６７Ｄが設けられる。電源端子６６Ｂ、６８Ｂにより、空冷基板１８にも電力供給できる。

図１に示すように、電源ユニット６８は、平面視で、空冷基板１８の幅狭部１８Ａの両側に２つずつ配置される。風の流れ方向に見ると、電源ユニット６８はファン３６と重なっていない。このため、電源ユニット６８が風の流れ方向でファン３６と重なっている構造と比較すると、風の流れに対し電源ユニット６８から作用する抵抗が小さい。

本実施形態では、平面視で、空冷基板１８と液冷基板２０とは分離される。ここで、図７に示すように、本実施形態では、空冷基板１８上で、カード用コネクタ２４及び空冷部品３０が搭載された領域Ａ１は、搭載部品が空冷により冷却される空冷領域である。これに対し、液冷基板２０の上及び下の領域Ａ２は、冷媒供給部材が配置されており、搭載部品が液冷により冷却される液冷領域である。すなわち、本実施形態では、空冷領域と液冷領域とが、平面視で分離される。

特に、本実施形態では、空冷領域（領域Ａ１）は、筐体１６における前方側（手前側）に位置する。液冷領域（領域Ａ２）は、筐体１６における後方側（奥側）に位置する。そして、液冷領域（領域Ａ２）は、風の流れ方向の下流に位置する。

図７Ａから分かるように、本実施形態では、空冷領域（領域Ａ１）は、ファン３６よりも風の流れ方向の上流側で、且つ幅方向の中央に位置している。空冷領域には、空冷部品が集約されて配置される。そして、空冷領域（領域Ａ１）の幅方向両側に位置する領域Ａ３は、電源ユニット６８が配置された電源ユニット領域である。さらに、空冷領域（領域Ａ１）及び電源ユニット領域（領域Ａ３）と、液冷領域（領域Ａ２）の間の領域Ａ４は、ファン３６が配置されたファン領域である。なお、図７Ａに示す例では、電源ユニット領域に、さらに電源接続部材６４が配置される。

ここで、たとえば、空冷領域と電源ユニット領域とを入れ替えて、領域Ａ３を空冷領域、領域Ａ１を電源ユニット領域とすることも可能である。さらに、ファン領域の一部に空冷部品を配置することで、領域Ａ４を空冷領域とすることも可能である。要するに、空冷領域は、領域Ａ１、Ａ３及びＡ４の少なくとも一部（全部であってもよい）を含む領域として設定できる。さらに、たとえば、領域Ａ２（領域Ａ５）を空冷領域とし、領域Ａ１、Ａ３、Ａ４を液冷領域とすることも可能である。

また、液冷領域（領域Ａ２）は、空冷基板２０に備えられた導入配管４６、排出配管４８、導入分岐管５０、排出分岐管５２、液冷プレート４４及び風排出口３８を有する。
そして、導入配管４６及び排出配管４８は、風の流れ方向に沿って配置された部分を有しており、液冷プレート４４は、平面視で導入配管４６と排出配管４８の間に位置している。液冷プレート４４上には、導入分岐管５０及び排出分岐管５２が位置している。導入分岐管５０及び排出分岐管５２の一部は、平面視で、略Ｕ字状に形成されている。特に、風が通過する部分（隙間Ｇ１）を含んでおり、風をスムーズに風排出口３８から排出できる。

特に、本実施形態では、液冷領域に中間基板２２が配置されている。中間基板２２は、複数の液冷基板２０を相互に接続して、液冷基板２０相互の信号授受を可能とする。本実施形態では、中間基板２２は、風の流れ方向に沿って、すなわち複数の液冷基板２０と垂直に配置されており、風の流れを制御して風排出口３８に導くダクトとして機能している。

特に、本実施形態では、領域Ａ２が、上下に隙間Ｇ２をあけて配置された複数の液冷基板２０の間、及び液冷基板２０と蓋板７６の間の領域Ａ５を含んでいる。これらの領域Ａ５に、風（排出風Ｆ２）が流れる。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、空冷基板１８と液冷基板２０とが平面視で分離している。空冷基板１８上で部品（空冷部品）が搭載される空冷領域（図７Ａに示す領域Ａ１）と、液冷基板２０上で部品（液冷部品）が搭載される液冷領域（図７Ａに示す領域Ａ２）も、平面視で分離している。

