JP6127218B1

JP6127218B1 - 電子機器の冷却システム

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Publication number: JP6127218B1
Application number: JP2016546556A
Authority: JP
Inventors: 齊藤　元章; 元章齊藤
Original assignee: Exascaler Inc
Current assignee: Exascaler Inc
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2035-11-11
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Abstract

電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する冷却システム４００は、冷却液Ｃが入れられた冷却槽５０と、冷却槽５０から冷却液Ｃが漏出したときに該漏出した冷却液Ｌを受けるよう、冷却槽５０と床面３２との間に配置される漏出受け部２１とを含む。冷却槽５０は、床面３２に固定される下部構造５３と、電子機器が冷却液Ｃ中に浸漬される上部構造５１と、下部構造５３と上部構造５１との間に配置される免震装置５５とを含んでいる。地震災害時等での外部からの強い衝撃や振動等に対して耐性の高い、冷却システムを提供することができる。

Description

本発明は電子機器の冷却システムに係り、特に、スーパーコンピュータやデータセンター等の超高性能動作や安定動作が要求され、かつそれ自体からの発熱量が大きな電子機器を、効率的に冷却するための電子機器の冷却システムに関するものである。

スーパーコンピュータやデータセンターの冷却には、従来から空冷式と液冷式が用いられている。液冷式は、空気より格段に熱伝達性能の優れる液体を用いるため、一般的に冷却効率がよいとされている。例えば、東京工業大学が構築した「ＴＳＵＢＡＭＥ−ＫＦＣ」では、合成油を用いた液浸冷却システムが適用されている。しかし、冷却液に粘性の高い合成油を用いているため、油浸ラックから取り出した電子機器から、そこに付着した油を完全に除去することが困難であり、電子機器のメンテナンス（具体的には、例えば調整、点検、修理、交換、増設。以下同様）が極めて困難であるという問題がある。更には、使用する合成油が、冷却系を構成するパッキン等を短期間に腐食させて漏洩するなどし、運用に支障を来す問題の発生も報告されている。

他方、上記のような問題を生ずる合成油ではなく、フッ化炭素系冷却液を用いる液浸冷却システムが提案されている。具体的には、フッ化炭素系の冷却液（３Ｍ社の商品名「Ｎｏｖｅｃ（３Ｍ社の商標。以下同様）７１００」、「Ｎｏｖｅｃ７２００」、「Ｎｏｖｅｃ７３００」で知られる、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）化合物）を用いる例である（例えば、特許文献１、特許文献２）。

また、本出願人は、小規模液浸冷却スーパーコンピュータ向けの、小型で冷却効率の優れた液浸冷却システムをすでに開発している。当該システムは、完全フッ素化物からなるフッ化炭素系冷却液を用いており、高エネルギー加速器研究機構に設置されている小型スーパーコンピュータ「Ｓｕｉｒｅｎ」に適用され、運用されている（非特許文献１）。

特開２０１３−１８７２５１号公報特表２０１２−５２７１０９号公報「液浸冷却小型スーパーコンピュータ「ExaScaler-1」が、25%を超える性能改善により最新のスパコン消費電力性能ランキング「Green500」の世界第一位相当の値を計測」、２０１５年３月３１日、プレスリリース、株式会社ExaScaler他、URL:http://www.exascaler.co.jp/wp-content/uploads/2015/03/20150331.pdf

液冷式の冷却システムに使用される冷却液が、合成油、フッ化炭素系冷却液、又は完全フッ素化物いずれの場合でも、冷却槽内において複数の電子機器を冷却するための相当量の冷却液が使用される。このため、万一、地震等の災害や偶発的な事故が発生し、強い衝撃や振動等によって、冷却システムの一部（例えば、冷却槽における冷却液の入口又は出口と配管との接続部等）が破損すると、そこから大量の冷却液が外部に漏出することになる。しかし、液浸冷却用の冷却液に使用される物質は、多くの場合、常温で不揮発性の液体であるため、一旦漏れ出してしまうと、その回収が極めて困難であるという問題がある。

