JP2018010980A

JP2018010980A - 電子機器の液浸槽

Info

Publication number: JP2018010980A
Application number: JP2016139297A
Authority: JP
Inventors: 慎之介藤原; Shinnosuke Fujiwara; 久保　秀雄; Hideo Kubo; 秀雄久保
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: US10149408B2; US20180020570A1; JP6399049B2

Abstract

【課題】容易な設計で内圧の変動を抑制可能な電子機器の液浸槽を提供する。【解決手段】電子機器の液浸槽１Ａは、電子機器４Ａを収容可能であり、電子機器を液浸して冷やす液体の冷媒が循環する循環経路６Ａに接続し、液体の冷媒が存在しない空間である気相部を有する槽本体２Ａと、槽本体の気相部に配置され、気相部の圧力に応じて体積が変化する容器１０Ａと、を備え、容器の内部が槽本体の外部に連通している。【選択図】図２

Description

本願は、電子機器の液浸槽に関する。

電子機器には様々な冷却機構が用いられている（例えば、特許文献１−５を参照）。

特開平３−９１９４８号公報実開平４−４２７４９号公報特開昭５９−１４５５４８号公報特開平０４−００３４５１号公報実開昭６１−０５９３９５号公報

データセンタにあるサーバ等の電子機器では、搭載される集積回路の集積密度や電子部品の実装密度が高密度化され、また、処理するデータ量も増大している。これに伴い、電子機器の発熱量も増大の一途を辿っており、効率的な冷却技術の実現が望まれている。電子機器を冷却する方法としては、長年用いられてきた冷却ファンによる強制空冷方式の他、近年開発がすすめられている電子機器を液体の冷媒に浸漬する液浸冷却方式がある。

電子機器を液浸する液冷用の冷媒の中には、比較的高価なものもあるため、系外への漏出を抑制する技術が望まれる。そこで、冷媒が系外へ漏出するのを防ぐ方策として、冷媒を密封空間に閉じ込めておくことが考えられる。しかし、冷媒が沸騰することを前提としない液浸冷却方式は、沸騰冷却のように内圧の上昇が当然に予見される冷却方式とは異なり、系内の圧力変動を抑制することが構造的に好ましい。

冷媒が沸騰することを前提としない液浸冷却方式において、冷媒を密封空間に閉じ込めた場合の圧力変動を抑制する方策としては、例えば、内圧の上昇を抑制する圧力調整弁の設置、或いは、密封空間を形成する部材の一部を伸縮可能な素材や機構で構成することが考えられる。しかし、圧力調整弁を用いる場合、圧力調整弁が開いた際に冷媒蒸気が系外へ漏出することになるので、冷媒が系外へ漏出するのを防ぐことができないし、液浸槽内が負圧になると蓋等の開閉手段を開くことが困難になる。また、電子機器が液浸される液浸槽の一部を伸縮可能な素材や機構で構成する場合、液浸槽の上部にこれらの素材や機構を用いることになるため、例えば、蓋等の開閉手段といった液浸槽の各部の設計を制約する可能性がある。

そこで、本願は、容易な設計で内圧の変動を抑制可能な電子機器の液浸槽を開示する。

本願で開示する電子機器の液浸槽は、電子機器を収容可能であり、電子機器を液浸して冷やす液体の冷媒が循環する循環経路に接続し、液体の冷媒が存在しない空間である気相部を有する槽本体と、槽本体の気相部に配置され、気相部の圧力に応じて体積が変化する容器と、を備え、容器の内部が槽本体の外部に連通している。

なお、本願で開示する電子機器の液浸槽は、電子機器を収容可能であり、電子機器を液
浸して冷やす液体の冷媒が循環する循環経路に接続し、液体の冷媒が存在しない空間である気相部を有する槽本体と、槽本体の外部に配置され、気相部の圧力に応じて内容積が変化する容器と、を備え、容器の内部が槽本体の気相部に連通しているものであってもよい。

