CN108351672B - 浸液冷却用电子设备及使用该电子设备的冷却*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子设备，其浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却。电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，包括：金属板，其由设于收纳部的一对板***保持；一个以上的基板组，其分别安装于金属板的第一面以及与上述第一面相反侧的第二面；以及多个槽口，其设于一个以上的基板组的上方，并且并列地安装于金属板，在该多个槽口的各个中收纳电源单元。第三电路基板以在该第三电路基板与金属板之间夹持多个槽口的方式配置，并且，在第三电路基板的位于多个槽口的开口侧的一边上并列设置多个网络电缆插口。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备及使用该电子设备的冷却***，尤其涉及浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备及使用该电子设备的冷却***。在本说明书中，电子设备一般是超级计算机、数据中心等的要求超高性能动作、稳定动作，并且来自自身的发热量大的电子设备，但并未限定于此。
背景技术
决定近年来的超级计算机的性能的界限的最大的课题之一是消耗电力，与超级计算机的省电性相关的研究的重要性已经被广泛承认。即，每消耗电力的速度性能(Flops/W)为评价超级计算机的一个指标。另外，在数据中心中，将数据中心整体的消耗电力的45％左右消耗于冷却，由冷却效率的提高带来的消耗电力的削减的要求变大。
在超级计算机、数据中心的冷却方面，以往使用空气冷却式和液体冷却式。液体冷却式使用热传递性能比空气优异得多的液体，因此一般冷却效率好。尤其使用氟化碳类冷却液的浸液冷却***与使用合成油的情况相比，具有电子设备的维修(具体地，例如调整、检查、修理、交换、增设。以下相同)优异等的优点，近年来备受瞩目。
本发明人已经开发了适合小规模浸液冷却超级计算机的小型且冷却效率优异的浸液冷却装置。该装置适用于设于高能加速器研究机构的小型超级计算机“Suiren”，并被运用(非专利文献1)。
另外，本发明人提出了能大幅提高被浸液冷却的电子设备的安装密度的、改进后的浸液冷却装置(非专利文献2)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：“浸液冷却小型超级计算机“ExaScaler-1”通过超过25％的性能改善计测最新的超级计算机消耗电力性能顺序“Green500”的世界第一位相当的值”、2015年3月31日、新闻稿、除了株式会社ExaScaler、URL：http：//www.exascaler.co.jp/wp-content/uploads/2015/03/20150331.pdf
非专利文献2：“以Exa级的高性能机为目标刷新半导体、冷却、连接(上)”、日本经济新闻社电子学2015年7月号、pp.99-105、2015年6月20日、日本经济新闻社BP公司发行
发明内容
发明所要解决的课题
在应用于浸液冷却装置的电子设备中，期望开发能进一步提高安装密度的、以利用多个处理器进行的运算为主体的新结构的电子设备。
另外，在应用于浸液冷却装置的电子设备中，期望开发即使进一步提高安装密度也能确保电源单元的冗长性的新结构的电子设备。
另外，在应用于浸液冷却装置的电子设备中，期望开发能进一步提高安装密度的、以利用多个存储器进行的存储为主体的新结构的电子设备。
除此之外，期望开发能任意地构成在将种类不同的多个电子设备浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接冷却的冷却***中具有期望的计算容量及期望的存储容量的计算机的新结构的冷却***。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，根据本发明的一方案，浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，
上述电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；以及
分别安装于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的一个以上的基板组，
各基板组具有：
一个以上的第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对多个上述处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括多个上述处理器及上述主存储器安装用的多个插口及上述处理器间相互连接用组件；
连接器，其对上述一个以上的第一电路基板与上述第二电路基板之间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成。
另外，根据本发明的一方案，浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，上述冷却装置具有：具有由底壁及侧壁形成的开放空间的冷却槽；通过在上述冷却槽内设置多个内部隔壁并分割上述开放空间而形成的被排列的上述多个收纳部；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，
上述电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；以及
分别安装于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的一个以上的基板组，
各基板组具有：
