JP4567777B2

JP4567777B2 - 電子装置とそれに用いるサーマルコネクタ

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Publication number: JP4567777B2
Application number: JP2008244238A
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Inventors: 知生林; 忠克中島; 義広近藤; 浩之豊田; 昭男出居; 繁裕椿
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Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-10-20
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Description

本発明は、近年、急速に、その普及が進んでいるブレードサーバ等に代表される電子装置に関し、特に、かかる電子装置に用いるに適したサーマルコネクタとそれを用いた電子装置に関する。

なお、ここで、ブレードサーバは、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｉｎｇＵｎｉｔ）、メモリ、ハードディスクなどの装置を実装したブレードが、電源ユニット、ファンユニット、マネージメントモジュール等を搭載したラックに搭載される形で提供される。本発明は、特に、ＣＰＵの熱をブレードの外に取り出すヒートパイプと、ヒートパイプで取り出した熱をさらにラック外へ排出する放熱装置の間の熱接続器（サーマルコネクタ）に関するものである。

近年、急速にその需要が高まりつつあるブレードサーバにおいては、更なる情報処理能力の向上と、省スペース化が求められている。なお、情報処理能力は、ＣＰＵ単体の性能の上昇に伴い、年々、飛躍的に向上している。また、１枚のブレードに搭載するＣＰＵの数を増やすことにより、１枚のブレードあたりの情報処理能力の向上も図られている。加えて、ブレードの厚さを薄くすることにより、ラック１台あたりの搭載できるブレードの数を増加させている。このようなＣＰＵの高性能化に伴う発熱量の増加と、ブレードの薄型化によって、ブレードサーバの発熱密度も飛躍的に上昇しており、そのため、かかるサーバの冷却効率の向上が強く望まれている。

また、ブレードサーバは、冗長設計と稼動時保守によって、高い信頼性を実現している。冗長設計とは、ブレードサーバの構成を、同じ機能を担う装置を本来必要な数より多く搭載し、故障した装置があっても同じ機能を担う他の装置がカバーできるように設計することである。また、稼動時保守とは、ブレードサーバ内の装置が故障した場合の保守作業を、ブレードサーバの電源を落とさずに行うことにより、サーバの稼動効率を低下しないようにすることである。稼動時保守の実現のために、ブレードサーバの稼動中に、ブレード、又は、電源ユニット、ファンユニット等のそれぞれのユニットが、ラックから着脱可能であることが必要とされる。これは、活線挿抜と呼ばれ、ブレードサーバの特徴でもある。そのため、ブレードに搭載される冷却装置も、同様に、着脱可能であることが必要となる。

ここで、ブレードサーバの代表的な構成を説明する。ブレードサーバは、ラックの中に、何台かのシャーシを搭載する。シャーシには、ブレード、電源ユニット、ファンユニット、マネージメントモジュール、通信用モジュールが、それぞれ複数台搭載されている。ブレード、ファンユニット、通信用モジュールは、それぞれバックプレーンを介してマネージメントモジュールと接続されている。ブレードには、ＣＰＵ、メモリ、チップセット、ハードディスクなどの電子部品が搭載されている。

現在、主流である冷却方法は、シャーシに搭載されたファンユニットによりブレード内に空気を流し、各電子部品を冷却する方法である。電子部品の中でも、発熱量の大きなＣＰＵには銅やアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で作られたヒートシンクが取り付けられている。ＣＰＵに取り付けられたヒートシンクは、ＣＰＵの発熱量の増加に伴って年々大型化してきており、また、ヒートパイプを内蔵するなどといった高性能化も図られてきている。

しかしながら、ＣＰＵの発熱量の飛躍的な増加と、ブレード薄型化の中にあっては、ＣＰＵにヒートシンクを取り付けてブレード内で空気冷却するのは限界になりつつある。

そこで、液循環型熱輸送デバイスや、相変化型熱輸送デバイスを用いて、ＣＰＵの発熱をブレード外部まで輸送して放熱する冷却システムが考えられる。この冷却システムによれば、ブレード外部の放熱手段として大型のラジエータやチラーが適用できるために、ＣＰＵの高い発熱量に対応可能である。一方、この冷却システムにおいては、活線挿抜の実現が課題となる。その解決手段として、ブレード内の熱輸送デバイスとブレード外の熱輸送デバイスを、カプラを使用して接続する方法がある。しかしながら、この方法では、ブレード内の熱輸送デバイスとブレード外熱輸送デバイスの間を、カプラを介して冷媒液が行き来するため、液漏れの危険性がある。