また、冷却液は、例えば完全フッ素化物でそうであるように、一般に高価であるため、漏れ出した冷却液が、回収されたとしても再利用されないことによる経済的損失は、甚大なものになってしまうという問題がある。

他方で、災害や事故に起因する冷却液の漏出事故を未然に防ぐという観点からは、特に地震災害時等での外部からの強い衝撃や振動等に対して耐性の高い冷却システムが必要とされる、という課題がある。

従って、本発明の目的は、冷却液が万一漏出したときに漏出した冷却液の回収がし易い冷却システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、漏出した冷却液を、回収されるまで一時的に貯めるための設備について、その高さを抑えることのできる、冷却システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、地震災害時等での外部からの強い衝撃や振動等に対して耐性の高い、冷却システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一局面によれば、電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する冷却システムであって、冷却液が入れられた冷却槽と、前記冷却槽から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、前記冷却槽と床面との間に配置される漏出受け部と、前記漏出受け部に貯められた前記漏出した冷却液の体積が、所定量を超えたときに、前記所定量を超えた分の前記漏出した冷却液を受けるよう配置される、別の漏出受け部と、前記漏出受け部と前記別の漏出受け部との間を連結し、前記所定量を超えた分の前記漏出した冷却液を通す通路と、を含む冷却システムが提供される。

本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記別の漏出受け部には前記冷却槽とは別の冷却槽が配置されているよう構成してよい。

本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記冷却槽で暖められた冷却液を前記冷却槽の外部で冷やすための熱交換器をさらに備え、前記別の漏出受け部が、前記熱交換器とその設置面との間に配置されているよう構成してよい。

また、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記床面と前記設置面とが上下２段の上げ床構造を成しており、前記通路が前記床面を貫通するよう構成されていてよい。

さらに、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記漏出受け部が、前記冷却槽から受ける荷重を分散させる分散板と、該分散板上で前記冷却槽を囲むように設けられた、閉じられた側壁とから構成されていてよい。

また、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記漏出受け部及び前記別の漏出受け部が、その上部開口を覆う蓋材をさらに備えていてよい。

さらに、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記冷却槽が、前記床面に固定される下部構造と、電子機器が前記冷却液中に浸漬される上部構造と、前記下部構造と前記上部構造との間に配置される免震装置とを含んでよい。

また、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記下部構造が、冷えた冷却液を分配する分配器を含み、前記上部構造が、前記分配された冷えた冷却液を前記冷却槽内に流入させる、複数の流入管を含み、前記複数の流入管の各々と前記分配器とが、フレキシブルな管により連結されていてよい。

さらに、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記上部構造が、前記冷却槽内で暖められた冷却液を前記冷却槽外に流出させる、複数の流出管を含み、前記下部構造が、前記暖められた冷却液を集める集合器を含み、前記複数の流出管の各々と前記集合器とが、フレキシブルな管により連結されていてよい。

また、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記下部構造が、冷えた冷却液を通す入口通路を備え、前記上部構造が、前記冷えた冷却液を分配する分配器と、前記分配された冷えた冷却液を前記冷却槽内に流入させる、複数の流入管とを含み、前記入口通路と前記分配器とが、フレキシブルな管により連結されていてよい。

さらに、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態において、前記上部構造が、前記冷却槽内で暖められた冷却液を前記冷却槽外に流出させる、複数の流出管と、前記暖められた冷却液を集める集合器とを含み、前記下部構造が、前記暖められた冷却液を通す出口通路を備え、前記集合器と前記出口通路とが、フレキシブルな管により連結されていてよい。