一个以上的第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对上述多个处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括多个上述处理器及上述主存储器安装用的多个插口及上述处理器间相互连接用组件；
连接器，其对上述一个以上的第一电路基板与上述第二电路基板之间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路板的一面的间隙形成。
在本发明的一方案的电子设备的优选的实施方式中，还具有保持上述间隙的多个衬垫和多个螺钉，
上述多个螺钉的各个可以贯通上述第一电路基板、上述第二电路基板及上述多个衬垫的各个并固定。
在本发明的一方案的电子设备的优选的实施方式中，上述电子设备在分别将上述一个以上的基板组安装于上述金属板的上述第一面及第二面时，上述金属板及上述基板组的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。上述结合体的外形例如是长方体。
根据本发明的另一方案，浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，上述电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；
分别安装于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的一个以上的基板组；以及
多个槽口，其设于上述一个以上的基板组的上方，并且并列地安装于上述金属板，在多个槽口的各个中收纳电源单元，
各基板组具有：
多个第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对上述多个处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括多个上述处理器及上述主存储器安装用的多个插口及上述处理器间相互连接用组件；
第三电路基板，其具有与上述多个第一电路基板的各个对应的多个网络控制芯片及多个网络电缆插口；
第一连接器，其对上述多个第一电路基板的各个及上述第二电路基板之间进行电连接；
第二连接器，其对上述第二电路基板与上述第三电路基板之间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成，
上述第三电路基板以在该第三电路基板与上述金属板之间夹持上述多个槽口的方式配置，并且，在上述第三电路基板的位于上述多个槽口的开口侧的一边上并列设置上述多个网络电缆插口。
另外，根据本发明的另一方案，浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，上述冷却装置具有：具有由底壁及侧壁形成的开放空间的冷却槽；通过在上述冷却槽内设置多个内部隔壁来分割上述开放空间而形成的被排列的上述多个收纳部；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，
上述电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；
分别安装于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的一个以上的基板组；以及
多个槽口，其设于上述一个以上的基板组的上方，并且并列地安装于上述金属板，在多个槽口的各个中收纳电源单元，
各基板组具有：
多个第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对多个上述处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括多个上述处理器及上述主存储器安装用的多个插口及上述处理器间相互连接用组件；
第三电路基板，其具有与上述多个第一电路基板的各个对应的多个网络控制芯片及多个网络电缆插口；
第一连接器，其对上述多个第一电路基板的各个及上述第二电路基板之间进行电连接；
第二连接器，其对上述第二电路基板与上述第三电路基板之间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成，
上述第三电路基板以在该第三电路基板与上述金属板之间夹持上述多个槽口的方式配置，并且，在上述第三电路基板的位于上述多个槽口的开口侧的一边上并列设置上述多个网络电缆插口。
另外，在本发明的另一方案的电子设备的优选的实施方式中，还具有保持上述间隙的多个衬垫和多个螺钉，
上述多个螺钉的各个可以贯通上述第一电路基板、上述第二电路基板及上述多个衬垫的各个并固定。
在本发明的另一方案的电子设备的优选的实施方式中，上述电子设备在分别将上述一个以上的基板组安装于上述金属板的上述第一面及第二面时，上述金属板及上述基板组的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。上述结合体的外形例如是长方体。
另外，根据本发明的又一方案，浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，
上述电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；
分别配置于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的多个存储器；
以及背平面，其具有用于对上述多个存储器的各个进行电连接的多个连接器，相对于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面正交地安装，
上述金属板包括主部件和副部件，
上述主部件具有多个切开处，该多个切开处用于将支撑上述多个存储器的多个支撑板固定于该主部件，在宽度方向上形成，