したがって、本実施形態では、液冷のための部材、たとえば冷却水用の配管を空冷領域に設けない（数を少なくすることを含む）構造を採ることが可能である。空冷領域に液冷のための部材を配置しないことで、風の流れに対する抵抗が、空冷領域（領域Ａ１）Ａ１に液冷のための部材を設けた構造と比較して低い。また、空冷領域（領域Ａ１）において、液冷のための部材に起因する風の乱れを抑制できる。これにより、空冷部品３０に対する冷却効率が向上する。

しかも、空冷部品が空冷領域に集約して配置されているため、空冷部品が分散して配置された構造と比較して、空冷のための風を発生させる範囲が狭くて済む。これにより、ファン３６を小型化し、さらには、電子機器１２を小型化することが可能である。

また、空冷部品３０を空冷により冷却するためのファン３６を小型化したり、台数を少なくしたりすることが可能である。そして、ファン３６の小型化や台数減により、筐体１６内でファン３６が占める空間が小さいので、電子機器１２として、各種の部材を高密度に配置することが可能である。

また、本実施形態では、液冷領域には、空冷のための部材、たとえばヒートシンクやダクトを配置しない（数を少なくすることを含む）構造を採ることが可能である。液冷領域に空冷のための部材を配置しないことで、液冷部品４０の冷却効率を高めると共に、液冷領域に液冷部品４０を高密度に実装することが可能である。液冷領域において、空冷のための部材を避けて冷媒供給部材４３を配置しなくて済むので、冷媒供給部材４３の小型化や軽量化にも寄与できる。

そして、本実施形態では、電子機器１２内に、空冷部品３０、液冷部品４０等を高密度に配置することで、部品間の配線長を短くし、信号の短時間で伝送することが可能である。

本実施形態では、ファン３６を有する。ファン３６がない構造、たとえば、筐体１６内に、複数の電子機器１２で共用の送風機が設けられている構造であっても、この送風機からの風を空冷領域に作用させることができる。本実施形態のようにファン３６を有すると、空冷領域に局所的に風を作用させることができるので、送風能力の無駄が少ない。そして、電子機器１２の外部の送風機を無くす、若しくは小型化することが可能である。

本実施形態では、ファン３６は、空冷基板１８上に設けられており、液冷基板２０よりも空冷基板１８に近い位置である。空冷部品３０の近くで風を発生することができるので、たとえば、ファン３６が液冷基板２０から見て空冷基板の反対側に設けられた構造と比較して、冷却効率が高い。

本実施形態では、電源部材６１を有する。電源部材６１を有さない電子機器では、外部の電源から電力供給を受けるが、本実施形態では、外部電源から電力供給を受けるための部材、たとえば電源ケールや、電源コネクタ等が不要である。

本実施形態では、電源部材６１は、電源ユニット６８と、バスバーユニット６４とを有する。すなわち、空冷基板１８や液冷基板２０に、電源ユニット６８からバスバーユニット６４を介して電力供給するので、電源ユニット６８の配置の自由度が高い。たとえば、図１に示した例では、接続用カード２６に対し幅方向両側に電源ユニット６８が配置されるが、これ以外の配置も可能であり、筐体１６内で効率のよいレイアウトを採ることができる。

しかも、電源ユニット６８から空冷基板１８や液冷基板２０までの電源供給経路を短くし、電圧の低下を抑制することも可能である。

電源ユニット６８は、空冷領域を避けた位置、換言すれば、風の通路を避けた位置に配置される。電源ユニット６８が、風の流れに作用させる抵抗が小さくなるので、空冷部品３０を効率的に空冷することが可能である。