液漏れを起こさないためには、ブレード内とブレード外の熱輸送デバイスが完全に閉じていることが望ましい。その場合、ブレード内の熱輸送デバイスと、ブレード外の熱輸送デバイスを、熱抵抗が小さい状態で接続するための熱コネクタが必要である。

以下に、熱コネクタに関する公知技術を挙げる。即ち、以下の特許文献１には、冷却に熱コネクタを用いた付属装置と電子装置が開示されている。また、電子装置や産業機械等に使用され、着脱自在で熱を伝えるコネクタが、以下の特許文献２に開示されている。さらに、熱抵抗を増加させることなくヒートパイプと被冷却部材とを着脱可能に接続することができるヒートパイプサーマルコネクタが以下の特許文献３に開示されている。そして、以下の特許文献４には、発熱素子を冷却するためのフィンと外部への放熱手段に固定されたフィンとを接触させると同時に、接触面に熱伝導媒体を介在させる構造が開示されている。

特開２０００−１３０６４号公報特開２００１−９１１７４号公報特開２０００−３５６４８４号公報特開平８−１１６００５号公報（特許第３３９５４０９号公報）

上記特許文献１に記載されている付属装置の冷却方法は、付属装置内での発熱を、熱コネクタを介して電子装置に輸送し、放熱する方法である。しかし、熱コネクタの具体的な構成については開示されていない。

上記特許文献２に記載されている熱伝達コネクタは、凹状断面形状の受容部を有する第一のコネクタ部材と、凸状断面形状の挿入部を持つ第二のコネクタ部材と、第一のコネクタ部材と第二のコネクタ部材の間に介在して熱を伝える櫛歯状コンタクトから構成される。両コネクタ部材と櫛歯状コンタクトはそれぞれ熱伝導性の良好な金属材料からなる。両コネクタ部材を接続すると、櫛歯状コンタクトは第一のコネクタ部材の受容部にならって弾性変形し、固体同士が接触することによって熱を伝える。

しかしながら、固体面同士の接触によって熱を伝える方式であるため、接触する面の加工精度（テーパ面の表面粗さ、うねり等）の影響により熱抵抗を低減することが困難な場合がある。

上記特許文献３に記載されているヒートパイプサーマルコネクタは、ヒートパイプを半円筒状の収容部に挿入し、押さえつけることにより、ヒートパイプと収容部が接触しており、もって、熱を伝える。

しかし、ヒートパイプを収容部に軸方向に挿入する方式であるため、ヒートパイプと収容部が密着する構造にすることが困難であり、熱伝達に有効な接触する面積が小さくなり、熱抵抗を低減することは困難であった。

また、固体面同士の接触によって熱を伝える熱コネクタの熱伝達性を向上させる方法として、接触面間にグリスやオイル等の熱伝導媒体を介在させることがある。しかしながら、グリスやオイル等の熱伝導媒体を長期にわたって開放空間で使用すると、熱伝導媒体内の揮発成分が外気に拡散して劣化するという課題があった。

上記特許文献４では、櫛歯型の接触熱伝達子間の熱伝達性を向上させるためにオイルを充填し、さらにオイル充填空間を密閉することによりオイルの劣化を防止する構造となっている。ただし、特許文献４において開示されている従来技術では、装置を停止し、オイルを取り除いたうえで密閉装置を分解しないと半導体モジュールを交換できないため、サーバ全体を運転したまま、一部のブレードのみ抜き挿しして交換できない。すなわち、ブレードサーバの特徴である活線挿抜が困難となる。

要約すると、ブレードサーバのような、活線挿抜が必要とされる電子装置においては、グリスのような熱伝導媒体を介在させた熱コネクタを用いる場合、グリスの劣化対策と、活線挿抜の両立が課題となる