上述副部件具有多个卡爪，该多个卡爪分别***形成于上述背平面的多个切口，并且固定于上述主部件，
在上述多个支撑板上形成有供冷却液通过的孔。
另外，根据本发明的又一方案，浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个，上述冷却装置具有：具有由底壁及侧壁形成的开放空间的冷却槽；通过在上述冷却槽内设置多个内部隔壁来分割上述开放空间而形成的被排列的上述多个收纳部；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，
上述电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；
分别配置于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的多个存储器；
以及背平面，其具有用于对上述多个存储器的各个进行电连接的多个连接器，相对于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面正交地安装，
上述金属板包括主部件和副部件，
上述主部件具有多个切开处，该多个切开处用于将支撑上述多个存储器的多个支撑板固定于该主部件，在宽度方向上形成，
上述副部件具有多个卡爪，该多个卡爪分别***形成于上述背平面的多个切口，并且固定于上述主部件，
在上述多个支撑板上形成有供冷却液通过的孔。
在本发明的另一方案的电子设备的优选的实施方式中，上述电子设备还包括安装于上述金属板的上述第一面及上述第二面的至少一个面的一个以上的基板组，
上述一个以上的基板组具有：
一个以上的第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对上述多个处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括上述多个处理器及上述主存储器安装用的多个插口及上述处理器间相互连接用组件；
连接器，其对上述一个以上的第一电路基板与上述第二电路基板间进行电连接；
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成。
在本发明的又一方案的电子设备的优选的实施方式中，还具有保持上述间隙的多个衬垫和多个螺钉，
上述多个螺钉的各个可以贯通上述第一电路基板、上述第二电路基板及上述多个衬垫的各个并固定。
本发明的又一方案的电子设备的优选的实施方式中，上述电子设备还包括多个槽口，该多个槽口设于上述一个以上的基板组的上方，并且并列地安装于上述金属板，在该多个槽口的各个中收纳电源单元，
上述一个以上的基板组还具有与上述多个第一电路基板的各个对应的多个网络控制芯片及多个网络电缆插口的第三电路基板，
上述第三电路基板以在该第三电路基板与上述金属板之间夹持上述多个槽口的方式配置，并且，在上述第三电路基板的位于上述多个槽口的开口侧的一边上并列地设置上述多个网络电缆插口。
在本发明的又一方案的电子设备的优选的实施方式中，上述电子设备在将上述多个存储器及上述背平面安装于上述金属板时，上述金属板、上述多个存储器及上述背平面的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。上述结合体的外形例如是长方体。
另外，根据本发明的又一方案中，将种类不同的多种电子设备浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接冷却的冷却***包括：冷却装置，其具有冷却槽，该冷却槽具有由底壁及侧壁形成的开放空间；通过在上述冷却槽内设置多个内部隔壁来分割上述开放空间而形成的被排列的多个收纳部；以及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；
种类不同的多个电子设备，其包括以利用多个处理器进行的运算为主体的一个以上的第一电子设备和以利用多个存储器进行的存储为主体的一个以上的第二电子设备，
将一个以上的任意数量的上述第一电子设备和一个以上的任意的数量的上述第二电子设备分别收纳于上述冷却装置的多个收纳部，构成具有期望的计算容量及期望的存储容量的计算机。
另外，在本发明的又一方案的冷却***的优选的实施方式中，上述第一电子设备包括：
第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对上述多个处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括上述多个处理器及上述主存储器安装用的多个插口及上述处理器间相互连接用组件；
连接器，其对上述一个以上的第一电路基板与上述第二电路基板间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成。
在本发明的又一方案的冷却***的优选的实施方式中，上述第一电子设备在分别将上述一个以上的基板组安装于上述金属板的上述第一面及第二面时，上述金属板及上述基板组的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。上述结合体的外形例如是长方体。
另外，在本发明的又一方案的冷却***的优选的实施方式中，
上述第二电子设备包括：
由设于上述收纳部的一对板***保持的金属板；
分别配置于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面的多个存储器；
以及背平面，其具有用于对上述多个存储器的各个进行电连接的多个连接器，相对于上述金属板的第一面及与上述第一面相反侧的第二面正交地安装，
上述金属板包括主部件和副部件，
上述主部件具有多个切开处，该多个切开处用于将支撑上述多个存储器的多个支撑板固定于该主部件，在宽度方向上形成，
