JP5956100B1 - 液浸冷却装置 - Google Patents

Abstract

開放空間１０ａを有する冷却槽１０内に複数の内部隔壁１３ａ〜１３ｄを設けることにより、配列された複数の収納部１４ａ〜１４ｄが形成され、各収納部に少なくとも１つの電子機器１００が収納される。吊り上げ機構２０は、アーム２２を上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワー２１と、冷却槽１０に取り付けられたスライド機構２３と、タワー２１が冷却槽１０の幅方向で移動する範囲が、少なくとも開放空間１０ａの幅を実質的に超えないように、タワー２１の移動を規制するストッパ２７とを含む。スライド機構２３は、タワー２１を、冷却槽１０に対して、開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持する。液浸冷却装置１は、冷却槽１０の設置面の周囲に足場を必要とせず、冷却槽１０内に高密度に収納されている電子機器１００を安全に吊り上げ又は吊り下げることができる。

Description

本発明は電子機器の液浸冷却装置に係り、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、冷却槽内を流通する冷却液に浸漬して冷却する液浸冷却装置において、吊り上げ機構を備えたもの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えいするなどし、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、本発明者は、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装置をすでに開発している。当該装置は、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

液浸冷却装置は、電子機器のメンテナンスのために、液浸ラック等の冷却槽から電子機器を取り出すための吊り上げ機構を必要とする。かかる吊り上げ機構として、従来からクレーン装置が一般に使用されてきた。

しかし、従来の液浸冷却装置においては、クレーン装置を設置し運用するために、冷却槽の設置面の周囲に足場を設けなければならなかった。このため、複数の冷却槽を隣接するように設置することが困難であり、スーパーコンピュータやデータセンターの運用に必要となる床面積が、全冷却槽の設置面積、クレーン装置の足場面積、保守作業のための通路面積を含めて大きくなるという問題がある。さらには、保守作業のための通路面積の一部をクレーン装置の足場面積が占めることにより、保守作業の安全性や冷却槽へのアクセス性が低下するという問題がある。

省スペースを実現する方法の一つとして、液浸冷却装置に吊り上げ機構が直接取り付けられる構成が考えられる。しかし、例えば、本発明者が開発した液浸冷却装置においては、複数の電子機器が冷却槽内に高密度に収納されているので、電子機器の損傷を防ぎながら安全に電子機器を吊り上げ又は吊り下げるのに適した吊り上げ機構を、開発することが必要である。

加えて、もし省スペースが実現されるときには、複数の液浸冷却装置を例えば横一列に密に配置すること等により、大規模なスーパーコンピュータやデータセンターの構築に必要な床面積を、さらに小さくすることが考えられる。しかし、このような複数の液浸冷却装置の密な配置を実現するためには、隣り合う液浸冷却装置の一方の吊り上げ機構の動作範囲が、他方の吊り上げ機構の動作範囲によって影響を受けないようにすることができる吊り上げ機構を開発することが必要である。

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、冷却槽の設置面の周囲に足場を必要としない、吊り上げ機構を備えた液浸冷却装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、冷却槽内に高密度に収納されている電子機器を安全に吊り上げ又は吊り下げることができる、吊り上げ機構を備えた液浸冷却装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、複数の液浸冷却装置を密に配置することによっても、隣り合う液浸冷却装置の吊り上げ機構の動作範囲が互いに影響を受けないようにすることができる、吊り上げ機構を備えた液浸冷却装置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、複数の電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する液浸冷却装置は、底壁及び側壁によって形成される開放空間を有する冷却槽と、前記冷却槽内に複数の内部隔壁を設けることにより前記開放空間を分割して形成される、配列された複数の収納部であって、各収納部に少なくとも１つの電子機器を収納するための収納部と、前記少なくとも１つの電子機器を前記収納部から持ち上げ、及び前記収納部内に降ろすためのアームを有する、吊り上げ機構と、を有する液浸冷却装置が提供される。当該液浸冷却装置が有する前記吊り上げ機構は、前記アームを上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワーと、前記冷却槽に取り付けられたスライド機構であって、前記タワーを、前記冷却槽に対して、前記開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構と、前記タワーが前記冷却槽の幅方向で移動する範囲が、少なくとも前記開放空間の幅を実質的に超えないように、前記タワーの移動を規制するストッパとを含む。