上記の液浸槽であれば、容易な設計で内圧の変動を抑制可能である。

図１は、第１実施形態に係る電子機器の液浸槽の一例を示した図である。図２は、容器の状態変化を示した図である。図３は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第１変形例を示した図である。図４は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第２変形例を示した図である。図５は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第３変形例を示した図である。図６は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第４変形例を示した図である。図７は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第５変形例を示した図である。図８は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第６変形例を示した図である。図９は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第７変形例を示した図である。図１０は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第８変形例を示した図である。図１１は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第９変形例を示した図である。図１２は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第１０変形例を示した図である。図１３は、上記第１実施形態に係る液浸槽の第１１変形例を示した図である。図１４は、第２実施形態に係る電子機器の液浸槽の一例を示した図である。図１５は、容器の状態変化を示した図である。図１６は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第１変形例を示した図である。図１７は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第２変形例を示した図である。図１８は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第３変形例を示した図である。図１９は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第４変形例を示した図である。図２０は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第５変形例を示した図である。図２１は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第６変形例を示した図である。図２２は、上記第２実施形態に係る液浸槽の第７変形例を示した図である。

以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、第１実施形態に係る電子機器の液浸槽の一例を示した図である。液浸槽１Ａは、液体の冷媒３Ａが入る槽本体２Ａを備える。槽本体２Ａには、冷媒３Ａに液浸された電
子機器４Ａが収容されている。電子機器４Ａは、作動中に冷却することが好ましい電子機器であり、例えば、サーバ、データベース、通信機器、医療や各種実験設備用の電子機器、その他の様々な電子機器が適用可能である。槽本体２Ａには、冷媒３Ａを槽本体２Ａの内外で強制循環させるポンプ５Ａ付きの循環経路６Ａが接続されている。循環経路６Ａには、ポンプ５Ａで強制循環された冷媒３Ａが循環している。

槽本体２Ａには、電子機器４Ａのメンテナンスを容易にするため、気相部側から電子機器４Ａへの手入れを可能にする蓋７Ａが備わっている。蓋７Ａは、槽本体２Ａの上部を開閉可能な気密性の蓋であり、電子機器４Ａの作動中は閉鎖される。よって、電子機器４Ａの熱で膨張収縮する液相部の冷媒３Ａと、冷媒３Ａに溶存するガスの出現や冷媒３Ａへのガスの溶け込み、気相部の気体の体積変化により、槽本体２Ａの内外で圧力差が生じるのを防ぐため、液浸槽１Ａには槽本体２Ａの気相部に連通する容器１０Ａが備わっている。

容器１０Ａは、槽本体２Ａの気相部の圧力に応じて内容積が変化する容器であり、例えば、微小な差圧で伸縮できる柔軟なベローズを有する容器、柔軟な素材で形成された袋状の容器、差圧によってピストンが摺動するシリンダ状の容器、その他の各種容器を適用可能である。また、容器１０Ａの大きさは、冷媒３Ａの量、冷媒３Ａの種類、槽本体２Ａの気相部にある空気や冷媒蒸気の量、槽本体２Ａの気相部の大きさ等にもよるが、想定される気相部の呼吸量に応じて適宜決定される。

なお、図１では、容器１０Ａの内部がチューブ８Ａを介して槽本体２Ａの気相部と連通しているが、容器１０Ａは、チューブ８Ａに代えて、柔軟性の無いパイプを介して槽本体２Ａの気相部と連通してもよいし、後述するように容器１０Ａの内部と槽本体２Ａの気相部とが直接連通してもよい。また、図１では、容器１０Ａが槽本体２Ａの外側面に固定された気密性の無い箱状の収納部９Ａに収納されているが、容器１０Ａは、その他の部位に設置されてもよい。容器１０Ａの内部と槽本体２Ａの気相部とを連通するチューブ８Ａその他の連通手段は、溶接、コンプレッションフィッティング等の着脱自在な継手、その他の様々な手法で容器１０Ａおよび槽本体２Ａに取り付け可能である。