加えて、本発明のもう一つの局面によれば、電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する冷却システムであって、冷却液が入れられた冷却槽と、前記冷却槽から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、前記冷却槽と床面との間に配置される漏出受け部とを含み、前記漏出受け部が、前記冷却槽から受ける荷重を分散させる分散板と、該分散板上に前記冷却槽を囲むように設けられた、閉じられた側壁と、該閉じられた側壁と前記冷却槽との間の上部開口を覆う蓋材から構成されている、冷却システムが提供される。

さらに加えて、本発明のもう一つの局面によれば、電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する冷却システムであって、冷却液が入れられた冷却槽と、前記冷却槽から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、前記冷却槽と床面との間に配置される漏出受け部とを含み、前記冷却槽が、前記床面に固定される下部構造と、前記複数の電子機器が前記冷却液中に浸漬される上部構造と、前記下部構造と前記上部構造との間に配置される免震装置とを含んでいる、冷却システムが提供される。

本発明の一局面によれば、冷却液が万一漏出したときに漏出した冷却液の回収がし易い冷却システムを提供することができる。

また、本発明の他の局面によれば、漏出した冷却液を、回収されるまで一時的に貯めるための設備について、その高さを抑えることのできる、冷却システムを提供することができる。

本発明のさらに他の局面によれば、地震災害時等での外部からの強い衝撃や振動等に対して耐性の高い、冷却システムを提供することができる。

上記した本発明の目的及び利点並びに他の目的及び利点は、以下の実施の形態の説明を通じてより明確に理解される。もっとも、以下に記述する実施の形態は例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る冷却システムの平面図である。本発明の一実施形態に係る冷却システムの側面図である。本発明の一実施形態に係る冷却システムの側面図である。本発明の他の実施形態に係る冷却システムの側面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る冷却システムの斜視図である。本発明のさらに他の実施形態に係る冷却システムの側面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る冷却システムの側面図である。

以下、本発明に係る冷却システムの好ましい実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１、図２を参照して、一実施形態に係る冷却システム１００は、冷却液Ｃが入れられた冷却槽１１と、冷却槽１１と床面との間に配置される漏出受け部２１と、熱交換器１３と設置面との間に配置される別の漏出受け部２３と、漏出受け部２１と別の漏出受け部２３との間を連結する通路２５を含む。複数の電子機器（図示せず）が、冷却槽１１を流通する冷却液Ｃ中に浸漬されて直接冷却される。冷却槽１１は、開放空間を有することが好ましい。本明細書における「開放空間」を有する冷却槽１１には、電子機器の保守性を損なわない程度の簡素な密閉構造を有する冷却槽も含まれる。例えば、冷却槽１１の開口部に、パッキン等を介して天板１２を着脱可能又は開閉可能に取り付ける構造は、簡素な密閉構造といえる。

熱交換器１３は、冷却槽１１において、複数の電子機器から熱を奪って暖められた冷却液Ｃを冷却槽１１の外部で冷やすためのものであり、例えば、空冷式、水冷式、又は蒸発式の凝縮器を含む各種の熱交換器（いわゆるラジエータ、チラー、冷却塔等）でよい。冷却槽１１の上方に設けられた出口から出る暖められた冷却液Ｃは、流通路１５を通って、ポンプ１９により熱交換器１３に向けて圧送される。熱交換器１３において冷やされた冷却液Ｃは、流通路１７を通って冷却槽１１の底部に設けられた入口（図示せず）に入れられる。

漏出受け部２１は、冷却槽１１から受ける荷重を分散させる分散板と、該分散板上で冷却槽１１を囲むように設けられた、閉じられた側壁（高さｈ１）とから構成されていてよい。冷却槽１１（冷却槽１１の底部又は側部に附帯する流通路１５、１７等の冷却液Ｃの通り道を含む）から冷却液Ｃが漏出したとき、該漏出した冷却液Ｌを受けるよう構成されている。漏出受け部２１は、その上部開口を覆う蓋材２２をさらに備えていてよい。蓋材２２は、上部開口から漏出した冷却液Ｌ内に異物が混入するのを防ぐために、また、上部開口を塞いで、冷却槽１１へのアクセスを容易にするために有効である。