本発明に係る液浸冷却装置の好ましい実施の形態において、前記スライド機構が、前記冷却槽の幅方向に位置する一対の側壁の上端に設けられた、一対の縦方向レールと、前記一対の縦方向レール上で移動可能に支持された可動ベースと、前記可動ベース上に設けられた、一対の横方向レールとを含み、前記タワーが、前記一対の横方向レール上で移動可能に支持されていてよい。

本発明に係る液浸冷却装置の好ましい実施の形態において、前記吊り上げ機構が、前記アームの上昇、下降、及び前記タワーの垂直方向における任意の高さでの静止を制御するコントローラをさらに含んでよい。

また、本発明に係る液浸冷却装置の好ましい実施の形態において、前記一対の縦方向レールが、前記可動ベースを前記冷却槽の前記開放空間上から外れた後方に位置させるための走行域を有していてよい。

また、本発明に係る液浸冷却装置の好ましい実施の形態において、前記冷却槽が、前記開放空間を閉じるための天板を有し、前記天板が前記冷却槽の開口部に置かれたときに、前記一対の縦方向レールが前記天板の幅の外に位置するように設けられていてよい。

さらに、本発明に係る液浸冷却装置の好ましい実施の形態において、前記冷却槽が、冷却液の流入開口及び流出開口を有し、前記流入開口は、各収納部の底部又は側面に形成され、前記流出開口は、前記冷却液の液面近傍に形成されていてよい。

また、本発明に係る液浸冷却装置の好ましい実施の形態において、前記冷却槽が、冷却液の流入開口及び流出開口を有し、前記複数の内部隔壁の少なくとも１つが、前記底壁を貫通し前記冷却液の液面近傍まで延びる複数の流入管又は複数の流出管と、前記複数の電子機器の各々が有するボードの縁部を保持するための複数のボードリテーナとを含み、前記流入管の各々には、該流入管の長手方向に複数の小孔が、前記流入開口として形成され、前記流出管の各々には、該流出管の長手方向に複数の小孔が、前記流出開口として形成され、前記冷却液の前記液面近傍に、少なくとも１つの流出開口が形成されていてよい。

本発明の他の局面によれば、複数の電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する液浸冷却装置は、横方向に配置された複数の隣接する冷却槽であって、各冷却槽が底壁及び側壁によって形成される開放空間を有する冷却槽と、各冷却槽内に複数の内部隔壁を設けることにより前記開放空間を分割して形成される、配列された複数の収納部であって、各収納部に少なくとも１つの電子機器を収納するための収納部と、前記少なくとも１つの電子機器を前記収納部から持ち上げ、及び前記収納部内に降ろすためのアームを有する、少なくとも１つの吊り上げ機構と、を有する。前記少なくとも１つの吊り上げ機構は、前記アームを上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワーと、前記隣接する冷却槽に取り付けられたスライド機構であって、前記タワーを、前記隣接する冷却槽に対して、前記開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構と、前記タワーが前記隣接する冷却槽の幅方向で移動する範囲が、前記隣接する冷却槽の隣接する開放空間を形成する複数の側壁のうち、横方向に互いに最も離れた側壁間の距離を実質的に超えないように、前記タワーの移動を規制するストッパとを含む。

本発明に係る液浸冷却装置によれば、底壁及び側壁によって形成される開放空間を有する冷却槽内に複数の内部隔壁を設けることにより、開放空間を分割して、配列された複数の収納部が形成される。冷却槽の開放空間の縦方向長さや横方向幅よりも小さい幅（例えば、従来の電子機器の約１／２、１／３、１／４の幅）の縦長の電子機器が、これら収納部に高密度に収納され、これら収納部を流通する冷却液により冷却される。