上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、内圧の変動を抑制可能である。図２は、容器１０Ａの状態変化を示した図である。槽本体２Ａの気相部に連通する容器１０Ａは、槽本体２Ａの気相部と外気との圧力差に応じて膨張あるいは収縮する。例えば、容器１０Ａが図２（Ａ）の状態において、電子機器４Ａの熱等で槽本体２Ａの内部の温度が上がると、気相部にあるガスの体積膨張、冷媒３Ａに溶存するガスの出現、或いは冷媒３Ａの体積膨張により、気相部のガスの一部が容器１０Ａへ流れ、図２（Ｂ）に示されるように容器１０Ａが膨張する。また、例えば、容器１０Ａが図２（Ａ）の状態において、槽本体２Ａの内部の温度が下がると、気相部にあるガスの体積収縮、冷媒３Ａへのガスの溶け込み、或いは冷媒３Ａの体積収縮により、容器１０Ａ内のガスの一部が液浸槽１Ａへ流れ、図２（Ｃ）に示されるように容器１０Ａが収縮する。

上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、冷媒が沸騰することを前提としない液冷式の冷却機構であり、循環経路６Ａの途中に設けられる除熱手段において冷媒３Ａが液相のまま除熱される機構となっている。よって、沸騰冷却のように内圧の上昇が当然に予見される冷却機構とは異なり、沸騰冷却を前提とする冷却機構で要求されるような耐圧性能を液浸槽１Ａおよび循環経路６Ａに付与する必要が無い。よって、上記第１実施形態の液浸槽１Ａでは、冷媒の系外への漏出量が可及的に抑制されるように冷媒３Ａが密封空間に閉じ込められているが、槽本体２Ａの気相部の圧力に応じて膨張あるいは収縮する容器１０Ａが備わっているので、液浸槽１Ａの内圧は大気圧とほぼ同じ状態に保たれる構造になっており、冷媒３Ａの密封に伴う耐圧性能の付与も不要である。

また、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、容易な設計で内圧の変動を抑制可能である。すなわち、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、電子機器４Ａに気相部側から手入れする際に開閉される蓋７Ａからは離した任意の箇所に容器１０Ａを設けることができるため、蓋７Ａの位置といった液浸槽１Ａの各部の設計を制約する可能性が低い。

液浸槽１Ａに用いる冷媒３Ａとしては、導電性の部材に触れても漏電しない絶縁性の液体であり、且つ、電子機器４Ａの熱で沸騰しない液体が適用可能である。絶縁性の液体としては、合成オイル系のものとフッ化炭素系のものとが挙げられる。冷媒３Ａとしては合成オイル系の液体とフッ化炭素系の液体の何れも適用可能である。しかし、合成オイル系の液体はフッ化炭素系の液体に比べて揮発性が低く、粘性が高いため、電子機器４Ａをメンテナンスする際、電子機器４Ａからの除去が容易でない。よって、フッ化炭素系の液体の方が便利である。フッ化炭素系の液体としては、例えば、３Ｍ社の商品名「Ｎｏｖｅｃ」（登録商標）や「フロリナート」（登録商標）が挙げられるが、電子機器４Ａの熱で沸騰しにくい高沸点な「フロリナート」の方が「Ｎｏｖｅｃ」よりも好適である。

電子機器４Ａを液体の冷媒３Ａで冷却すれば、空気等の気体に比べて単位体積当たり数百倍以上の熱量を運ぶことができる。このため、空冷方式の場合よりも遥かに高密度実装の電子機器を冷却可能である。また、電子機器４Ａの熱が液体の冷媒３Ａで運ばれるため、データセンタ等で用いられるような大型の空調システムが不要であり、空調システムで消費される電力の削減や、ファンの稼働による気流等の騒音の低減が図られる。