本実施形態では、電源ユニット６８は複数備えられる。そして、複数の電源ユニット６８が、バスバーユニット６４により、液冷基板２０と電気的に接続される。このため、複数の電源ユニット６８のうちの一部が停止した状態でも、他の電源ユニット６８の駆動によって、空冷基板１８に電力供給できる。

本実施形態では、空冷基板１８に接続用カード２６が設けられる。接続用カード２６を用いて、電子機器１２を外部機器と接続することが可能である。

接続用カード２６は、空冷基板１８上で、液冷基板２０の反対側に設けられる。したがって、接続用カード２６が空冷基板１８上で、液冷基板２０側に設けられる構造と比較して、接続用カード２６への外部機器の接続作業に液冷基板２０が邪魔にならず、接続作業が容易である。

特に、本実施形態では、接続口２８が前方向（液冷基板２０の反対方向）を向いているので、接続口２８が後方向を向いている構造と比較して、接続口２８に外部機器を接続する作業が容易である。

また、たとえば、電子機器１２を継続的に動作させた状態で空冷基板１８上の部品を交換あるいは点検する場合でも、空冷基板１８は電子機器１２の前方側に位置しているので、交換や点検の作業が容易である。

本実施形態では、電源ユニット６８も、筐体１６内で、且つ電子機器１２の前方側に設けられる。したがって、電子機器１２を継続的に動作させた状態での、電源ユニット６８の交換や点検も容易である。

本実施形態では、冷媒供給部材４３が、導入配管４６、導入分岐管５０、排出分岐管５２及び排出配管４８を有しており、導入分岐管５０の一部及び排出分岐管５２の一部と液冷プレート４４との間に隙間Ｇ１（図８参照）が生じる。隙間Ｇ１がない構造と比較して、この隙間Ｇ１を風がスムーズに流れ、空冷部品３０に対する冷却効率が高い。

本実施形態では、複数の液冷基板２０が、中間基板２２によって相互に電気的に接続される。すなわち、中間基板２２を介して、複数の液冷基板２０どうしを電気的に接続することが可能である。

特に、本実施形態では、図１２にも示すように、幅方向に並ぶ２枚ずつの液冷基板２０の間に中間基板２２を配置して、幅方向の左右の液冷基板２０を中間基板２２に接続する。換言すれば、幅方向には液冷基板２０を２つに分けると共に、分けられた２枚の液冷基板２０の間に中間基板２２を配置する。

ここで、図１３に示す比較例のように、幅方向に分割することなく一体化した２枚の液冷基板１２０を上下に配置し、前方側（又は後方側）の接続基板１２２で上下の液冷基板を電気的に接続する構造も考えられる。ただし、比較例の構造では、たとえば、上側の液冷基板１２０Ａにおける後方側の冷却部品１２４Ａと、下側の液冷基板１２０Ｂにおける後方側の部品１２４Ｂとの接続経路Ｃ２は、前方側の接続基板１２２を経由するため長くなる。

これに対し、本実施形態では、上側の液冷基板２０Ｐにおける後方側の部品２１Ａと、下側の液冷基板２０Ｑにおける後方側の部品２１Ｂとの接続経路Ｃ１は、幅方向中間の中間基板２２を経由するので、比較例の構造よりも短い。なお、部品２１Ａ、２１Ｂは、冷却部品であってもよいが、冷却部品でなくてもよい。

そして、本実施形態では、１つの液冷基板２０の液冷部品４０と他の液冷基板２０の液冷部品４０との接続において、中間基板２２を経由するので、液冷部品４０どうしの接続距離が均一に近づき、接続経路が過度に長くなることを抑制できる。

本実施形態では、中間基板２２が、風の流れ方向に沿って配置されている。したがって、中間基板２２が、たとえば風の流れ方向に対し傾斜した構造と比較して、中間基板２２が風の流れを邪魔せず、スムーズな風の流れを実現できる。

中間基板２２は、複数の液冷基板２０どうしだけでなく、空冷基板１８も接続する。したがって、液冷基板２０と空冷基板１８とを接続する部材が不要で、電子機器１２の構造の簡素化を図ることができる。