本発明においては、縦長の電子機器を収納部から持ち上げ、及び収納部内に降ろすためのアームを有する吊り上げ機構を採用している。そして、当該吊り上げ機構は、特に、アームを上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワーと、冷却槽に取り付けられたスライド機構であって、タワーを、冷却槽に対して、開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構と、タワーが冷却槽の幅方向で移動する範囲が、少なくとも開放空間の幅を実質的に超えないように、タワーの移動を規制するストッパとを含む。かかる構成を有する本発明の液浸冷却装置によれば、冷却槽の設置面の周囲に足場が不要でありながら、冷却槽内に高密度に収納されている電子機器を安全に吊り上げ又は吊り下げることができる。加えて、複数の液浸冷却装置を密に配置することによっても、隣り合う液浸冷却装置の吊り上げ機構の動作範囲が互いに影響を受けないようにすることができる。

なお、本明細書における「開放空間」を有する冷却槽には、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ものである。例えば、冷却槽の開口部に、冷却槽の開放空間を閉じるための天板を置くことのできる構造や、パッキン等を介して天板を着脱可能に取り付けることのできる構造は、簡素な密閉構造といえる。

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液浸冷却装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液浸冷却装置の縦方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る液浸冷却装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る液浸冷却装置の要部構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液浸冷却装置の要部構成を示す横方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る液浸冷却装置の吊り上げ機構の一例を示す縦方向断面図である。

以下、本発明に係る液浸冷却装置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。本実施形態の説明では、電子機器として、ＣＰＵ又はＧＰＵからなるプロセッサを搭載したプロセッサボードを複数、ボードの両面に配置した構造の電子機器（１ユニット）を、合計１６ユニット、冷却槽の分割された収納部に収納して冷却する、高密度液浸冷却装置の構成を説明する。なお、これは例示であって、高密度液浸冷却装置における電子機器のユニット数は任意であり、本発明に使用可能な電子機器の構成を何ら限定するものではない。

図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態に係る液浸冷却装置１は冷却槽１０を有し、冷却槽１０の底壁１１及び側壁１２によって開放空間１０ａが形成されている。冷却槽１０内に、横方向に内部隔壁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅを設けることにより、開放空間１０ａが均等に４分割され、配列された４個の収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが形成されている。本実施形態においては、冷却槽１０の開放空間１０ａの縦方向長さの約１／４の幅を有する、縦長の電子機器１００を、収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに４ユニットずつ、合計１６ユニット、高密度に収納することができる。

冷却槽１０の側壁１２の外周には、ケーシング１２ａが設けられている。冷却槽１０の正面側の側壁１２とケーシング１２ａとの間にスペースが形成されており、冷却槽１０の開放空間１０ａを閉じるための天板１０ｂを、このスペースに収納することができる。液浸冷却装置１の保守作業時には、天板１０ｂを当該スペース内に収納しておき、液浸冷却装置１の運用時には、このスペースから天板１０ｂを引き出して、冷却槽１０の開口部に置くことにより、開放空間１０ａを閉じることができる。

冷却槽１０には、電子機器１００の全体を浸漬するのに十分な量の冷却液（図示せず）が液面（図示せず）まで入れられている。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い。なお、フロリナートＦＣ−４０、ＦＣ−４３は、沸点が１５０℃よりも高く、極めて蒸発しにくいため、いずれかを冷却液に使用する場合、冷却槽１０内における液面の高さが長期間に亘って保たれ、有利である。

冷却槽１０の底壁１１の下に、冷却液の入口１５を両端に有する複数の流入ヘッダ１６と、冷却液の出口１８を両端に有する複数の流出ヘッダ１７が設けられている。これら流入ヘッダ１６及び流出ヘッダ１７は、冷却槽１０の底壁１１に対して、横方向に互い違いに配置されている。

内部隔壁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅの各々は、底部開口１５０を通して底壁１１を貫通し、かつ冷却液の液面近傍まで延びる複数の流入管１６０及び複数の流出管１７０と、電子機器１００が有するボード１２０の縁部を保持するための複数のボードリテーナ１３０とを含む。本実施形態においては、底壁１１に一端が固定された複数本のボードリテーナ１３０の左右に、流入管１６０及び流出管１７０が、スペーサ１４０を介して互い違いに位置するよう構成されている。収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの各々において、冷却槽１０内で縦方向に向かい合う一対のボードリテーナ１３０に形成された凹部が、電子機器１００が有するボード１２０の縁部を、両側から機械的に保持する。この目的のために、ボード１２０の縁部には、ボードリテーナ１３０に形成された凹部の幅にフィットするように、棒状のサポートが取り付けられていてよい。