ところで、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、以下のように変形することもできる。

図３は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第１変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、槽本体２Ａ内の冷媒３Ａの液面より低い位置に容器１０Ａを備えていた。しかし、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図３に示されるように、槽本体２Ａ内の冷媒３Ａの液面より高い位置に容器１０Ａが備わっており、チューブ８Ａが容器１０Ａの下部に繋がり、さらにそれより低い位置に槽本体２Ａとチューブ８Ａが繋がっていてもよい。槽本体２Ａ内の冷媒３Ａの液面より高い位置に容器１０Ａが備わっており、チューブ８Ａが容器１０Ａの下部に繋がり、さらにそれより低い位置に槽本体２Ａとチューブ８Ａが繋がっている液浸槽１Ａであれば、容器１０Ａ内に冷媒蒸気が凝結した場合であっても、容器１０Ａ内に溜まった冷媒３Ａがチューブ８Ａを通じて槽本体２Ａ内へ流下する。よって、容器１０Ａの底部やチューブ８Ａに冷媒３Ａが溜り、槽本体２Ａ内の気相部と容器１０Ａ内との間のガスの流通が滞る可能性を抑制することができる。

図４は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第２変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、容器１０Ａを１つ備えていた。しかし、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図４に示されるように、容器１０Ａを複数備えていてもよい。容器１０Ａの数は、各容器１０Ａの大きさ、冷媒３Ａの量、冷媒３Ａの種類、槽本体２Ａの気相部にある空気や冷媒蒸気の量、槽本体２Ａの気相部の大きさ等に応じて適宜決定される。

図５は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第３変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図５に示されるように、槽本体２Ａの気相部に冷却器１１Ａを備えていてもよい。冷却器１１Ａには、例えば、冷凍機によって冷却された冷却水、クーリングタワーによって冷却された冷却水、その他の各種冷却水が流通する冷却配管１２Ａが接続される。槽本体２Ａの気相部に冷却器１１Ａが備わっていれば、例えば、電子機器４Ａの熱で気化した冷媒を凝縮させることができる。槽本体２Ａの気相部にある気化した状態の冷媒が凝縮すれば、気相部にあるガスの量が減るので、槽本体２Ａの内圧
の上昇が抑制される。よって、容器１０Ａを小さいものにすることが可能となる。

図６は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第４変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図６に示されるように、槽本体２Ａの上部に槽本体２Ａの内外で熱交換を行う放熱器１３Ａを備えていてもよい。槽本体２Ａの上部に放熱器１３Ａが備わっていれば、例えば、電子機器４Ａの熱で気化した冷媒を凝縮させることができる。槽本体２Ａの気相部にある気化した状態の冷媒が凝縮すれば、気相部にあるガスの量が減るので、槽本体２Ａの内圧の上昇が抑制される。よって、容器１０Ａを小さいものにすることが可能となる。

図７は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第５変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図７に示されるように、槽本体２Ａの気相部に気相部の容積を実質的に縮減させる各種の物体１４Ａを備えていてもよい。槽本体２Ａの気相部の容積が各種の物体に縮減されると、気相部のガスが熱で膨張した際の膨張量も減るため、容器１０Ａを小さいものにすることが可能となる。

図８は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第６変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、上述の第３変形例のような冷却器１１Ａの他、槽本体２Ａの気相部の温度を測定する温度計１５Ａ、槽本体２Ａの気相部の圧力を測定する圧力計１６Ａを備えていてもよい。そして、冷却器１１Ａには、温度計１５Ａや圧力計１６Ａの測定値に応じて温度調整された冷却水が流通する冷却配管１２Ａが接続される。冷却器１１Ａを流通する冷却水の温度が、温度計１５Ａや圧力計１６Ａの測定値に応じて調整されれば、気相部にある気化した状態の冷媒の凝縮量が調整可能となる。

図９は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第７変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図９に示されるように、槽本体２Ａの気相部が所定の圧力に達すると弁が開く圧力調整弁１７Ａを備えていてもよい。圧力調整弁１７Ａが開く圧力は、槽本体２Ａの耐圧および容器１０Ａの耐圧のうち何れか低い方の圧力よりも低い値に設定されることが好ましい。いわゆる安全弁として機能するこのような圧力調整弁１７Ａが備わっていれば、例えば、容器１０Ａが膨張可能な圧力の範囲の限界を超えてなお槽本体２Ａの気相部の圧力が上昇する場合に、圧力調整弁１７Ａが開いて槽本体２Ａあるいは容器１０Ａの破壊を防ぐことができる。