上述副部件具有分别***形成于上述背平面的多个切口，并且固定于上述主部件的多个卡爪，
在上述多个支撑板上形成有供冷却液通过的孔。
在本发明的又一方案的冷却***的优选的实施方式中，上述第二电子设备在分别将上述多个存储器及上述背平面安装于上述金属板时，上述金属板、上述多个存储器及上述背平面的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。上述结合体的外形例如是长方体。
另外，本说明书中的具有“开放空间”的冷却槽还包括具有与不损坏电子设备的维护性的程度的简单的密封结构的冷却槽。例如，在冷却槽的开口部能设置用于关闭冷却槽的开放空间的顶板的结构、能通过垫圈等能装卸地安装顶板的结构可以说是简单的密封结构。
上述的本发明的目的及优点及其他目的及优点通过以下的实施方式的说明更明确地理解。另外，以下记述的实施方式是示例，本发明并未限定于此。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的电子设备的主视图。
图2是本发明的一实施方式的电子设备的侧视图。
图3是本发明的一实施方式的电子设备的俯视图。
图4是本发明的另一实施方式的电子设备的立体图。
图5是本发明的另一实施方式的电子设备的局部组装图。
图6是表示浸液冷却装置的整体结构的立体图。
图7是浸液冷却装置的纵向剖视图。
图8是浸液冷却装置的俯视图。
图9是表示浸液冷却装置的主要部分结构的立体图。
图10是表示浸液冷却装置的主要部分结构的横向剖视图。
图11是表示浸液冷却装置的吊起机构的一例的纵向剖视图。
图12是表示本发明的冷却***的结构的示意图。
具体实施方式
下面，基于附图详细地说明本发明的电子设备的优选的实施方式。
首先，参照图1～图3说明本发明的一实施方式的电子设备100。图1是本发明的一实施方式的电子设备100的主视图，图2是侧视图，图3是俯视图。电子设备100是浸渍在后述的冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备，构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个。电子设备100包括由设在后述的收纳部的后述的一对板***保持的金属板110、分别安装于金属板110的第一面及与第一面相反侧的第二面的一个基板组120。
在图示的例子中，各基板组120是四个第一电路基板121，第一电路基板121分别具有用于将两个处理器124及16个主存储器125安装于基板的一面的多个插口126a、126b和对两个处理器间进行相互连接的组件(未图示)。另外，第一电路基板121的数量、处理器124的数量以及主存储器125的数量只不过是示例，只要是多个即可。另外，处理器间相互连接用组件例如可以是因特尔公司的QPI(QuickPath Interconnect)。
基板组120还包括具有辅助板组件(未图示)的第二电路基板122。在此，辅助板组件至少包括用于控制主存储器125的芯片套件(未图示)，但不包括用于安装2个处理器124及16个主存储器125的插口126a、126b以及处理器间相互连接用组件(未图示)。辅助板组件可以包括PCI Express支线以及支线开关单元。
第二电路基板122具有对第一电路基板121与第二电路基板122之间进行电连接的第一连接器131和由第一电路基板121的与上述一面相反侧的面和与该相反侧的面对置的第二电路基板122的一面的间隙形成的流动通道112。基板组120具有保持该间隙的多个衬垫128和多个螺钉129。多个螺钉129的各个贯通第一电路基板121、第二电路基板122及多个衬垫128的各个并固定。
能将这样构成的、搭载了处理器124及主存储器125的第一电路基板121安装于第二电路基板122，另外，能从第二电路基板122卸下。由此，能与包括辅助板组件的第二电路基板122独立地对包括处理器124及主存储器125的第一电路基板121进行调整、检查、修理、更换、增设等，因此能格外地提高维护性。
除此之外，在包括辅助板组件的第二电路基板122具有处理器间相互连接用组件的情况下，由于第一电路基板121与第二电路基板122间的通信，存在信号品质劣化，并且速度下降之类的问题，但在本实施方式中，由于第一电路基板121具有处理器间相互连接用组件，因此能有效地避免这种问题。
另外，通过在第一电路基板121与第二电路基板122间具有流动通道112，在该流动通道112中流通的冷却液从搭载了处理器的第一电路基板121的背面快速且有效地夺取热量，因此，提高了冷却效率。
电子设备100可以具有在分别将一个基板组120安装于金属板110的第一面及第二面时，金属板110及两个基板组120的结合体与后述的冷却装置的各收纳部的内部形状相似的外形。结合体的外形如图所示，例如是长方体。
在图示的例子中，基板组120的各个具有第三电路基板123，第三电路基板123具有与4个第一电路基板121的各个对应的四个网络控制芯片(未图示)以及8个网络电缆插口136。另外，第二电路基板122与第三电路基板123之间由第二连接器132电连接。
在图示的例子中，在基板组120的各个的上方，在金属板110的第一面及与第一面相反侧的第二面，分别将两个槽口134并列地安装于金属板110。并且，如图3所示，构成为能在四个槽口134的各个中收纳电源单元135。通过第三电路基板123利用贯通两个衬垫138和第二电路基板122的螺钉139固定于金属板110，第三电路基板123在该第三电路基板123与金属板110之间夹持两个并列的槽口134。并且，在第三电路基板123的、位于两个槽口134的开口侧的一边上并列地设置8个网络电缆插口136。
另外，在各槽口的底部设置有电连接电源单元135和第二电路基板122的第三连接器133的插口。另外，在各槽口的底部，为了从电源单元135迅速且有效地夺取热量，形成有供冷却液流通的三个底部孔137。