中間基板２２は、風の流れ方向に見て、空冷基板１８に対し垂直に配置される。したがって、たとえば中間基板２２が空冷基板１８と平行に配置する構造と比較して、中間基板２２の左右（幅方向の両側）を流れる風が不用意に混じり合うことが抑制され、スムーズな風の流れを実現できる。

複数の液冷基板２０は、中間基板２２の両側にそれぞれ位置する。図９に示した例では、４枚の液冷基板２０は、２枚ずつ、中間基板２２の両側に位置する。換言すれば、中間基板２２は、液冷基板２０における幅方向の中央に位置する。このため、中間基板２２が、幅方向の一方に偏って配置された構造と比較して、風を幅方向の左右両側で、より均等に案内でき、案内する効果が高い。

中間基板２２の両面に、接続コネクタ６２が設けられる。したがって、中間基板２２のいずれの面であっても、容易に液冷基板２０を接続できる。

中間基板２２の接続コネクタ６２は、中間基板２２を法線方向に見たとき、一方の面と他方の面とで異なる位置に設けられる。液冷基板２０を、幅方向の両側で相互に反転させた向きで中間基板２２に接続する場合に、液冷基板２０の信号コネクタ６０の高さが違っていても、この高さの違いに対応させて、液冷基板２０を中間基板２２の両側で同じ高さに配置し、中間基板２２に接続できる。

なお、上記において、「空冷部品」と「液冷部品」とは、求められる冷却能力や、部品の形状等によって区別することができる。同一の部品であっても、空冷基板１８上に搭載されれば「空冷部品」となり、液冷基板２０上に搭載されれば「液冷部品」となることもありうる。１つの電子機器１２において、空冷能力よりも液冷能力が高い構造であって、特定の部品が相対的に高い冷却能力で冷却することが求められる場合は、この部品を「液冷部品」として液冷基板２０に搭載すればよい。そして、空冷でも冷却能力として足りる部品を「空冷部品」として、空冷基板１８に搭載すればよい。

上記実施形態では、ファン３６で生成される風が、図７Ａ及び矢印Ｆ１、Ｆ２方向、すなわち、空冷基板１８側から液冷基板２０側に流れる例を挙げたが、風の流れ方向はこれと逆であってもよい。

また、液冷基板２０上の液冷部品４０は液冷されるため、風が液冷基板に沿って流れる必要はない。したがって、液冷基板２０上の液冷部品４０の一部又は全部が、風の流れる範囲外に配置されていてもよい。さらに、液冷基板２０一部または全部が、風の流れる範囲外に配置されていてもよく、この場合は、隙間Ｇ１（図８参照）は無くても良い。

上記各実施形態の電子機器１２としては特に限定されないが、たとえば、サーバ装置や、大型コンピュータ等を挙げることができる。

上記では、空冷基板１８と液冷基板２０とが、別体とされた構造を挙げたが、たとえば、一体的な基板上で、特定の範囲が空冷領域とされ、空冷領域とは別の特定の範囲が液冷領域とされて、それぞれ空冷部品及び液冷部品が搭載される構造でもよい。この構造では、一体的な基板上において、空冷部品が搭載される領域が空冷基板であり、液冷部品が搭載される領域が液冷基板であり、空冷基板と液冷基板とが、平面上で分離された構造が実現される。