流入管１６０及び流出管１７０は、一例として矩形断面を有する。流入管１６０の各々には、流入管１６０の長手方向に複数の小孔が、流入開口１１６として形成されている。同様に、流出管１７０の各々には、流出管１７０の長手方向に複数の小孔が、流出開口１１７として形成されている。なお、これら複数の流入開口１１６は、流入管１６０の表面及び裏面の両方に形成してあり、同様に、複数の流出開口１１７は、流出管１７０の表面及び裏面の両方に形成してある。

加えて、収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの底部には、底壁１１を貫通する別の複数の小孔が、別の流入開口１１６及び流出開口１１７として形成されている。また、冷却槽１０の側壁１２のうち背面側の側壁１２の上部には、さらに別の流出開口１２７が形成されている。この背面側の側壁１２に形成された流出開口１２７は、冷却液の液面近傍に形成される流出開口に相当する。

本実施形態において、液浸冷却装置１の使用時に冷却液がどのように流通するかについて、簡単に説明する。両端の入口１５から流入ヘッダ１６に供給された、冷えた冷却液の一部は、収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの底部に形成された複数の流入開口１１６から吐出され、残りの部分は、底部開口１５０を通って流入管１６０内に供給される。そして、流入管１６０内に供給された冷却液は、流入管１６０に形成された複数の流入開口１１６から吐出される。

収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに収納された電子機器１００から熱を奪って暖められた冷却液は、冷却槽１０の背面側の側壁１２で、液面近傍に形成された流出開口１２７を通って、冷却槽１０の外に流れる。暖められた冷却液の一部は、収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの底部に形成された複数の流出開口１１７から流出ヘッダ１７内に吸引されると同時に、流出管１７０に形成された複数の流出開口１１７と底部開口１５０を通って流出ヘッダ１７内に吸引される。そして、流出ヘッダ１７内に吸引された冷却液は、出口１８を通って冷却槽１０の外に流れる。

冷却液の流入開口１１６が、各収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの底部又は側面に形成され、流出開口１２７が、冷却液の液面近傍に形成されることにより、高密度に収納された電子機器１００によって暖められた冷却液が、各収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ内で滞留するのを防ぎ、冷却効率が向上する。特に、複数本のボードリテーナ１３０の左右に、流入開口１１６が形成された流入管１６０及び流出開口１１７が形成された流出管１７０が、スペーサ１４０を介して互い違いに位置する構成は、冷却液の滞留防止作用をさらに高めることができるので、有利である。

次に、冷却槽１０内に高密度に収納された縦長の電子機器１００を、収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから持ち上げ、及び収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに降ろすための吊り上げ機構について、図面を参照して詳細に説明する。

吊り上げ機構２０は、電子機器１００を収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから持ち上げ、及び収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ内に降ろすためのアーム２２を有する。また、吊り上げ機構２０は、アーム２２を上昇及び下降させるためのガイド２１８及び駆動源２１３を備えたタワー２１と、冷却槽１０に取り付けられたスライド機構２３であって、タワー２１を、冷却槽１０に対して、開放空間１０ａ上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構２３とを含む。スライド機構２３が冷却槽１０に直接取り付けられるので、冷却槽１０の設置面の周囲に足場を必要としない。また、タワー２１が備えるガイド２１８及び駆動源２１３によって、アーム２２が上昇及び下降するので、昇降操作中にアームが前後左右に振動するようなことがなく、冷却槽内に高密度に収納されている電子機器を安全に吊り上げ又は吊り下げることができる。

本実施形態において、タワー２１は、サーボモータ等の駆動源２１３の軸が回転する速度を減速させる減速機２１４と、減速機２１４の軸の回転運動を、減速機２１４の軸と直交する軸の回転運動に変換するためのギア２１５と、一対のタイミングプーリ２１６と、タイミングベルト２１７とを含む。アーム２２のブラケット２２２の一方が、垂直方向（Ｚ方向）に設置されたガイド２１８に、ガイドローラ２１９を介して、移動可能に支持されている。また、アーム２２のブラケット２２２の他方が、ベルトホルダ２２０によってタイミングベルト２１７に固定されている。なお、ギア２１５の軸及びタイミングプーリ２１６の軸は、ベアリングホルダ２２３によって回転自在に保持されている。