这样，能通过具有与四个第一电路基板121的各个对应的四个网络控制芯片(未图示)且在一边上并列地设置8个网络电缆插口136的第三电路基板123和金属板110的组合，在该第三电路基板123与金属板110之间，在网络电缆插口136不会成为障碍的位置配置电源单元135用的两个槽口134。以往，作为CPU单元的第一电路基板121的数量越多，网络电缆插口越增加，因此，难以确保设置两个以上电源单元135的空间，但通过采用本实施方式的配置关系，能消除该问题。即，能在每个基板组120上具有电源单元135的冗长性。
接着，参照图4～图5说明本发明的另一实施方式的电子设备300。图4是本发明的另一实施方式的电子设备300的立体图，图5是局部组装图。电子设备300是浸渍在后述的冷却装置内的冷却液中并直接被冷却的电子设备，能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个。
电子设备300具有由设于后述的收纳部的一对板***保持的金属板310和分别配置于金属板310的第一面及与第一面相反侧的第二面的多个HDD(Hard Disk Drive)351。在图示的例子中，在第一面配置6个HDD351，在第二面配置20个HDD351。另外，在第二面配置24个SSD(Solid State Drive)352。这些HDD351及SSD352相当于多个存储器。
另外，电子设备300与图1至图3所示的电子设备100相同，具有一个以上的基板组320，基板组320包括第一电路基板321、第二电路基板322、第三电路基板323。第一电路基板321、第二电路基板322、第三电路基板323的结构与图1至3所示的电子设备100的第一电路基板121、第二电路基板122、第三电路基板123的结构相同，处理器324、主存储器325、插口326a、326b、电源单元335以及网络电缆插口336的结构也相同，因此省略在此的详细的说明。
在本实施方式中，实现多个存储器的高密度安装方面的特征的一个为具有用于对多个存储器的各个进行电连接的多个存储器连接360的金属板310的结构和与金属板310的第一面及与第一面相反侧的第二面正交地安装的背平面340的结构，该一个特征如图5所示。
首先，金属板310包括主部件311和副部件312。主部件311具有用于将支撑多个存储器的多个支撑板、即HDD支撑板315固定于该主部件311的、在宽度方向上形成的多个切开处313。另一方面，副部件312具有多个卡爪314，该卡爪314分别***形成于背平面340的多个切口341，并且固定于主部件311。在多个支撑板中的HDD支撑板315、316形成供冷却液通过的孔。另外，在图示的例子中，HDD支撑板315是4张，能配置5×3＝15个HDD351。另外，HDD支撑板316是3张，能配置3×3＝9个HDD351。另外，HDD支撑板317是两张，能配置1×2＝2个HDD351。另一方面，SSD支撑板318、319能通过这些和未图示的部件的组合，配置6×4＝24个SSD352。
另外，在将多个存储器(HDD351、SSD352)、背平面340、基板组320安装于金属板310时，金属板310、多个存储器、背平面340及基板组320的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。结合体的外形如图4所示，可以是长方体。
接着，基于附图详细地说明用于将以上说明的本发明的一实施方式的电子设备100、另一实施方式的电子设备300浸渍在冷却液中并直接冷却的浸液冷却装置的优选的实施方式。在本实施方式的说明中，说明将电子设备100收纳于合计16单元、冷却槽被分割的收纳部并冷却的高密度浸液冷却装置的结构。另外，这是示例，高密度浸液冷却装置中的电子设备的单元数是任意的，并未对能用于本发明的电子设备的结构进行任何限定。另外，如后所述，未限于收纳一种电子设备的情况，例如也可以将包括电子设备100和电子设备300的种类不同的多个电子设备收纳于冷却槽内的多个收纳部。
参照图6～图11，一实施方式的浸液冷却装置1具有冷却槽10，通过冷却槽10的底壁11及侧壁12形成开放空间10a。通过在冷却槽10内沿横向设置内部隔壁13a、13b、13c、13d、13e，均等地将开放空间10a分为4份，形成排列的4个收纳部14a、14b、14c、14d。在本实施方式中，能将具有冷却槽10的开放空间10a的纵向长度的大约1/4的宽度的纵长的电子设备100每4单元、共计16单元收纳于收纳部14a、14b、14c、14d，能高密度地收纳。
在冷却槽10的侧壁12的外周设置有外壳12a。在冷却槽10的正面侧的侧壁12与外壳12a之间形成空间，能将用于关闭冷却槽10的开放空间10a的顶板10b收纳于该空间。在浸液冷却装置1的维护作业时，预先将顶板10b收纳于该空间内，在运用浸液冷却装置1时，将顶板10b从该空间拉出，通过放置于冷却槽10的开口部，能关闭开放空间10a。
在冷却槽10中放入用于对浸渍电子设备100的整体充分的量的冷却液(未图示)至液面(未图示)。作为冷却液，能适当地使用作为3M公司的商品名“(氟化液(3M公司的商标、以下相同)FC-72”(沸点56℃)、“氟化液FC-770”(沸点95℃)、“氟化液FC-3283”(沸点128℃)、“氟化液FC-40”(沸点155氟化液)、“氟化液FC-43”(沸点174℃)已知的、由完全氟化物(全氟化合物)构成的氟素类惰性液体，但并未限定于此。另外，氟化液(フロリナート)FC-40、FC-43的沸点比150℃高，极其难以蒸发，因此，在将任一个用于冷却液的情况下，均能长期间保持冷却槽10内的液面的高度，是有利的。
在冷却槽10的底壁11下设置有在两端具有冷却液的入口15的多个流入头16和在两端具有冷却液的出口18的多个流出头17。这些流入头16及流出头17相对于冷却槽10的底壁11在横向互相错开地设置。