図１０は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第８変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、槽本体２Ａ内の外側面に容器１０Ａを備えていた。しかし、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図１０に示されるように、槽本体２Ａの上部に容器１０Ａが設置されており、チューブ８Ａを介さずに、容器１０Ａ内が槽本体２Ａの気相部と容器１０Ａの下部で繋がっていてもよい。槽本体２Ａの上に容器１０Ａが備わっており、チューブ８Ａを介さずに容器１０Ａの下部と槽本体２Ａの気相部とが繋がっている液浸槽１Ａであれば、容器１０Ａ内に冷媒蒸気が凝結した場合であっても、容器１０Ａ内に溜まった冷媒３Ａが槽本体２Ａ内へ流下する。よって、容器１０Ａの底部に冷媒３Ａが溜り、槽本体２Ａ内の気相部と容器１０Ａ内との間のガスの流通が滞る可能性を抑制することができる。

図１１は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第９変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、槽本体２Ａ内の外側面に容器１０Ａを備えていた。しかし、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図１１に示されるように、槽本体２Ａから離れた位置に容器１０Ａが備わっていてもよい。容器１０Ａが槽本体２Ａからチューブ８Ａを介して離れた位置に設置されている液浸槽１Ａであれば、槽本体２Ａの周辺への各種の機器や工作物の設置が容易になる。

図１２は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第１０変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、容器１０Ａが収納部９Ａに格納されていた。しかし、上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図１２に示されるように、収納部９Ａが省略されていてもよい。

図１３は、上記第１実施形態に係る液浸槽１Ａの第１１変形例を示した図である。上記第１実施形態の液浸槽１Ａは、例えば、図１３に示されるように、容器１０Ａの内部に加熱器１８Ａが設けられていてもよい。容器１０Ａの内部に加熱器１８Ａが設けられていれば、槽本体２Ａ内で気化した冷媒３Ｂが容器１０Ａ内に溜っても、冷媒３Ｂを加熱器１８Ａで加熱して気化させ、槽本体２Ａへ戻すことができる。

図１４は、第２実施形態に係る電子機器の液浸槽の一例を示した図である。液浸槽１Ｂは、上記第１実施形態の液浸槽１Ａと同様、冷媒３Ｂが入る槽本体２Ｂを備える。そして、槽本体２Ｂには電子機器４Ｂが収容されている。また、槽本体２Ｂにはポンプ５Ｂ付きの循環経路６Ｂが接続されている。

また、槽本体２Ｂには、電子機器４Ｂのメンテナンスを容易にするため、蓋７Ｂが備わっている。蓋７Ｂは、槽本体２Ｂの上部を開閉可能な気密性の蓋であり、電子機器４Ｂの作動中は閉鎖される。よって、電子機器４Ｂの熱で膨張収縮する液相部の冷媒３Ａと気相部の気体の体積変化により、槽本体２Ｂの内外で圧力差が生じるのを防ぐため、液浸槽１Ｂの気相部には内部が槽本体２Ａの外部と連通する容器１０Ｂが備わっている。

容器１０Ｂは、槽本体２Ｂの気相部の圧力に応じて体積が変化する容器であり、例えば、微小な差圧で伸縮できる柔軟なベローズを有する容器、柔軟な素材で形成された袋状の容器、差圧によってピストンが摺動するシリンダ状の容器、その他の各種容器を適用可能である。また、容器１０Ｂの大きさは、冷媒３Ａの量、冷媒３Ａの種類、槽本体２Ｂの気相部にある空気や冷媒蒸気の量、槽本体２Ａの気相部の大きさ等にもよるが、想定される気相部の呼吸量に応じて適宜決定される。

なお、図１４では、容器１０Ｂの内部が柔軟なチューブ８Ｂを介して槽本体２Ｂの外部と連通しているが、容器１０Ｂは、チューブ８Ｂに代えて、柔軟性の無いパイプを介して槽本体２Ｂの外部と連通してもよいし、後述するように容器１０Ｂの内部と槽本体２Ｂの外部とが直接連通してもよい。