別の漏出受け部２３は、漏出受け部２１に貯められた漏出した冷却液Ｌの体積が、所定量を超えたときに、所定量を超えた分の漏出した冷却液Ｌを受けるよう配置される。所定量は、分散板の面積と、床面（より正確には床面上に布設された分散板の表面）から通路２５の最下部までの高さｈ２（図２に示す例において床面は、熱交換器１３の設置面と同じ水平面上にある）を調整して設定することができる。別の漏出受け部２３もまた、その上部開口を覆う蓋材２４をさらに備えていてよい。特に、熱交換器１３が室外に設置される場合には、異物の混入を防ぐために蓋材２４の使用は重要である。

図３を参照して、通路２５は、所定量を超えた分の漏出した冷却液Ｌを、漏出受け部２１から別の漏出受け部２３に通す。漏出した冷却液Ｌの量が、所定量に達するまでは、漏出した冷却液Ｌは漏出受け部２１にのみ貯まることから、少量の漏出のときには１カ所での回収作業で済む。一方、漏出した冷却液Ｌの量が、所定量を超える大量の漏出のときは、所定量を超えた分の漏出した冷却液Ｌは、通路２５を通って、別の漏出受け部２３に貯まるので、２カ所での回収作業が必要となる。しかし、漏出受け部２１及び別の漏出受け部２３の個々の布設面積の和が全体の布設面積となるので、漏出受け部２１及び別の漏出受け部２３の個々の布設面積及び側壁の高さｈ１を低く設定することができる。従って、漏出受け部２１及び別の漏出受け部２３を設置し、両者を通路２５で連結することにより、冷却システムを組み立てることができるため、漏出した冷却液Ｌの全量を１つの漏出受け部で受けるように冷却システムを構成する場合に比べて、小面積で低背の漏出受け部２１を建物内へ搬入して組立作業をすれば済み、搬入及び据え付け作業の困難を大幅に軽減することができる。

なお、通路２５は、フレキシブルな管を使用するとよく、当該管の両端部は、締結具により、漏出受け部２１の側壁及び別の漏出受け部２３の側壁に強固に固定されるとよい。また、図１〜図３に示す例において、別の漏出受け部２３には熱交換器１３が配置されているが、当該熱交換器１３に代えて、冷却槽１１とは別の冷却槽（冷却槽１１と同様の構造を有し冷却液Ｃが入れられるもの）が配置されてもよい。この場合、当該別の冷却槽から漏出した冷却液Ｌを、所定量まで別の漏出受け部２３に貯めることができる。そして、別の漏出受け部２３に貯められた漏出した冷却液Ｌの体積が、別の漏出受け部２３における所定量を超えたときには、所定量を超えた分の漏出した冷却液Ｌを、通路２５を通って、漏出受け部２１に貯めることができる。同様の構成を、冷却槽１１及び別の冷却槽に加えて、第３の又はそれ以上の冷却槽を備える冷却システムに適用してもよい。この場合、第３の又はそれ以上の漏出受け部に、当該第３の又はそれ以上の冷却槽がそれぞれ配置されていてよく、漏出受け部２１、別の漏出受け部２３、及び第３の又はそれ以上の漏出受け部が、任意の組み合わせにおいて、通路を介して連結されていてよい。例えば、各々に冷却槽が設置されている３つ以上の漏出受け部が、縦又は横一列に並べられ、隣り合う漏出受け部同士が、通路を介して連結されていてよい。