内部隔壁13a、13b、13c、13d、13e的各个包括通过底部开口150并贯通底壁11且延伸至冷却液的液面附近的多个流入管160及多个流出管170、用于保持电子设备100具有的金属板110的边缘部的多个板***130。在本实施方式中，流入管160及流出管170通过支撑衬垫互相错位地位于将一端固定于底壁11的多个板***130的左右。在收纳部14a、14b、14c、14d的各个中，形成于在冷却槽10内沿纵向对置的一对板***130的凹部从两侧机械地保持电子设备100具有的金属板110的边缘部。为了该目的，可以在金属板110的边缘部以适合于形成于板***130的凹部的宽度的方式安装棒状的支撑件。
流入管160及流出管170作为一例具有矩形剖面。在各个流入管160上，沿流入管160的长度方向形成多个作为流入开口116的小孔。同样，在各个流出管170上，沿流出管170的长度方向作为流出开口117形成有多个小孔。另外，这些多个流入开口116形成于流入管160的表面及背面双方，同样，多个流出开口117形成于流出管170的表面及背面双方。
除此之外，在收纳部14a、14b、14c、14d的底部，作为其他流入开口116及流出开口117形成有多个贯通底壁11的其他小孔。另外，在冷却槽10的侧壁12中的背面侧的侧壁12的上部还形成有其他的流出开口127。形成于该背面侧的侧壁12的流出开口127相当于形成于冷却液的液面附近的流出开口。
在本实施方式中，关于在浸液冷却装置1的使用时，冷却液如何流通简单地进行说明。从两端的入口15供给到流入头16的冷的冷却液的一部分从形成于收纳部14a、14b、14c、14d的底部的多个流入开口116排出，剩余的部分通过底部开口150供给到流入管160内。并且，供给到流入管160内的冷却液从形成于流入管160的多个流入开口116排出。
从收纳于收纳部14a、14b、14c、14d的电子设备100夺取热量并变暖的冷却液在冷却槽10的背面侧的侧壁12通过形成于液面附近的流出开口127，向冷却槽10外流出。变暖的冷却液的一部分从形成于收纳部14a、14b、14c、14d的底部的多个流出开口117被吸引到流出头17内，同时，通过形成于流出管170的多个流出开口117和底部开口150被吸引到流出头17内。并且，被吸引到流出头17内的冷却液通过出口18向冷却槽10外流。
通过冷却液的流入开口116形成于各收纳部14a、14b、14c、14d的底部或侧面，流出开口127形成于冷却液的液面附近，防止由于高密度地收纳的电子设备100而变暖的冷却液在各收纳部14a、14b、14c、14d内滞留，提高冷却效率。尤其在多个板***130的左右，形成有流入开口116的流入管160及形成有流出开口117的流出管170隔着支撑衬垫140互相错开的结构能进一步提高冷却液的滞留防止作用，因此是有利的。
接着，参照附图详细地说明用于将高密度地收纳在冷却槽10内的纵长的电子设备100从收纳部14a、14b、14c、14d提起、以及落到收纳部14a、14b、14c、14d的吊起结构。
吊起机构20具有用于将电子设备100从收纳部14a、14b、14c、14d提起以及下落到收纳部14a、14b、14c、14d内的臂22。另外，吊起机构20包括塔21和滑动机构23，该塔具备用于使臂22上升及下降的导向件218及驱动源213，滑动机构安装于冷却槽10，在位于开放空间10a上的水平面上相对于冷却槽10能移动地支撑塔21。由于将滑动机构23直接安装于冷却槽10，因此在冷却槽10的设置面的周围不需要设置场所。另外，由于利用塔21具备的导向件218及驱动源213，臂22上升及下降，因此，在升降操作中臂不会前后左右振动，能安全地吊起或放下高密度地收纳于冷却槽内的电子设备。
在本实施方式中，塔21包括使伺服马达等驱动源213的轴旋转的速度减速的减速机214、用于将减速机214的轴的旋转运动变换为与减速机24的轴正交的轴的旋转运动的齿轮215、一对同步滑轮216和同步带217。臂22的托架222的一方通过导向辊219被在垂直方向(Z方向)上设置的导向件218能移动地支撑。另外，臂22的托架222的另一方通过皮带支架220固定于同步带217。另外，齿轮215的轴及同步滑轮216的轴由轴承支架223旋转自如地保持。
在本实施方式中，滑动机构23包括设在位于冷却槽10的宽度方向的一对侧壁12的上端的一对纵向导轨24、在一对纵向导轨24上能移动地被支撑的可动基体25以及设在可动基体25上的一对横向导轨26，塔21在一对横向导轨26上能移动地支撑。具体地说，通过安装于可动基体25的下部的多个导向辊251在一对纵向导轨24上滑动，能使塔21在纵向(Y方向)上移动。另外，通过安装于塔21的底部的固定基体211上的多个导向辊251在一对横向导轨26上滑动，能使塔21在横向(X方向)上移动。
在图示的例子中，使用用于将一对纵向导轨24设置在冷却槽10的侧壁12的上端的一对支撑件28。支撑件28以支撑件28的一端位于以与塔21的纵向长度实质上相等的长度向冷却槽10的后方突出的位置的方式固定于侧壁12的上端。在该突出的一对支撑件28上也设置一对纵向导轨24。由此，一对纵向导轨24具有使可动基体25位于从冷却槽10的开放空间10a上离开的后方的行驶区域。这是为了，能从最靠近冷却槽10的背面侧的侧壁12的收纳部14a提起电子设备100以及下落到收纳部14a内。另外，一对支撑件28及一对纵向导轨24以在将顶板10b放置于冷却槽10的开口部时，位于顶板10b的宽度外的方式设置。在通过顶板10b关闭开放空间10a时，这些支撑件28及纵向导轨24不会成为障碍。
设置在一对纵向导轨24的两端附近的限制器27用于在位于开放空间10a上的水平面上限制塔21在冷却槽10的纵向(Y方向)移动的范围。尤其设在一对横向导轨26的两端附近的限制器27用于以塔21在冷却槽10的宽度方向(X方向)移动的范围至少实质上不会超过开放空间10a的宽度的方式限制塔21移动。由此，在塔21在冷却槽10的宽度方向移动时，能防止塔21的固定基体211或外壳212超过冷却槽10的宽度而突出，即使通过较密地配置多个浸液冷却装置，相邻的浸液冷却装置的吊起机构的动作范围也不会互相受到影响。