上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、第１実施形態の液浸槽１Ａと同様、内圧の変動を抑制可能である。図１５は、容器１０Ｂの状態変化を示した図である。槽本体２Ｂの外部に連通する容器１０Ｂは、槽本体２Ｂの気相部と外気との圧力差に応じて膨張あるいは収縮する。例えば、容器１０Ｂが図１５（Ａ）の状態において、電子機器４Ｂの熱等で槽本体２Ｂの内部の温度が上がると、気相部にあるガスの体積膨張、冷媒３Ｂに溶存するガスの出現、或いは冷媒３Ｂの体積膨張により、図１５（Ｂ）に示されるように気相部のガスが容器１０Ｂを収縮させる。また、例えば、容器１０Ｂが図１５（Ａ）の状態において、槽本体２Ｂの内部の温度が下がると、気相部にあるガスの体積収縮、冷媒３Ｂへのガスの溶け込み、或いは冷媒３Ｂの体積収縮により、図１５（Ｃ）に示されるように気相部のガスが容器１０Ｂを膨張させる。

上記第２実施形態の液浸槽１Ｂも第１実施形態の液浸槽１Ａと同様、冷媒が沸騰することを前提としない液冷式の冷却機構であるため、沸騰冷却を前提とする冷却機構で要求されるような耐圧性能は不要である。

また、上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、容易な設計で内圧の変動を抑制可能である。すなわち、上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、槽本体２Ｂ内の気相部の任意の箇所に容器１０Ｂを設けることができるため、蓋７Ｂの位置といった液浸槽１Ｂの各部の設計を制約する可能性が低い。

また、上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、槽本体２Ｂの内部に容器１０Ｂを配置しているので、第１実施形態の液浸槽１Ａよりも小型化可能である。

ところで、上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、以下のように変形することもできる。

図１６は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第１変形例を示した図である。上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、容器１０Ｂを１つ備えていた。しかし、上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、図１６に示されるように、容器１０Ｂを複数備えていてもよい。容器１０Ｂの数は、各容器１０Ｂの大きさ、冷媒３Ｂの量、冷媒３Ｂの種類、槽本体２Ｂの気相部にある空気や冷媒蒸気の量、槽本体２Ｂの気相部の大きさ等に応じて適宜決定される。

図１７は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第２変形例を示した図である。上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、図１７に示されるように、槽本体２Ｂの気相部に冷却器１１Ｂを備えていてもよい。冷却器１１Ｂには、例えば、冷凍機によって冷却された冷却水、クーリングタワーによって冷却された冷却水、その他の各種冷却水が流通する冷却配管１２Ｂが接続される。槽本体２Ｂの気相部に冷却器１１Ｂが備わっていれば、例えば、電子機器４Ｂの熱で気化した冷媒を凝縮させることができる。槽本体２Ｂの気相部にある気化した状態の冷媒が凝縮すれば、気相部にあるガスの量が減るので、槽本体２Ｂの内圧の上昇が抑制される。

図１８は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第３変形例を示した図である。上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、図１８に示されるように、槽本体２Ｂの上部に槽本体２Ｂの内外で熱交換を行う放熱器１３Ｂを備えていてもよい。槽本体２Ｂの上部に放熱器１３Ｂが備わっていれば、例えば、電子機器４Ｂの熱で気化した冷媒を凝縮させることができる。槽本体２Ｂの気相部にある気化した状態の冷媒が凝縮すれば、気相部にあるガスの量が減るので、槽本体２Ｂの内圧の上昇が抑制される。

図１９は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第４変形例を示した図である。上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、図１９に示されるように、槽本体２Ｂの気相部に気相部の容積を実質的に縮減させる各種の物体１４Ｂを備えていてもよい。槽本体２Ｂの気相部の容積が各種の物体に縮減されると、気相部のガスが熱で膨張した際の膨張量も減るため、容器１０Ｂを小さいものにすることが可能となる。