冷却槽１１には、図示しない複数の電子機器の全体を浸漬するのに十分な量の冷却液Ｃが、平常時の液面Ｎまで入れられる。冷却液としては、３Ｍ社の商品名「フロリナート（３Ｍ社の商標、以下同様）ＦＣ−７２」（沸点５６℃）、「フロリナートＦＣ−７７０」（沸点９５℃）、「フロリナートＦＣ−３２８３」（沸点１２８℃）、「フロリナートＦＣ−４０」（沸点１５５℃）、「フロリナートＦＣ−４３」（沸点１７４℃）として知られる、完全フッ素化物（パーフルオロカーボン化合物）からなるフッ素系不活性液体を好適に使用することができるが、これらに限定されるものではなく、合成油、低揮発性のフッ化炭素系冷却液でもよい。

本出願人は、完全フッ素化物が、高い電気絶縁性と、高い熱伝達能力を有し、不活性で熱的・化学的に安定性が高く、不燃性で、かつ酸素を含まない化合物であるためオゾン破壊係数がゼロである等の優れた特性を有している点に着目し、そのような完全フッ素化物を主成分として含む冷却液を、高密度の電子機器の浸漬冷却用の冷媒として使用する冷却システムの発明を完成し、特許出願している（特願２０１４−１７０６１６）。この先行出願において開示しているように、特に、フロリナートＦＣ−４３又はＦＣ−４０を冷却液に用いると、開放空間を有する冷却槽１１からの、冷却液Ｃの蒸発による損失を大幅に低減しながら、小さい体積の冷却槽１１内に高密度に設置された複数の電子機器を効率よく冷却することができ、極めて有利である。

なお、フロリナートＦＣ−４３又はＦＣ−４０は、その沸点が１５０℃以上であり、極めて蒸発しにくい性質を有するため、冷却槽１１の上部開口に設けられる天板１２は、電子機器（図示せず）のメンテナンスを容易に行えるよう、上部開口に対して着脱可能又は開閉可能に取り付けられていてよい。例えば、天板１２は、冷却槽１１の上部開口の一方縁部に設けられた図示しないヒンジ部により、開閉自在に支持されていてよい。

以上、図１〜図３に示す一実施形態に係る冷却システムは、実質的に同じ水平面上に漏出受け部２１と別の漏出受け部２３を設置し、両者を通路２５で連結する例を説明したが、漏出受け部が設置される床面よりも低い設置面に、別の漏出受け部を設置してもよい。

図４は、本発明の他の実施形態に係る冷却システム２００を示し、漏出受け部が設置される床面よりも低い設置面に、別の漏出受け部を設置するようにした構成例であり、上記冷却システム１００と同一部分には、同一符号を付している。本実施形態に係る冷却システム２００は、床面３２と設置面３１とが上下２段の上げ床構造を成しており、床面３２と冷却槽１１との間に漏出受け部２１が配置され、設置面３１上に別の漏出受け部３３が配置されている。床面３２は、複数の支柱３６によって設置面３１から一定の高さに支持されており、設置面３１と床面３２との間の空間に別の漏出受け部３３が位置している。

通路３５（フレキシブルな管でよい）は、漏出受け部２１の分散板と床面３２を貫通するよう構成されており、その一端が漏出受け部２１内に、他端が別の漏出受け部３３内にそれぞれ位置している。別の漏出受け部３３は、漏出受け部２１に貯められた漏出した冷却液Ｌの体積が、所定量を超えたときに、通路３５を通って流れ落ちる、所定量を超えた分の漏出した冷却液Ｌを受けるように配置される。所定量は、分散板の面積と、床面（より正確には床面上に布設された分散板の表面）３２から通路３５の一端までの高さｈ４を調整して設定することができる。別の漏出受け部３３は、上部開口を覆う蓋材３４を備えていてよい。

本実施形態においては、設置面３１と床面３２との間の空間に位置する別の漏出受け部３３の容量を大きくすることにより、漏出受け部２１の容量を小さくできるため、分散板の面積を小さくし、又は側壁の高さｈ３を低くすることができる。従って、漏出受け部２１の体積を最小化するうえで極めて有利である。