关于如上那样构成的吊起机构20的动作进行说明。把持安装于塔21的肋的把手使塔21水平移动，臂22在位于作为吊起对象的电子设备100具有的金属板110的正上方处停止。操作控制器(未图示)来驱动塔21的驱动源213，将驱动源213的轴的旋转通过齿轮215传递到同步滑轮216，使臂22下降至最下部。在该状态下，将安装于臂22的下部的一对悬吊金属件221的前端连结于形成于电子设备100具有的金属板110的上端的一对孔。接着，对控制器(未图示)进行操作，将塔21的驱动源213的轴的逆向的旋转传递到同步滑轮216，使臂22上升。电子设备100在利用悬吊金属件221被臂22吊下的状态下，以金属板110在板***130内滑动的方式被提起。在使臂22上升到最上部时，在电子设备100从收纳部14a、14b、14c、14d的板***130完全拔出的状态下，成为吊下的状态。在该状态下，如果有需要，能使塔21水平移动，进行电子设备100的维护作业。若结束了维护作业，则再次操作控制器(未图示)，使电子设备100下降到收纳部14a、14b、14c、14d内，能返回原来的位置。
另一方面，在操作控制器(未图示)，使臂22上升或下降的途中，通过停止塔21的驱动源213的驱动，也能在塔21的垂直方向的任意的高度使臂22静止。此时，为电子设备100在未从收纳部14a、14b、14c、14d的板***130完全拔出并被保持的状态下吊下到期望的高度的状态。在该状态下，也能进行电子设备100的维护作业。减速机214有助于防止在包括在该塔21的垂直方向的任意的高度的臂的静止状态的电子设备100的吊下状态下，施加在臂22上的下方向的负荷使同步滑轮216及驱动源213的轴无意识旋转的情况。
在上述一实施方式中，说明了具有单一的冷却槽的例子，但也可以具有在横向配置的多个邻接的冷却槽。在该情况下，可以至少一个吊起机构在多个邻接的冷却槽中共通地使用。具体地说，至少一个吊起机构包括：塔，具备用于使臂上升及下降的导向件及驱动源；滑动机构，安装于邻接的冷却槽，相对于邻接的冷却槽在位于开放空间上的水平面上能移动地支撑塔；限制器，以塔在邻接的冷却槽的宽度方向移动的范围实质上不会超过形成邻接的冷却槽的邻接的开放空间的多个侧壁中的、在横向最离开的侧壁间的距离的方式限制塔的移动。
在具有沿横向配置的多个邻接的冷却槽的情况下，滑动机构包括设于位于各冷却槽的宽度方向的一对侧壁的上端的一对纵向导轨、在一对纵向导轨上能移动地被支撑的可动基体、设在可动基体上的一对横向导轨，塔能在一对横向导轨上移动地被支撑。可动基体的宽度可以是与一个冷却槽的宽度实质上相同的宽度或遍及多个邻接的冷却槽的宽度的任一个。在可动基体具有与一个冷却槽的宽度实质上相同的宽度的情况下，能利用适当的连结机构连结地构成邻接的冷却槽中的一方的冷却槽的一对横向导轨和另一方的冷却槽中的一对横向导轨。由此，能使位于一方的一对横向导轨上的塔在另一方的一对横向导轨上移动，能在多个邻接的冷却槽间共用一个塔。在可动基体的宽度具有遍及多个邻接的冷却槽的宽度的情况下，能使一对横向导轨的长度为遍及多个邻接的冷却槽的宽度，因此不需要用于连结上述一对横向导轨的连结机构。
在上述一实施方式中，说明了以人力进行在水平面上的塔21的移动的例子，但也可以通过在吊起机构上追加用于使可动基体25在纵向导轨24上行驶的其他驱动源、用于使包括固定基体211的塔21在横向导轨26上行驶的另一个其他驱动源，操作控制器(未图示)来进行塔21的移动。作为这些其他驱动源，可以使用例如伺服马达等电动式的驱动源。
在追加电动式的驱动源进行在水平面上的塔21的移动的情况下，上述一实施方式的限制塔21的移动的限制器可以从用于物理地阻止塔21移动的机械式的限制器27替换为利用软件的移动限制机构。因此，在本说明书中，限制器包括机械式的限制器和利用软件的移动限制机构双方。
根据上述一实施方式的浸液冷却装置，在冷却槽的设置面的周围不需要设置场所，并且能稳定地吊起或吊下高密度地收纳于冷却槽内的电子设备。除此之外，即使通过较密地配置多个浸液冷却装置，相邻的浸液冷却装置的吊起机构的动作范围也不会互相受到影响。
在本实施方式中，如上所述，未限于收纳一种电子设备的情况，例如可以将包括电子设备100和电子设备300的种类不同的多个电子设备收纳于冷却槽内的多个收纳部。换言之，为下述冷却***：包括具有以利用多个处理器进行的运算为主体的一个以上的第一电子设备、以利用多个存储器进行的存储为主体的一个以上的第二电子设备的、种类不同的多个电子设备，将一个以上的任意数量的第一电子设备和一个以上的任意的数量的第二电子设备分别收纳于冷却装置的多个收纳部，构成具有期望的计算容量及期望的存储容量的计算机。如图12的示意图所示，冷却***2在浸液冷却装置1具有的16处收纳部中、(a)在3处收纳部收纳两个电子设备100和一个电子设备300而构成计算机。(b)在9处收纳部收纳6个电子设备100和3个电子设备300而构成计算机。电子设备100相当于以利用多个处理器进行的运算为主体的第一电子设备，电子设备300相当于以利用多个存储器进行的存储为主体的第二电子设备。
这样，因为适当组合第一电子设备和第二电子设备，构成具有期望的计算容量及期望的存储容量的计算机，因此能提供能设备构成(Configurable)冷却***。
产业上的可利用性
本发明能广泛应用于以超高密度安装的浸液冷却用的电子设备及将该电子设备浸渍在冷却液中并有效地冷却的浸液冷却***。
符号说明