図２０は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第５変形例を示した図である。上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、上述の第２変形例のような冷却器１１Ｂの他、槽本体２Ｂの気相部の温度を測定する温度計１５Ｂ、槽本体２Ｂの気相部の圧力を測定する圧力計１６Ｂを備えていてもよい。そして、冷却器１１Ｂには、温度計１５Ｂや圧力計１６Ｂの測定値に応じて温度調整された冷却水が流通する冷却配管１２Ｂが接続される。冷却器１１Ｂを流通する冷却水の温度が、温度計１５Ｂや圧力計１６Ｂの測定値に応じて調整されれば、気相部にある気化した状態の冷媒の凝縮量が調整されるので、槽本体２Ｂの内圧を適当な範囲に調整することが可能となる。

図２１は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第６変形例を示した図である。上記第
２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、図２１に示されるように、槽本体２Ｂの気相部が所定の圧力に達すると弁が開く圧力調整弁１７Ｂを備えていてもよい。圧力調整弁１７Ｂが開く圧力は、槽本体２Ｂの耐圧および容器１０Ｂの耐圧のうち何れか低い方の圧力よりも低い値に設定されることが好ましい。いわゆる安全弁として機能するこのような圧力調整弁１７Ｂが備わっていれば、例えば、容器１０Ｂが収縮可能な圧力の範囲の限界を超えてなお槽本体２Ｂの気相部の圧力が上昇する場合に、圧力調整弁１７Ｂが開いて槽本体２Ｂあるいは容器１０Ｂの破壊を防ぐことができる。

図２２は、上記第２実施形態に係る液浸槽１Ｂの第７変形例を示した図である。上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、槽本体２Ｂ内の内面から離れた位置に容器１０Ｂを備えていた。しかし、上記第２実施形態の液浸槽１Ｂは、例えば、図２２に示されるように、槽本体２Ｂの内面に容器１０Ｂが備わっており、チューブ８Ｂを介さずに容器１０Ｂの内部と槽本体２Ｂの外部とが繋がっていてもよい。

なお、上記各実施形態や各変形例は適宜組み合わせることも可能である。

上記第２実施形態の液浸槽１Ｂについて検証を行ったので、その結果を以下に説明する。

本検証においては、幅１．０ｍ、奥行き１．０ｍ、深さ１．０ｍの内寸法を持つ槽本体を２種類用意し、深さ０．７ｍまで冷媒を入れた。用意した２種類の槽本体のうち一方は第２実施形態の液浸槽１Ｂを模擬した形態になっており、容器１０Ｂに相当するものを設けた（以下、「実施例」という）。また、用意した２種類の槽本体のうち他方は容器１０Ｂに相当するものを設けておらず、単なる密封された槽本体とした（以下、「比較例」という）。

実施例および比較例の何れも、槽内の温度が２０℃、内部圧力が１００ｋＰａ（絶対圧力）の時に蓋を閉め、槽内の温度が７０℃まで上昇した時を想定する。この時、冷媒に溶けている溶存空気の発生は無視する。比較例の場合は内部圧力が理論上、１４４ｋＰａまで上昇するため、液浸槽の耐圧への考慮が必要となる。一方、実施例の場合は内部圧力を大気圧と同じ１００ｋＰａ（絶対圧力）に保つことができる。

３Ｍ社の商品「Ｎｏｖｅｃ７２００」を用いた実験によれば、開口面積１７７ｃｍ²の
槽本体にＮｏｖｅｃ７２００を入れて最高温度約２０℃の室内にて放置した場合、蒸発速度は約０．０１２１ｇ／ｃｍ²ｈであった。よって、幅１．０ｍ、奥行き１．０ｍ、深さ
１．０ｍの槽本体に高さ０．７ｍまで冷媒を入れ且つ上部を開放した状態にすると、半年間で冷媒が約５４０ｋｇ蒸発すると推計される。また冷媒が加熱されて温度が上がると、蒸発量はさらに大きくなると予想される。一方、槽本体が密封されている場合、蒸発の影響はない。