本実施形態において、スライド機構２３は、冷却槽１０の幅方向に位置する一対の側壁１２の上端に設けられた、一対の縦方向レール２４と、一対の縦方向レール２４上で、移動可能に支持された可動ベース２５と、可動ベース２５上に設けられた、一対の横方向レール２６とを含み、タワー２１は、一対の横方向レール２６上で移動可能に支持されている。具体的には、可動ベース２５の下部に取り付けられた複数のガイドローラ２５１が、一対の縦方向レール２４上をスライドすることにより、タワー２１を縦方向（Ｙ方向）に移動させることができる。また、タワー２１の底部の固定ベース２１１に取り付けられた複数のガイドローラ２５１が、一対の横方向レール２６上をスライドすることにより、タワー２１を横方向（Ｘ方向）に移動させることができる。

図示の例では、一対の縦方向レール２４を冷却槽１０の側壁１２の上端に設置するための、一対のサポート２８が使用されている。サポート２８は、サポート２８の一端が、タワー２１の縦方向長さに実質的に等しい長さだけ、冷却槽１０の後方にはみ出して位置するように、側壁１２の上端に固定されている。このはみ出した一対のサポート２８上にも一対の縦方向レール２４が置かれる。これにより、一対の縦方向レール２４は、可動ベース２５を冷却槽１０の開放空間１０ａ上から外れた後方に位置させるための走行域を有する。冷却槽１０の裏面側の側壁１２に最も近い収納部１４ａから電子機器１００を持ち上げ、及び収納部１４ａ内に下ろすことができるようにするためである。また、一対のサポート２８及び一対の縦方向レール２４は、天板１０ｂが冷却槽１０の開口部に置かれたときに、天板１０ｂの幅の外に位置するように設置されている。天板１０ｂにより開放空間１０ａを閉じるときに、これらサポート２８及び縦方向レール２４が障害とならないようにするためである。

一対の縦方向レール２４の両端近傍に設けられたストッパ２７は、開放空間１０ａ上に位置する水平面上で、タワー２１が冷却槽１０の縦方向（Ｙ方向）で移動する範囲を規制するためのものである。特に、一対の横方向レール２６の両端近傍に設けられたストッパ２７は、タワー２１が冷却槽１０の幅方向（Ｘ方向）で移動する範囲が、少なくとも開放空間１０ａの幅を実質的に超えないように、タワー２１の移動を規制するためのものである。これにより、タワー２１が冷却槽１０の幅方向で移動するときに、タワー２１の固定ベース２１１又はハウジング２１２が、冷却槽１０の幅を超えてはみ出すことを防止することができ、複数の液浸冷却装置を密に配置することによっても、隣り合う液浸冷却装置の吊り上げ機構の動作範囲が互いに影響を受けないようにすることができる。

以上のように構成された吊り上げ機構２０の動作について説明する。タワー２１の脇に取り付けられたハンドルを持って、タワー２１を水平移動させ、アーム２２が、吊り上げ対象とする電子機器１００が有するボード１２０の直上に位置するところで停止させる。コントローラ（図示せず）を操作してタワー２１の駆動源２１３を駆動し、駆動源２１３の軸の回転を、ギア２１５を介してタイミングプーリ２１６に伝達し、アーム２２を最下部まで下降させる。この状態で、アーム２２の下部に取り付けられた一対の吊り金具２２１の先端を、電子機器１００が有するボード１２０の上端に形成された一対の孔に連結する。次に、コントローラ（図示せず）を操作して、タワー２１の駆動源２１３の軸の、逆方向の回転を、タイミングプーリ２１６に伝達し、アーム２２を上昇させる。電子機器１００は、吊り金具２２１によってアーム２２に吊り下げられた状態で、ボード１２０がボードリテーナ１３０内でスライドするように持ち上げられる。アーム２２を最上部まで上昇させたとき、電子機器１００が収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのボードリテーナ１３０から完全に抜け出した状態で、吊り下げられた状態となる。この状態で、必要であればタワー２１を水平移動させて、電子機器１００の保守作業を行うことができる。保守作業を終了したら、再びコントローラ（図示せず）を操作して、電子機器１００を収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ内に降ろし、元の位置に戻すことができる。