他方で、漏出受け部２１を設置するための十分広い面積を確保できるような場合には、図５を参照して次に説明するように、比較的容量の大きい１つの漏出受け部を用い、別の漏出受け部２３、３３を省略してもよい。

図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る冷却システム３００を示し、冷却槽１１から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、冷却槽１１と床面との間に配置される漏出受け部４１を含む。漏出受け部４１は、冷却槽１１から受ける荷重を分散させる分散板４０と、該分散板４０上に冷却槽１１を囲むように設けられた、閉じられた側壁と、該閉じられた側壁と冷却槽１１との間の上部開口を覆う蓋材４２から構成されている。漏出受け部４１は、冷却槽１１から外部に漏出し得る最大量の冷却液を、全て受けるのに十分な体積を有していることが最も好ましい。本実施形態における最大の利点は、床面と接する漏出受け部４１の底面が、面積の広い分散板となって、冷却槽１１から受ける荷重を広い面積にわたって分散させることができる点と、漏出受け部４１の側壁の高さを低く抑えることができる点である。

図６を参照して、他の実施形態に係る冷却システム４００は、冷却槽が複数（例えば４×４＝１６）の収納部に区切られており、各収納部に１つ以上の電子機器を収納して冷却する、高密度冷却システムにおいて、免震機能を持たせた構成例であり、上記冷却システム１００と同一部分には、同一符号を付している。本実施形態に係る冷却システム４００は、冷却液が入れられた冷却槽５０と、冷却槽５０から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、冷却槽５０と床面との間に配置される漏出受け部２１とを含む。冷却槽５０は、床面３２に固定される下部構造５３と、複数の電子機器（図示せず）が冷却液Ｃ中に浸漬される上部構造５１と、下部構造５３と上部構造５１との間に配置される免震装置５５とを含んでいる。なお、床面３２に接している、漏出受け部２１の底部は、上記した実施形態におけるのと同様、冷却槽５０から受ける荷重を分散させる分散板であってよい。また、漏出受け部２１は、分散板と、分散板上に冷却槽５０を囲むように設けられた、閉じられた側壁と、該閉じられた側壁と冷却槽５０との間の上部開口を覆う蓋材２２から構成されていてよい。

下部構造５３は、冷えた冷却液Ｃを分配する分配器（図示せず）を含み、上部構造５１は、分配された冷えた冷却液Ｃを冷却槽５０内に流入させる、複数の流入管５２を含む。複数の流入管５２は、お互いに所定間隔を持って、冷却槽５０の上部構造５１の底部から上方に延びるように設けられていてよい。複数の流入管５２の各々と分配器（図示せず）とは、フレキシブルな管５６により連結されている。

さらに、上部構造５１は、冷却槽５０内で暖められた冷却液Ｃを冷却槽５０外に流出させる、複数の流出管５４を含み、下部構造５３は、暖められた冷却液Ｃを集める集合器（図示せず）を含む。複数の流出管５４は、お互いに所定間隔を持って、冷却槽５０の上部構造５１の底部から上方に延びるように設けられていてよい。複数の流出管５４の各々と集合器とが、フレキシブルな管５６により連結されている。なお、冷却槽５０の上方に設けられた出口から延びる流通路５７も、フレキシブルな管で構成されている。

分配器（図示せず）及び複数の流入管５２と、集合器（図示せず）及び複数の流出管５４とは、冷却槽５０の奥行き方向に、交互に配置されているとよい。こうすることにより、冷却槽５０内に高密度に収納される電子機器が、その収納位置によって冷却性能に差が生じるのを避けることができる。