本発明は、このような従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、放熱部と吸熱部が着脱自在で、設計仕様より導かれる所定の熱抵抗より小さい状態で放熱部と吸熱部を接続するサーマルコネクタ、および、ＣＰＵブレードをサーバフレームに繰り返し着脱を行ってもサーマルコネクタを用いた冷却装置の特性が劣化することのない電子装置とそれに用いるに適したサーマルコネクタの提供をその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、筐体内部に複数のブレードを収納した電子装置であって、前記筐体の少なくとも一方の側面から着脱自在であり、さらに内部に少なくともＣＰＵ、メモリ、チップセット等の電子部品を搭載したブレードと、前記ブレード内部で発生した熱をブレード外に取り出す第一の冷却手段と、前記筐体に固定され、前記第一の冷却手段から伝達される熱を前記筐体外部に排出するための第二の冷却手段とを備え、前記第一の冷却手段の放熱部は細長い柱状であり、柱の長手方向が前記ブレードの着脱方向と概略平行となるように前記ブレードに固定されており、前記第二の冷却手段の吸熱部は、前記第一の冷却手段の放熱部を内包できる細長い筒状の穴を備え、前記第一の冷却手段の放熱部を前記第二の冷却手段の吸熱部に挿入したときに前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部の間にできる細長いパイプ状の間隙と連通する媒体貯留部と、前記媒体貯留部に貯留された熱伝導媒体と、前記媒体貯留部に貯留された前記熱伝導媒体を加圧し、前記間隙に前記熱伝導媒体を供給する加圧手段とを備え、前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部が着脱可能な接続部（サーマルコネクタ）を用いる構成とした。

また、本発明のサーマルコネクタは、前記熱伝導媒体が外気と触れない密閉構造とするシール部材を備え、前記第一の冷却手段の放熱部を前記第二の冷却手段の吸熱部から分離する際に前記熱伝導媒体を、前記媒体貯留部へ戻すためのキャップを備えた。

このため、前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部の間の熱抵抗を設計仕様より導かれる所定の値より小さくでき、また、前記熱伝導媒体内の揮発性成分が外気に放散して劣化することを抑制でき、さらに、前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部の着脱が繰返しできるようになった。

本発明によれば、第一の冷却手段の放熱部と第二の冷却手段の吸熱部の間隙に熱伝導媒体を加圧して流入させる加圧手段を設け、前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部の間の熱抵抗を設計仕様より導かれる所定の値より小さくできる。

また、媒体貯留部と前記間隙を気密に保つシール部材を設けたことにより前記熱伝導媒体の劣化を抑制できる。

さらに、前記第一の冷却手段の放熱部が前記第二の冷却手段の吸熱部から抜き取られるときに、前記間隙内の前記熱伝導媒体を前記媒体貯留部へ掻き戻す構造を設けたため、前記第一の冷却手段の放熱部を前記第二の冷却手段の吸熱部に挿入し、前記間隙に前記熱伝導媒体を充填することを繰返し行うことが可能である。

このため、ブレードサーバのような筐体との着脱が容易な電子装置の、ブレードに搭載されたＣＰＵに装着された第一の冷却手段が着脱自在で、かつ、第一の冷却手段から、筐体に固定された第二の冷却手段にＣＰＵからの熱を伝達可能なサーマルコネクタ、および、これを用いる高性能で信頼性の高い電子装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を用いて詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１である、ブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子装置の構成を示す概念斜視図である。この図１は、説明を理解し易くするために電子装置の一部を透視して示している。なお、図１に示すように、ラックマウントキャビネット１は、筐体２および、蓋体３を含み、ＩＥＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格／ＥＩＡ（ＴｈｅＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格等の特定の規格に基づく形状で形成された複数の棚４を有している。複数の棚４には、個々の機能を持ったブレードサーバ５を選択して自由な配置で搭載でき、これにより、システム構成の柔軟性と拡張性とを併せ持つことを可能としている。

図２は、本発明におけるブレードサーバ５の構成の概略を示す斜視図である。この図２において、ブレードサーバ５は、サーバフレーム５１内に、ＣＰＵ５２を搭載した複数のＣＰＵブレード５３、複数のＣＰＵブレード５３を接続するバックプレーン５４、並びに、この図２には示していないが、電源モジュール、スイッチモジュール、マネージメントモジュール等を搭載している。

ＣＰＵブレード５３は、ブレードサーバ５の運用時において、保守等のために、サーバフレーム５１に対し、それぞれ図の矢印に示す方向へ、挿入７１／抜き取り７２される場合がある。なお、ブレードサーバ５が稼動時であっても、ブレードサーバ５に搭載されたＣＰＵブレード５３のうち、任意のものが着脱可能（活線挿抜）であることは、ブレードサーバ５の重要な特徴である。

電子装置の高性能化及び高機能化に伴って、上記図１のラックマウントキャビネット１に搭載される個々のブレードサーバ５も多数となる状況に対応して、ブレードサーバ５が搭載されるラックマウントキャビネット１における棚４の数量の増大を図るためにも、上記ラックマウントキャビネット１に搭載される個々のブレードサーバ５の小形化、及び、冷却装置の省スペース化が強く望まれている。一方、電子装置に搭載されるＣＰＵ５２等の半導体デバイスは、その高性能化に伴って、発熱量も増大している。さらに、作業内容によって発熱量も大きく変動するという状況下にあっては、効率の良い冷却手法の実現が強く要求されている。