なお、第１実施形態の液浸槽１Ａと第２実施形態の液浸槽１Ｂとの比較検証についても行ったので、その結果を以下に示す。例えば、幅１．０ｍ、奥行き１．０ｍ、深さ１．０ｍの内寸法を持つ槽本体に深さ０．７ｍまで冷媒を入れ、槽内の温度が２０℃、内部圧力が１００ｋＰａ（絶対圧力）の時に蓋を閉め、７０℃まで温度が上昇した時を想定する。この時、冷媒に溶けている溶存空気の発生は無視する。この場合、内部圧力を１００ｋＰａに保つために必要な容器の容積は、第２実施形態の液浸槽１Ｂの容器１０Ｂに相当する内蔵型の場合で０．１２０ｍ³、第１実施形態の液浸槽１Ａの容器１０Ａに相当する外付
け型の場合で０．１３１ｍ³である。この検証により、内蔵型は外付け型に比べて、容器
サイズを０．０１１ｍ³小さくすることができ、さらに槽本体の外側に０．１３１ｍ³の領域を確保せずに済むことが判る。

１Ａ，１Ｂ・・液浸槽：２Ａ，２Ｂ・・槽本体：３Ａ，３Ｂ・・冷媒：４Ａ，４Ｂ・・電子機器：５Ａ，５Ｂ・・ポンプ：６Ａ，６Ｂ・・循環経路：７Ａ，７Ｂ・・蓋：８Ａ，８Ｂ・・チューブ：９Ａ・・収納部：１０Ａ，１０Ｂ・・容器：１１Ａ，１１Ｂ・・冷却器：１２Ａ，１２Ｂ・・冷却配管：１３Ａ，１３Ｂ・・放熱器：１４Ａ，１４Ｂ・・物体：１５Ａ，１５Ｂ・・温度計：１６Ａ，１６Ｂ・・圧力計：１７Ａ，１７Ｂ・・圧力調整弁：１８Ａ・・加熱器

Claims

電子機器を収容可能であり、前記電子機器を液浸して冷やす液体の冷媒が循環する循環経路に接続し、前記液体の冷媒が存在しない空間である気相部を有する槽本体と、
前記槽本体の気相部に配置され、前記気相部の圧力に応じて体積が変化する容器と、を備え、
前記容器の内部が前記槽本体の外部に連通している、
電子機器の液浸槽。
前記容器は前記槽本体の内面に設置されている、
請求項１に記載の電子機器の液浸槽。
前記容器は前記槽本体の外部とチューブを介して連通している、
請求項１または２に記載の電子機器の液浸槽。
電子機器を収容可能であり、前記電子機器を液浸して冷やす液体の冷媒が循環する循環経路に接続し、前記液体の冷媒が存在しない空間である気相部を有する槽本体と、
前記槽本体の外部に配置され、前記気相部の圧力に応じて内容積が変化する容器と、を備え、
前記容器の内部が前記槽本体の気相部に連通している、
電子機器の液浸槽。
前記容器は、前記槽本体内の冷媒の液面よりも高い位置に配置される、
請求項４に記載の電子機器の液浸槽。
前記容器は前記槽本体の上部に設置されており、前記容器の内部が前記槽本体の気相部と前記容器の下部で繋がっている、
請求項４または５に記載の電子機器の液浸槽。
前記容器は、前記槽本体の気相部とチューブを介して連通している、
請求項４から６の何れか一項に記載の電子機器の液浸槽。
前記容器の内部を加熱する加熱器を更に備える、
請求項４から７の何れか一項に記載の電子機器の液浸槽。
前記槽本体は、上部に蓋を有する、
請求項１から８の何れか一項に記載の電子機器の液浸槽。
前記槽本体は、冷却水が流通する冷却器を前記気相部に有する、
請求項１から９の何れか一項に記載の電子機器の液浸槽。
前記槽本体は、内部の熱を外部へ伝熱する放熱器を上部に有する、
請求項１から１０の何れか一項に記載の電子機器の液浸槽。
前記槽本体は、気相部が所定の圧力に達すると弁が開く圧力調整弁を有する、
請求項１から１１の何れか一項に記載の電子機器の液浸槽。