1—浸液冷却装置，2—冷却***，10—冷却槽，10a—开放空间，10b—顶板，11—底壁，12—侧壁，12a—外壳，100、300—电子设备，110、310—金属板，111—悬吊金属件，112—流动通道，120、320—基板组，121、321—第一电路基板，122、322—第二电路基板，123、323—第三电路基板，124、324—处理器，124、325—主存储器，126a、126b、326a、326b—插口，128、328—衬垫，129、139—螺钉，130—板***，131—第一连接器，132—第二连接器，133—第三连接器，134—槽口，135、335—电源单元，136、336—网络电缆插口，137—底部孔，140—支撑衬垫，13a、13b、13c、13d、13e—内部隔壁，14a、14b、14c、14d—收纳部，15—入口，150—底部开口，16—流入头，116—流入开口，160—流入管，17—流出头，117、127—流出开口，170—流出管，18—出口，20—吊起机构，21—塔，211—固定基体，212—外壳，213—驱动源，214—减速机，215—齿轮，216—同步滑轮，217—同步带，218—导向件，219—导向辊，220—皮带支架，22—臂，221—悬吊金属件，222—托架，223—轴承支架，23—滑动机构，24—纵向导轨(Y方向)，25—可动基体，251—导向辊，26—横向导轨(X方向)，27—限制器，28—支撑件，311—主部件，312—副部件，313—切开处，314—卡爪，315、316、317—HDD支撑板，318、319—SSD支撑板，340—背平面，341—切口，351—HDD，352—SSD，360—存储器连接器。
Claims (5)
1.一种电子设备，其浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却，该电子设备的特征在于，
上述电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个收纳部，
上述电子设备包括：
金属板，其由设于上述收纳部的一对板***保持；
一个以上的基板组，其分别安装于上述金属板的第一面以及与上述第一面相反侧的第二面；以及
多个槽口，其设于上述一个以上的基板组的上方，并且并列地安装于上述金属板，在该多个槽口的各个槽口中收纳电源单元，
各基板组具有：
多个第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对上述多个处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括用于安装上述多个处理器以及上述主存储器的多个插口，以及用于相互连接上述处理器间的组件；
第三电路基板，其具有与上述多个第一电路基板的各个第一电路基板对应的多个网络控制芯片以及多个网络电缆插口；
第一连接器，其对上述多个第一电路基板的各个第一电路基板以及上述第二电路基板之间进行电连接；
第二连接器，其对上述第二电路基板与上述第三电路基板之间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成，
上述第三电路基板以在该第三电路基板与上述金属板之间夹持上述多个槽口的方式配置，并且，在上述第三电路基板的位于上述多个槽口的开口侧的一边上并列设置上述多个网络电缆插口。
2.一种电子设备，其浸渍在冷却装置内的冷却液中并直接被冷却，该电子设备的特征在于，
上述电子设备构成为能收纳于冷却装置的多个收纳部的各个收纳部，
上述冷却装置具有：
具有由底壁以及侧壁形成的开放空间的冷却槽；
通过在上述冷却槽内设置多个内部隔壁来分割上述开放空间而形成的被排列的上述多个收纳部；以及
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，
上述电子设备包括：
金属板，其由设于上述收纳部的一对板***保持；
一个以上的基板组，其分别安装于上述金属板的第一面以及与上述第一面相反侧的第二面；以及
多个槽口，其设于上述一个以上的基板组的上方，并且并列地安装于上述金属板，在多个槽口的各个槽口中收纳电源单元，
各基板组具有：
多个第一电路基板，各个第一电路基板具有用于将多个处理器及主存储器安装于基板的一面的多个插口和对上述多个处理器间进行相互连接的组件；
第二电路基板，其具有辅助板组件，上述辅助板组件至少包括用于控制上述主存储器的芯片套件，但不包括用于安装上述多个处理器以及上述主存储器的多个插口，以及用于相互连接上述处理器间的组件；
第三电路基板，其具有与上述多个第一电路基板的各个第一电路基板对应的多个网络控制芯片以及多个网络电缆插口；
第一连接器，其对上述多个第一电路基板的各个第一电路基板以及上述第二电路基板之间进行电连接；
第二连接器，其对上述第二电路基板与上述第三电路基板之间进行电连接；以及
流动通道，其由上述一个以上的第一电路基板的与上述一面相反侧的面和与上述相反侧的面对置的上述第二电路基板的一面的间隙形成，
上述第三电路基板以在该第三电路基板与上述金属板之间夹持上述多个槽口的方式配置，并且，在上述第三电路基板的位于上述多个槽口的开口侧的一边上并列设置上述多个网络电缆插口。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，
还具有保持上述间隙的多个衬垫和多个螺钉，
上述多个螺钉的各个螺钉贯通上述第一电路基板、上述第二电路基板以及上述多个衬垫的各个衬垫并固定。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，
上述电子设备在将上述一个以上的基板组分别安装于上述金属板的上述第一面以及第二面时，上述金属板以及上述基板组的结合体具有与各收纳部的内部形状相似的外形。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，
上述结合体的外形是长方体。
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