上述した特徴を持つと共に、上述した種々の要求が求められるブレードサーバ５３に対応し、かかる要求を満たすための本発明になる冷却装置６について、添付の図３の概要図を用いながら、以下に説明する。

この図３からも明らかなように、冷却装置６は、第一の冷却装置（以下、では「手段」という）６１、第二の冷却手段６２、及び、サーマルコネクタ６３により構成される。

第一の冷却手段６１は、その吸熱部６１１がＣＰＵ５２に対し、設計仕様により導かれる所定の熱抵抗より小さい状態で、接続されており、当該ＣＰＵ５２の発熱をＣＰＵブレード５３の後方、すなわち、図３の右方向へ輸送する。第一の冷却手段６１はＣＰＵブレード５３内に搭載されており、ＣＰＵブレード５３と一体化されて着脱される。ＣＰＵブレード５３をサーバフレーム５１に装着した状態において、第一の冷却手段６１の放熱部６１２は、ＣＰＵブレード５３からバックプレーン５４を突き抜けた位置に配置される。

なお、第一の冷却手段６１の内部には冷媒液が封入されており、相変化を利用して効率的に熱を輸送する。又は、第一の冷却手段６１内に封入された冷媒液を循環させて、効率的に熱を輸送する。

第二の冷却手段６２は、第一の冷却手段６１からサーマルコネクタ６３を介して吸熱し、最終的にサーバフレーム５１外へ放熱する。第二の冷却手段６２の吸熱部６２１はサーバフレーム５１内に搭載されており、第一の冷却手段６１の放熱部６１２とサーマルコネクタ６３を介して、熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続している。

第二の冷却手段６２の内部には冷媒液が封入されており、冷媒液を循環させることによって、第二の冷却手段６２の吸熱部６２１から第二の冷却手段６２の放熱部６２２へ熱を輸送する。又は、第二の冷却手段６２は、内部に封入された冷媒液の相変化を利用して熱を輸送してもよい。

第二の冷却手段６２の放熱部６２２は、空気との熱交換を行うラジエータであり、サーバフレーム５１の後方に設置されている。これに代えて、図示していないが、第二の冷却手段６２の放熱部６２２はサーバフレーム５１の外で放熱する第三の冷却手段の吸熱部に放熱するものでもよい。また、同じく図示していないが、第二の冷却手段６２の放熱部６２２はサーバフレーム５１の外に設置されており、ラジエータまたはチラーユニット等で放熱するものでもよい。

上記第一の冷却手段６１及び第二の冷却手段６２は、それぞれ、冷媒液を内包するが、それぞれが閉じた系であるために液漏れ等の危険性はない。

本明細書において、サーマルコネクタ６３は、第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１を熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続し、かつ、第一の冷却手段６１の放熱部６１２を第二の冷却手段６２の吸熱部６２１から着脱可能にする構造である。

次に、本実施例におけるサーマルコネクタ６３の詳細な構造について、図４〜図９を用いて説明する。

図４は、ＣＰＵブレード５３がサーバフレーム５１に挿入されていない状態でのサーマルコネクタ６３周りの断面図である。

サーマルコネクタ６３は、熱伝導媒体６３１、ソケット６３２、ピストン６３３、キャップ６３４より構成される。また、ＣＰＵブレード５３側に搭載された第一の冷却手段６１には、バネ６３５が固定されている。

熱伝導媒体６３１は、ＣＰＵブレード５３の稼動時に第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１との間に介在し、熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接触させるものである。熱伝導媒体６３１は、たとえば熱伝導グリス、熱伝導コンパウンド、オイル等である。ソケット６３２の一部は、図３に示す第二の冷却手段６２の吸熱部を構成する。

図４に示すとおり、ＣＰＵブレード５３がサーバフレーム５１に挿入されていない状態においては、熱伝導媒体６３１の大部分は媒体貯留部６３２１に貯留されている。媒体貯留部６３２１は、ソケット６３２、ピストン６３３、及び、キャップ６３４で仕切られている。