一方、コントローラ（図示せず）を操作して、アーム２２を上昇又は下降させている途中で、タワー２１の駆動源２１３の駆動を停止させることにより、タワー２１の垂直方向における任意の高さで、アーム２２を静止させることもできる。このとき、電子機器１００が収納部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのボードリテーナ１３０から完全に抜け出さずに保持された状態で、所望の高さまで吊り下げられた状態となる。この状態で、電子機器１００の保守作業を行うこともできる。減速機２１４は、このタワー２１の垂直方向における任意の高さでのアームの静止状態を含む電子機器１００の吊り下げ状態おいて、アーム２２に加わる下方向の荷重が、タイミングプーリ２１６及び駆動源２１３の軸に意図しない回転をさせるのを防ぐのに役立つ。

上記の一実施形態において、単一の冷却槽を有する例を説明したが、横方向に配置された複数の隣接する冷却槽を有してよい。この場合、少なくとも１つの吊り上げ機構が、複数の隣接する冷却槽において共通に使用されてよい。具体的には、少なくとも１つの吊り上げ機構は、アームを上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワーと、隣接する冷却槽に取り付けられたスライド機構であって、タワーを、隣接する冷却槽に対して、開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構と、タワーが隣接する冷却槽の幅方向で移動する範囲が、隣接する冷却槽の隣接する開放空間を形成する複数の側壁のうち、横方向に互いに最も離れた側壁間の距離を実質的に超えないように、タワーの移動を規制するストッパとを含んでよい。

横方向に配置された複数の隣接する冷却槽を有する場合、スライド機構が、各冷却槽の幅方向に位置する一対の側壁の上端に設けられた、一対の縦方向レールと、一対の縦方向レール上で移動可能に支持された可動ベースと、可動ベース上に設けられた、一対の横方向レールとを含み、タワーが、一対の横方向レール上で移動可能に支持されているとよい。可動ベースの幅は、１つの冷却槽の幅と実質的に同じ幅か、複数の隣接する冷却槽に亘る幅のいずれでもよい。可動ベースが１つの冷却槽の幅と実質的に同じ幅を有する場合、隣接する冷却槽のうちの一方の冷却槽における一対の横方向レールと、他方の冷却槽における一対の横方向レールとを、適切な連結手段により連結可能に構成することができる。これにより、一方の一対の横方向レール上にあるタワーを、他方の一対の横方向レール上に移動させることができ、複数の隣接する冷却槽間で、１つのタワーを共用することができる。可動ベースの幅が複数の隣接する冷却槽に亘る幅を有する場合、一対の横方向レールの長さを、複数の隣接する冷却槽に亘る幅とできるので、上記のような一対の横方向レールを連結するための連結手段は不要である。

上記の一実施形態において、水平面上でのタワー２１の移動を人力で行う例を説明したが、縦方向レール２４上で可動ベース２５を走行させるための別の駆動源と、横方向レール２６上で固定ベース２１１を含むタワー２１を走行させるためのもう１つ別の駆動源とを、吊り上げ機構に追加することにより、コントローラ（図示せず）を操作してタワー２１の移動を行うようにしてもよい。これら別の駆動源として、例えばサーボモータ等の電動式の駆動源を使用してよい。

電動式の駆動源を付加して水平面上でのタワー２１の移動を行えるようにする場合、上記の一実施形態におけるタワー２１の移動を規制するストッパは、図示のような、タワー２１の移動を物理的に阻止するための機械式のストッパ２７から、ソフトウェアによる移動規制機構に代替してよい。従って、本明細書においてストッパとは、機械式のストッパとソフトウェアによる移動規制機構の両方を含むものとする。