次に、他の実施形態に係る冷却システム４００の動作について説明する。まず、冷却液Ｃの流通経路を説明すると、流通路１７を通って冷却槽５０の下部構造５３の入口から入った冷えた冷却液Ｃは、下部構造５３内の分配器（図示せず）に入る。冷えた冷却液Ｃは、分配器から、複数のフレキシブルな管５６を介して複数の流入管５２内を通り、各流入管５２の側面に設けられた複数の小孔から吐出される。電子機器から熱を奪って暖められた冷却液Ｃの一部は、複数の流出管５４のそれぞれの側面に設けられた複数の小孔を通って流出管５４内に入り、複数のフレキシブルな管５６を介して、下部構造５３内の集合器（図示せず）に入り、下部構造５３の出口から流通路（図１に示す流通路１５に相当するもの）を通って流れ出る。なお、暖められた冷却液Ｃの残りは、冷却槽５０の上部側面に設けられた流出開口から流通路５７を通って流れ出る。

地震が発生して、床面３２上の漏出受け部２１と、冷却槽５０の下部構造５３が揺すられたとする。冷却槽５０の下部構造５３と上部構造５１との間には免震装置５５が配置されているため、下部構造５３の揺れが上部構造５１に伝わりにくい。また、揺れに応じて、下部構造５３に対して上部構造５１が相対移動するとき、免震装置５５のためにゆっくりした動きとなる。しかも、下部構造５３と上部構造５１との間の流路が、フレキシブルな管５６で構成されているので、亀裂や破断が発生するのを有効に防止できる。

免震装置５５は、重量のある冷却槽５０の上部構造５１を支えるために、アイソレータ（積層ゴム支承、すべり支承、又は転がり支承）を使用するとよい。また、地震の揺れが止んだ後に、上部構造５１の揺れを早期に止めるために、必要に応じてダンパー（オイルダンパー、鋼材ダンパー、又は鉛ダンパー）を併用してよい。なお、免震装置５５に関し、各種アイソレータ及びダンパーの具体的構造や機能は当業者に知られているので、ここでの詳しい説明を省略する。

上記した他の実施形態に係る高密度冷却システムによれば、地震災害時等での外部からの強い衝撃や振動等に対して耐性の高い、冷却システムが提供される。そして、万一、冷却液が漏出しても、漏出受け部２１がこれを受けて一時的に貯めておくことができるので、漏出した冷却液の回収も容易である。

次に、図７を参照して、さらに他の実施形態に係る冷却システム５００は、図６に示した冷却システム４００と同様の高密度冷却システムにおいて、免震機能を持たせた別の構成例であり、上記冷却システム４００と同一部分には、同一符号を付している。本実施形態に係る冷却システム５００は、冷却液が入れられた冷却槽６０と、冷却槽６０から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、冷却槽６０と床面との間に配置される漏出受け部２１とを含む。冷却槽６０は、床面３２に固定される下部構造６３と、複数の電子機器（図示せず）が冷却液Ｃ中に浸漬される上部構造６１と、下部構造６３と上部構造６１との間に配置される免震装置５５とを含んでいる。なお、床面３２に接している、漏出受け部２１の底部は、上記した実施形態におけるのと同様、冷却槽６０から受ける荷重を分散させる分散板であってよい。また、漏出受け部２１は、分散板と、分散板上に冷却槽６０を囲むように設けられた、閉じられた側壁と、該閉じられた側壁と冷却槽６０との間の上部開口を覆う蓋材２２から構成されていてよい。

下部構造６３は、冷えた冷却液Ｃを通す入口通路を備え、上部構造６１は、冷えた冷却液Ｃを分配する分配器６６と、分配された冷えた冷却液Ｃを冷却槽６０内に流入させる、複数の流入管５２とを含む。入口通路と分配器６６とが、フレキシブルな管６７により連結されている。なお、冷却槽６０の上方に設けられた出口から延びる流通路５７も、フレキシブルな管で構成されている。

さらに、上部構造６１は、冷却槽６０内で暖められた冷却液Ｃを冷却槽６０外に流出させる、複数の流出管５４と、暖められた冷却液Ｃを集める集合器（図示せず）を含む。複数の流出管５４は、お互いに所定間隔を持って、冷却槽６０の上部構造６１の底部から上方に延びるように設けられていてよい。下部構造６３は、暖められた冷却液Ｃを通す出口通路を備え、集合器と出口通路とが、フレキシブルな管６７により連結されている。