この媒体貯留部６３２１の３箇所の封止部について説明する。キャップ６３４には、ソケット６３２とキャップ６３４の間を封止するため、少なくとも一つのシール部材６３４１（例えばＯリング）が取り付けられている。また、ピストン６３３には、ピストン６３３とキャップ６３４の間を封止するために少なくとも一つのシール部材６３３１（例えばＯリング）が取り付けられている。さらに、ピストン６３３には、ソケット６３２とピストン６３３の間を封止するために、少なくとも一つのシール部材６３３２（例えばＯリング）が取り付けられている。従って、上述したシール部材６３４１、６３３１及び６３３２によって、媒体貯留部６３２１で熱伝導媒体６３１は気密封止される。

熱伝導媒体６３１は、長期間外気に触れていると、含有する揮発性成分が大気に放散し、熱伝導性能の低下や、固着などの劣化をおこす恐れがある。本発明のサーマルコネクタ構造においては、媒体貯留部６３２１が気密封止されているために、熱伝導媒体６３１が劣化しにくいという特徴がある。

次に、ＣＰＵブレード５３がサーバフレーム５１に挿入される過程でのサーマルコネクタ６３の動作を説明する。

図５は、ＣＰＵブレード５３がサーバフレーム５１に完全に挿入されている状態でのサーマルコネクタ６３周りの断面図である。

ＣＰＵブレード５３がサーバフレーム５１に挿入される過程は、図４から図５の状態へ変化する過程である。

バネ６３５の一端６３５１は、図４のように第一の冷却手段６１に接している。又は、図示していないが、バネ６３５の一端６３５１はＣＰＵブレード５３に接していてもよい。ＣＰＵブレード５３をサーバフレーム５１に挿入していくと、バネ６３５の前記一端６３５１は、ＣＰＵブレード５３の挿入と同期して挿入方向７１へ移動する。ＣＰＵブレード５３をサーバフレーム５１に挿入していくと、バネ６３５の一端６３５２は、ピストン６３３と接触し、挿入方向７１へピストン６３３を押す。これにより、ピストン６３３は媒体貯留部６３２１内の熱伝導媒体６３１を加圧する。

この時の媒体貯留部周辺６３２２の拡大図を、添付の図６に示す。ピストン６３３によって加圧された媒体貯留部６３２１内の熱伝導媒体６３１は、第一の冷却手段６１の放熱部６１２とソケット６３２の間隙６３６内に流入する。この時、ピストン６３３に設けたシール部材６３３１及び６３３２により、熱伝導媒体６３１が抜き取り方向７２へ抜け出るのを防げる。また、この過程で、媒体貯留部６３２１の容積は減少する。

次に、図５に示すＣＰＵブレード５３がサーバフレーム５１に完全に挿入された状態について説明する。

この時、間隙６３６に流入した熱伝導媒体６３１１によって第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１は熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続される。また、間隙６３６に流入した熱伝導媒体６３１１は、シール部材６３４１、６３３１及び６３３２によって気密封止される。これにより、ＣＰＵブレード５３が稼動している際も、熱伝導媒体６３１１の劣化を抑えることができる。

一方、熱伝導媒体６３１１には、何等かの原因で気体が混入することが考えられる。混入した気体は、第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１の間の熱の伝達を阻害する。ここで、媒体貯留部６３２１と間隙６３６内の熱伝導媒体６３１１は、バネ６３５により加圧されている。これにより、熱伝導媒体６３１１内に混入した気体は圧縮され、混入した気体の体積又はその外周面積を縮小し、もって、熱伝達の低下を抑制する。

続いて、ＣＰＵブレード５３をサーバフレーム５１から抜き取る過程、即ち、図５から図４へ変化する際のサーマルコネクタ６３の動作について説明する。

この時、第一の冷却手段６１の放熱部６１２とキャップ６３４は、図７〜９を用いて詳細に説明する連結機構６４によって連結されている。よって、ＣＰＵブレード５３をサーバフレーム５１から抜き取る時に、キャップ６３４は第一の冷却手段６１の放熱部６１２に連なって抜き取り方向７２へ移動する。この過程で、間隙６３６に介在する熱伝導媒体６３１１の大部分は、図４及び５に示すキャップ６３４のシール部材６３４１によって、抜き取り方向７２へ掻き戻される。これにより、媒体貯留部６３２１の容積が増加しつつ、第一の冷却手段６１の放熱部６１２は抜き取られていく。

キャップ６３４が図４に示される位置まで移動したところで、連結機構６４は分離し、キャップ６３４は図４に示される位置で停止する。第一の冷却手段６１の放熱部６１２がソケット６３２から抜き取られる際、第一の冷却手段６１の放熱部６１２の表面に付着した熱伝導媒体６３１は、シール部材６３３１によって払拭される。