以上、本願の開示する技術の実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

本明細書は、以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
風で冷やされる空冷部品が搭載される空冷基板と、
前記空冷基板と平面上で分離され、液体で冷やされる液冷部品が搭載される液冷基板と、
前記液冷基板上に配置され、前記液冷部品を冷やす冷媒を前記液冷部品に供給する冷媒供給部材と、
を有する電子機器。
（付記２）
前記空冷部品を冷却する風を発生させるファンを有する付記１に記載の電子機器。
（付記３）
前記ファンが、前記液冷基板よりも前記空冷基板側に設けられている付記２に記載の電子機器。
（付記４）
前記空冷基板及び前記液冷基板に電力を供給する電源部材を有する付記１〜付記３のいずれか１つに記載の電子機器。
（付記５）
前記電源部材が、
前記電力を発生する電源ユニットと、
前記電源ユニットと前記液冷基板とを電気的に接続する電気接続部材と、
を有する付記４に記載の電子機器。
（付記６）
前記電源ユニットが、前記液冷基板よりも前記空冷基板側で、風の通路を避けた位置に設けられている付記５に記載の電子機器。
（付記７）
前記電源ユニットが複数備えられ、
前記電気接続部材が、複数の前記電源ユニットと前記液冷基板とを電気的に接続している付記６に記載の電子機器。
（付記８）
前記空冷基板に、外部機器との接続用部材が設けられている付記１〜付記７のいずれか１つに記載の電子機器。
（付記９）
前記接続用部材が、前記空冷基板上で前記液冷基板の反対側に設けられている付記８に記載の電子機器。
（付記１０）
前記冷媒供給部材が、前記風の通路となる風通路を形成している付記１〜付記９のいずれか１つに記載の電子機器。
（付記１１）
前記液冷基板を複数備え、
複数の前記液冷基板を互いに接続する接続基板を有する付記１〜付記１０のいずれか１つに記載の電子機器。
（付記１２）
前記接続基板が、前記風の流れ方向に沿って配置されている付記１１に記載の電子機器。
（付記１３）
前記接続基板が、前記空冷基板と接続されている付記１１又は付記１２に記載の電子機器。
（付記１４）
前記風の流れ方向に見て 前記接続基板が前記空冷基板に対し垂直に配置されている付記１３に記載の電子機器。
（付記１５）
複数の前記液冷基板が、前記接続基板の両側に配置されている付記１４に記載の電子機器。
（付記１６）
前記接続基板の両面に、前記液冷基板が接続される接続コネクタが設けられている付記１５に記載の電子機器。
（付記１７）
前記接続基板の一方の面に接続される一方側液冷基板が、前記接続基板の他方の面に接続される他方側液冷基板を反転させた向きで前記接続基板に接続され、
前記接続コネクタが、前記接続基板の法線方向で見て前記一方の面と前記他方の面で異なる位置にある付記１６に記載の電子機器。

１２ 電子機器
１８ 空冷基板
２０ 液冷基板
２０Ｐ 一方側液冷基板
２０Ｑ 他方側液冷基板
２２ 中間基板（接続基板）
２６ 接続用カード
３０ 空冷部品
３６ ファン
４０ 液冷部品
４３ 冷媒供給部材
６１ 電源部材
６２ 接続コネクタ
６４ バスバーユニット（電気接続部材）
６８ 電源ユニット

Claims (11)

1. 風で冷やされる空冷部品が搭載される空冷基板と、
   前記空冷基板と平面上で分離され、液体で冷やされる液冷部品が搭載される液冷基板と、
   前記液冷基板上に配置され、前記液冷部品を冷やす冷媒を前記液冷部品に供給する冷媒供給部材と、
   を有する電子機器。
2. 前記空冷部品を冷却する風を発生させるファンを有する請求項１に記載の電子機器。
3. 前記ファンが、前記液冷基板よりも前記空冷基板側に設けられている請求項２に記載の電子機器。
4. 前記空冷基板に、外部機器との接続用部材が設けられている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記接続用部材が、前記空冷基板上で前記液冷基板の反対側に設けられている請求項４に記載の電子機器。
6. 前記冷媒供給部材が、前記風の通路となる風通路を形成している請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電子機器。
7. 前記液冷基板を複数備え、
   複数の前記液冷基板を互いに接続する接続基板を有する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 前記接続基板が、前記風の流れ方向に沿って配置されている請求項７に記載の電子機器。
9. 前記接続基板が、前記空冷基板と接続されている請求項７又は請求項８に記載の電子機器。
10. 前記風の流れ方向に見て 前記接続基板が前記空冷基板に対し垂直に配置されている請求項９に記載の電子機器。
11. 複数の前記液冷基板が、前記接続基板の両側に配置されている請求項１０に記載の電子機器。

Images