本実施形態に係る冷却システム５００の利点は、上記した冷却システム４００の利点と同様であるので、説明を省略する。

図６に示す冷却システム４００が備える免震機能、又は、図７に示す冷却システム５００が備える免震機能を、図５に示す冷却システム３００に付加してもよい。そのような変形例の構成は、図６及び図７に示す冷却システム４００及び５００の説明に照らして自明であるので、ここでの詳しい説明を省略する。

上記の一実施形態及び他の実施形態、並びにそれらの変形例において、電子機器は、ボード上に搭載されるプロセッサを含んでよく、プロセッサはＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）又はＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）のいずれか又は両方を含んでよい。また、電子機器は、高速メモリ、チップセット、ネットワークユニット、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓバスや、バススイッチユニット、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、パワーユニット（交流−直流変換器、直流−直流電圧変換器等）を含んでよい。また、電子機器は、ブレードサーバを含むサーバ、ルータ、ＳＳＤ等の記憶装置等の電子機器であってもよい。また、高密度冷却システムにおいては、従来の一般的な幅よりも小さい幅（例えば、約１／２、１／３、１／４）の電子機器でよい。

本発明は、電子機器を冷却液中に浸漬して冷却する冷却システムに広く適用することができる。

１００、２００、３００、４００、５００冷却システム
１１、５０、６０冷却槽
１２天板
１３熱交換器
１５、１７流通路
１９ポンプ
２１、４１漏出受け部
２３、３３別の漏出受け部
２２、２４、３４、４２蓋材
２５、３５通路
３１設置面
３２床面
３６支柱
４０分散板
５１、６１上部構造
５２流入管
５３、６３下部構造
５４流出管
５５免震装置
５６、６７フレキシブルな管
５７フレキシブルな流通路
６６分配器

Claims

電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する冷却システムであって、
冷却液が入れられた冷却槽と、
前記冷却槽から冷却液が漏出したときに該漏出した冷却液を受けるよう、前記冷却槽と床面との間に配置される漏出受け部とを含み、
前記冷却槽が、
前記漏出受け部の底部を介して前記床面に固定される下部構造と、
前記電子機器が前記冷却液中に浸漬される上部構造と、
前記下部構造と前記上部構造との間に配置される免震装置と
を含んでいる、冷却システム。
前記下部構造が、冷えた冷却液を分配する分配器を含み、前記上部構造が、前記分配された冷えた冷却液を前記冷却槽内に流入させる、複数の流入管を含み、前記複数の流入管の各々と前記分配器とが、フレキシブルな管により連結されている、請求項１に記載の冷却システム。
前記上部構造が、前記冷却槽内で暖められた冷却液を前記冷却槽外に流出させる、複数の流出管を含み、前記下部構造が、前記暖められた冷却液を集める集合器を含み、前記複数の流出管の各々と前記集合器とが、フレキシブルな管により連結されている、請求項１又は２に記載の冷却システム。
前記下部構造が、冷えた冷却液を通す入口通路を備え、前記上部構造が、前記冷えた冷却液を分配する分配器と、前記分配された冷えた冷却液を前記冷却槽内に流入させる、複数の流入管とを含み、前記入口通路と前記分配器とが、フレキシブルな管により連結されている、請求項１に記載の冷却システム。
前記上部構造が、前記冷却槽内で暖められた冷却液を前記冷却槽外に流出させる、複数の流出管と、前記暖められた冷却液を集める集合器とを含み、前記下部構造が、前記暖められた冷却液を通す出口通路を備え、前記集合器と前記出口通路とが、フレキシブルな管により連結されている、請求項１又は２に記載の冷却システム。