第一の冷却手段６１の放熱部６１２が、ソケット６３２から完全に抜き取られると、媒体貯留部６３２１は、シール部材６３４１、６３３１及び６３３２によって気密封止される。サーマルコネクタ６３は、上記図４に示した状態となる。これにより、上述した挿入・抜き取りの過程を繰返し行うことが可能となる。

次に、図７〜９を用いて、本実施例における連結機構６４を説明する。
図７は、第一の冷却手段６１の放熱部６１２がキャップ６３４の先端に触れた直後で、かつ、キャップ６３４が初期位置から動いていない状態での断面図である。図８は、上記図７の状態から少し第一の冷却手段６１の放熱部６１２を挿入し、連結機構６４が連結し始めた状態における断面図である。図９は、上記図８の状態から、さらに第一の冷却手段６１の放熱部６１２を挿入し、もって、連結機構６４が完全に連結した状態での断面図である。

図７に示すように、第一の冷却手段６１２がソケット６３２に挿入されていない状態では、連結部６４は嵌合しておらず、キャップ６３４の連結部は第一の冷却手段６１の放熱部の連結部６１３内に挿入が可能である。

キャップ６３４が挿入方向７１へ動く際は、キャップ６３４に設けた途中まで直線状で途中から螺旋状となっている溝６３４２がソケット６３２に設けたピン６３２３にそって動くことにより、図８に示すように回転する。図９に示すようにキャップ６３４が完全に回転すると、第一の冷却手段６１の放熱部６１２の先端に設けた連結部６１３とキャップ６３４の先端に設けた連結部６３４３が嵌合する。これにより、第一の冷却手段６１の放熱部６１２とキャップ６３４が連結する。

一方、キャップ６３４が抜き取り方向７２へ動く際には、挿入過程と同様の仕組みで、挿入過程とは逆方向に回転することにより、第一の冷却手段６１の放熱部６１２とキャップ６３４が分離する。

本実施例によれば、図５の第一の冷却手段６１の放熱部６１２とソケット６３２の間隙６３６に熱伝導媒体６３１を流入させるという構成にしたため、第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１の間の熱抵抗を設計仕様より導かれる所定の値より小さくできる。また、本実施例によれば、図５の媒体貯留部６３２１、および、間隙６３６がシール部材６３３１、６３３２、６３４１によって気密構造となるため、熱伝導媒体６３１の劣化を抑制できる。さらに、本実施例によれば、図５の第一の冷却手段６１の放熱部６１２をソケット６３２から抜き取るとき、間隙６３６内の熱伝導媒体６３１１がキャップ６３４によって媒体貯留部６３２１に掻き戻されるため、第一の冷却手段６１の放熱部６１２をソケット６３２に挿入し、その間隙６３６に熱伝導媒体６３１を充填することを繰返し行うことが可能である。

＜実施例２＞
本発明のサーマルコネクタにおける連結機構に関する他の実施例を、図１０を用いて説明する。

本実施例においては、第一の冷却手段６１、第二の冷却手段６２、サーマルコネクタの構成は本発明の第一の実施例と同様であるが、連結機構を図２のサーバフレーム５１の背面側、すなわち、図２における右側から工具を用いてキャップ６３４ｂに付属したボルト６３４４を回転させることにより、キャップ６３４ｂと第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂを締結する構造とした点に違いがある。

図２のＣＰＵブレード５３をサーバフレーム５１から抜き取る前に、サーバフレーム５１の背面側、すなわち、図１０における右側から工具を用いて、キャップ６３４ｂに付属するボルト６３４４を第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂのメネジ部６１４に締結することにより、第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂとキャップ６３４ｂが連結する。なお、ソケット６３２ｃには、第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂをソケット６３２ｃに挿入するときに、キャップ６３４ｂがソケット６３２ｃから飛び出さないように、ストッパ６３２４を設けている。

また、抜き取り過程において、キャップ６３４ｂが図４に示す位置に移動したときに、ボルト６３４４をはずすことにより、第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂとキャップ６３４ｂが分離する。