上記の一実施形態において、電子機器１００として、複数のプロセッサボードをボード１２０の両面に配置する例を説明したが、プロセッサはＣＰＵ又はＧＰＵのいずれか又は両方を含んでよく、また、電子機器１００は、高速メモリ、チップセット、ネットワークユニット、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓバスや、バススイッチユニット、ＳＳＤ、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１００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。ただし、既に述べたように、従来の電子機器の一般的な幅よりも小さい幅（例えば、約１／２、１／３、１／４の幅）の、縦長の電子機器でよいことは勿論である。

以上、要するに、本発明に係る液浸冷却装置によれば、冷却槽の設置面の周囲に足場が不要でありながら、冷却槽内に高密度に収納されている電子機器を安全に吊り上げ又は吊り下げることができる。加えて、複数の液浸冷却装置を密に配置することによっても、隣り合う液浸冷却装置の吊り上げ機構の動作範囲が互いに影響を受けないようにすることができる。

本発明は、冷却液に浸漬して電子機器を効率よく冷却する、液浸冷却装置に広く適用することができる。

１ 液浸冷却装置
１０ 冷却槽
１０ａ 開放空間
１０ｂ 天板
１１ 底壁
１２ 側壁
１２ａ ケーシング
１００ 電子機器
１２０ ボード
１３０ ボードリテーナ
１４０ スペーサ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ 内部隔壁
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 収納部
１５ 入口
１５０ 底部開口
１６ 流入ヘッダ
１１６ 流入開口
１６０ 流入管
１７ 流出ヘッダ
１１７、１２７ 流出開口
１７０ 流出管
１８ 出口
２０ 吊り上げ機構
２１ タワー
２１１ 固定ベース
２１２ ハウジング
２１３ 駆動源
２１４ 減速機
２１５ ギア
２１６ タイミングプーリ
２１７ タイミングベルト
２１８ ガイド
２１９ ガイドローラ
２２０ ベルトホルダ
２２ アーム
２２１ 吊り金具
２２２ ブラケット
２２３ ベアリングホルダ
２３ スライド機構
２４ 縦方向レール（Ｙ方向）
２５ 可動ベース
２５１ ガイドローラ
２６ 横方向レール（Ｘ方向）
２７ ストッパ
２８ サポート

Claims (14)