本実施例では、図２のサーバフレーム５１の背面側から工具を用いて、キャップ６３４ｂと第一の冷却手段６１の放熱部６１２を締結する構造としたことにより、本発明の実施例１のサーマルコネクタにおける連結機構と比べて、簡素な構造にすることができるという特徴があり、電子装置製造における複雑な工程を改善することができる。一方、本発明の実施例１においては、図４の第一の冷却手段６１の放熱部６１２をソケット６３２に挿入する際に、自動的に第一の冷却手段６１の放熱部６１２とキャップ６３４が連結されるが、本実施例においては、第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂをソケット６３２ｂに挿入するのとは別の作業で第一の冷却手段６１の放熱部６１２ｂとキャップ６３４ｂを連結する必要があるという特徴がある。

＜実施例３＞
本発明のサーマルコネクタに関する、さらに他の実施例を、図１１を用いて説明する。本実施例は、サーマルコネクタの熱伝導媒体６３１の充填方法に関するものであり、第一の冷却手段６１、第二の冷却手段６２、熱伝導媒体充填機構以外のサーマルコネクタの構成は、上記の本発明の実施例１と同様である。

本実施例では、媒体貯留部６３２１ｂをソケット６３２ｃとは独立した位置に設けることに特徴がある。

図１１に示すように、ソケット６３２ｃとは独立した位置に媒体貯留部６３２１ｂを設け、媒体流入孔６２３でソケット６３２ｃと連結する。媒体貯留部６３２１ｂ内の熱伝導媒体６３１を加圧することにより、媒体流入孔６２３より間隙６３６へ熱伝導媒体６３１が流入する。熱伝導媒体６３１の加圧は、ロッド６３７によって行う。

ロッド６３７は、図３のＣＰＵブレード５３に取り付けられることによって、ＣＰＵブレード５３と連動して熱伝導媒体６３１を加圧する方向へ押されて移動し、熱伝導媒体６３１を加圧する。このとき、ロッド６３７は図示していないバネを介して図３のＣＰＵブレード５３に取り付けられていてもよい。

あるいは、ロッド６３７はＣＰＵブレード５３とは異なる手段で熱伝導媒体６３１を加圧する方向へ押されて移動してもよい。このとき、媒体貯留部６３２１ｂは、ピストン６３３ｂ側が図１１の右側へ向いている状態で設置されていてもよい。

本実施例においても、媒体貯留部６３２１ｂと間隙６３６は、シール部材６３３１ｂ、６３３２ｂ、および、６３４１ｂによって、実施例１と同様に気密構造となっている。

これにより、図４〜６で説明した場合と同様に、図３の第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１の間の熱抵抗を設計仕様より導かれる所定の値より小さくできる。

本実施例は、上記実施例１と比較して、媒体貯留部６３２１ｂの配置の自由度が高くなるという利点がある。

また、上記実施例１では、図６に示した媒体貯留部６３２１の周辺６３２２は、部品点数が多く、複雑な構造となっているが、それと比較して本実施例の媒体貯留部６３２１ｂの周辺は、部品点数が少なく、簡素な構造となっている。

一方、上記実施例１では、図５のピストン６３３は第一の冷却手段６１によって押されるが、本実施例では、図１１のピストン６３３ｂは第一の冷却手段６１とは異なるロッド６３７によって押さなくてはならないという特徴がある。

以上、本発明によれば、図３の第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１の間隙６３６に熱伝導媒体６３１を流入させるという構成にしたため、第一の冷却手段６１の放熱部６１２と第二の冷却手段６２の吸熱部６２１の間の熱抵抗を設計仕様より導かれる所定の値より小さくできる。
また、本発明によれば、図５の媒体貯留部６３２１（実施例３においては６３２１ｂ）と間隙６３６が、シール部材６３３１、６３３２、６３４１（実施例３においては６３３１ｂ、６３３２ｂ、６３４１）によって気密構造となるため、熱伝導媒体６３１の劣化の抑制が可能である。

さらに、本実施例によれば、図５の第一の冷却手段６１の放熱部６１２をソケット６３２から抜き取るとき、間隙６３６内の熱伝導媒体６３１１がキャップ６３４（実施例２においては６３４ｂ）によって媒体貯留部６３２１（実施例３においては６３２１ｂ）に掻き戻されるため、第一の冷却手段６１の放熱部６１２をソケット６３２に挿入し、その間隙６３６に熱伝導媒体６３１を充填することを繰返し行うことが可能である。