1. 複数の電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する液浸冷却装置であって、
   底壁及び側壁によって形成される開放空間を有する冷却槽と、
   前記冷却槽内に複数の内部隔壁を設けることにより前記開放空間を分割して形成される、配列された複数の収納部であって、各収納部に少なくとも１つの電子機器を収納するための収納部と、
   前記少なくとも１つの電子機器を前記収納部から持ち上げ、及び前記収納部内に降ろすためのアームを有する、吊り上げ機構と、
   を有し、
   前記吊り上げ機構は、
   前記アームを上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワーと、
   前記冷却槽に取り付けられたスライド機構であって、前記タワーを、前記冷却槽に対して、前記開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構と、
   前記タワーが前記冷却槽の幅方向で移動する範囲が、少なくとも前記開放空間の幅を実質的に超えないように、前記タワーの移動を規制するストッパとを含む、
   液浸冷却装置。
2. 前記スライド機構が、
   前記冷却槽の幅方向に位置する一対の側壁の上端に設けられた、一対の縦方向レールと、
   前記一対の縦方向レール上で移動可能に支持された可動ベースと、
   前記可動ベース上に設けられた、一対の横方向レールとを含み、
   前記タワーが、前記一対の横方向レール上で移動可能に支持されている、
   請求項１に記載の液浸冷却装置。
3. 前記吊り上げ機構が、前記アームの上昇、下降、及び前記タワーの垂直方向における任意の高さでの静止を制御するコントローラをさらに含む、
   請求項１に記載の液浸冷却装置。
4. 前記一対の縦方向レールが、前記可動ベースを前記冷却槽の前記開放空間上から外れた後方に位置させるための走行域を有する、請求項２に記載の液浸冷却装置。
5. 前記冷却槽が、前記開放空間を閉じるための天板を有し、
   前記天板が前記冷却槽の開口部に置かれたときに、前記一対の縦方向レールが前記天板の幅の外に位置するように設けられている、請求項２に記載の液浸冷却装置。
6. 前記冷却槽が、冷却液の流入開口及び流出開口を有し、
   前記流入開口は、各収納部の底部又は側面に形成され、前記流出開口は、前記冷却液の液面近傍に形成されている、
   請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。
7. 前記冷却槽が、冷却液の流入開口及び流出開口を有し、
   前記複数の内部隔壁の少なくとも１つが、前記底壁を貫通し前記冷却液の液面近傍まで延びる複数の流入管又は複数の流出管と、前記複数の電子機器の各々が有するボードの縁部を保持するための複数のボードリテーナとを含み、
   前記流入管の各々には、該流入管の長手方向に複数の小孔が、前記流入開口として形成され、
   前記流出管の各々には、該流出管の長手方向に複数の小孔が、前記流出開口として形成され、
   前記冷却液の前記液面近傍に、少なくとも１つの流出開口が形成されている、
   請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。
8. 複数の電子機器を冷却液中に浸漬して直接冷却する液浸冷却装置であって、
   横方向に配置された複数の隣接する冷却槽であって、各冷却槽が底壁及び側壁によって形成される開放空間を有する冷却槽と、
   各冷却槽内に複数の内部隔壁を設けることにより前記開放空間を分割して形成される、配列された複数の収納部であって、各収納部に少なくとも１つの電子機器を収納するための収納部と、
   前記少なくとも１つの電子機器を前記収納部から持ち上げ、及び前記収納部内に降ろすためのアームを有する、少なくとも１つの吊り上げ機構と、
   を有し、
   前記少なくとも１つの吊り上げ機構は、
   前記アームを上昇及び下降させるためのガイド及び駆動源を備えたタワーと、
   前記隣接する冷却槽に取り付けられたスライド機構であって、前記タワーを、前記隣接する冷却槽に対して、前記開放空間上に位置する水平面上で移動可能に支持するスライド機構と、
   前記タワーが前記隣接する冷却槽の幅方向で移動する範囲が、前記隣接する冷却槽の隣接する開放空間を形成する複数の側壁のうち、横方向に互いに最も離れた側壁間の距離を実質的に超えないように、前記タワーの移動を規制するストッパとを含む、
   液浸冷却装置。
9. 前記スライド機構が、
   前記各冷却槽の幅方向に位置する一対の側壁の上端に設けられた、一対の縦方向レールと、
   前記一対の縦方向レール上で移動可能に支持された可動ベースと、
   前記可動ベース上に設けられた、一対の横方向レールとを含み、
   前記タワーが、前記一対の横方向レール上で移動可能に支持されている、
   請求項８に記載の液浸冷却装置。
10. 前記少なくとも１つの吊り上げ機構が、前記アームの上昇、下降、及び前記タワーの垂直方向における任意の高さでの静止を制御するコントローラをさらに含む、
    請求項８に記載の液浸冷却装置。
11. 前記一対の縦方向レールが、前記可動ベースを前記冷却槽の前記開放空間上から外れた後方に位置させるための走行域を有する、請求項９に記載の液浸冷却装置。
12. 各冷却槽が、前記開放空間を閉じるための天板を有し、
    前記天板が前記冷却槽の開口部に置かれたときに、前記一対の縦方向レールが前記天板の幅の外に位置するように設けられている、請求項９に記載の液浸冷却装置。
13. 各冷却槽が、冷却液の流入開口及び流出開口を有し、
    前記流入開口は、各収納部の底部又は側面に形成され、前記流出開口は、前記冷却液の液面近傍に形成されている、
    請求項８又は９に記載の液浸冷却装置。
14. 各冷却槽が、冷却液の流入開口及び流出開口を有し、
    前記複数の内部隔壁の少なくとも１つが、前記底壁を貫通し前記冷却液の液面近傍まで延びる複数の流入管又は複数の流出管と、前記複数の電子機器の各々が有するボードの縁部を保持するための複数のボードリテーナとを含み、
    前記流入管の各々には、該流入管の長手方向に複数の小孔が、前記流入開口として形成され、
    前記流出管の各々には、該流出管の長手方向に複数の小孔が、前記流出開口として形成され、
    前記冷却液の前記液面近傍に、少なくとも１つの流出開口が形成されている、
    請求項８又は９に記載の液浸冷却装置。

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