本発明におけるブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子装置の構成を示す概念斜視図である。本発明におけるブレードサーバの構成の概略を示す構成斜視図である。本発明における、ＣＰＵから発生する熱の伝達経路を示す概念断面図である。本発明における、ＣＰＵブレードがサーバフレームに挿入されていない状態でのサーマルコネクタの詳細断面図である。本発明における、ＣＰＵブレードがサーバフレームに完全に挿入されている状態でのサーマルコネクタの詳細断面図である。本発明における、サーマルコネクタ内の熱伝導媒体の動きを示す断面図である。本発明における、連結機構の一実施例を示す図である。本発明における、連結機構の一実施例を示す図である。本発明における、連結機構の一実施例を示す図である。本発明における、連結機構の一実施例を示す図である。本発明における、熱伝導媒体充填機構の一実施例を示す図である。

符号の説明

１…ラックマウントキャビネット、２…本体筐体、３…蓋体、４…棚、５…ブレードサーバ、６…冷却装置、５１…サーバフレーム、５２…ＣＰＵ、５３…ＣＰＵブレード、５４…バックプレーン、６１…第一の冷却手段、６２…第二の冷却手段、６３…サーマルコネクタ、６４、６４ｂ…連結機構、７１…挿入方向、７２…抜き取り方向、６１１…吸熱部、６１２、６１２ｂ…放熱部、６１３…連結部、６１４…メネジ部、６２１…吸熱部、６２２…放熱部、６２３…媒体流入孔、６３１…熱伝導媒体、６３２、６３２ｂ、６３２ｃ…ソケット、６３３…ピストン、６３４…キャップ、６３５…バネ、６３６…間隙、６３７…ロッド、６３１１…熱伝導媒体、６３２１、６３２１ｂ…媒体貯留部、６３２３…ピン、６３２４…ストッパ、６３３１、６３３１ｂ、６３３２、６３３２ｂ…シール部材、６３４２…溝、６３４３…連結部、６３４４…ボルト。

Claims

筐体内部に複数のブレードを収納した電子装置であって、
前記筐体の少なくとも一方の側面から着脱自在であり、かつ、内部に少なくともＣＰＵ、メモリを含む電子部品を搭載したブレードと、
前記ブレード内部で発生した熱をブレード外に取り出す第一の冷却手段と、
前記筐体に固定され、前記第一の冷却手段から伝達される熱を前記筐体外部に排出するための第二の冷却手段とを備えており、
前記第一の冷却手段の放熱部は細長い柱状であり、かつ、当該柱状体の長手方向が前記ブレードの着脱方向と概略平行となるように前記ブレードに固定されており、
前記第二の冷却手段の吸熱部は、前記第一の冷却手段の放熱部を内包可能な細長い筒状の穴を備えており、更に、
前記第一の冷却手段の放熱部を前記第二の冷却手段の吸熱部に挿入した時に、前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部との間に形成される細長いパイプ状の間隙と連通する媒体貯留部と、
前記媒体貯留部に貯留された熱伝導媒体と、
前記媒体貯留部に貯留された前記熱伝導媒体を加圧し、前記間隙に前記熱伝導媒体を供給する加圧手段とを備えており、もって、
前記第一の冷却手段の放熱部と前記第二の冷却手段の吸熱部との間に着脱可能な接続部を構成したことを特徴とする電子装置。
請求項１記載の電子装置において、前記第一の冷却手段の放熱部を前記第二の冷却手段の吸熱部から抜き取る際に、前記間隙内の前記熱伝導媒体を前記間隙内から排除し、前記媒体貯留部へ流入させることを特徴とする電子装置。
請求項１記載の電子装置において、前記第一の冷却手段の放熱部が前記第二の冷却手段の吸熱部に接続された状態において、前記媒体貯留部と前記間隙を密閉構造とするための封止部材を備えたことを特徴とする電子装置。
請求項１記載の電子装置において、前記第一の冷却手段の放熱部が前記第二の冷却手段の吸熱部から抜き取られた状態において、前記媒体貯留部を密閉構造とするための封止部材を備えたことを特徴とする電子装置。
請求項１記載の電子装置において、前記媒体貯留部に貯留された前記熱伝導媒体を加圧するためのバネを、前記ブレード又は前記第一の冷却手段にその一端を固定して備えたことを特徴とする電子装置。
放熱部と吸熱部とを、熱抵抗が設計仕様により導かれる所定の値より小さい状態で接続するサーマルコネクタであって、前記放熱部と前記吸熱部との間隙と連通する媒体貯留部と、前記媒体貯留部に貯留された熱伝導媒体と、前記媒体貯留部に貯留された前記熱伝導媒体を加圧して前記間隙に前記熱伝導媒体を供給する加圧手段とを備えており、もって、前記放熱部と前記吸熱部との間に着脱可能な接続部を構成することを特徴とするサーマルコネクタ。