特許 6939034 冷却システム、冷却装置、及び電子システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6939034

(24)【登録日】2021年9月6日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】冷却システム、冷却装置、及び電子システム

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20210909BHJP

   F28D 7/00 20060101ALI20210909BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20210909BHJP

   G06F 1/20 20060101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 N

   F28D7/00 Z

   H01L23/46 Z

   G06F1/20 A

   G06F1/20 C

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-74947(P2017-74947)

(22)【出願日】2017年4月5日

(65)【公開番号】特開2018-181923(P2018-181923A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】稲野 聡

(72)【発明者】

【氏名】福田 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】石鍋 稔

(72)【発明者】

【氏名】脇野 有希子

【審査官】 三森 雄介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２４３７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６４１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２１４１４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２８Ｄ ７／００

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｇ０６Ｆ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却装置と、前記冷却装置に接続されるポンプと排熱装置とを有する冷却システムにおいて、
前記冷却装置は、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有し、
前記液浸槽は、
前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通すること
を特徴とする冷却システム。

【請求項2】

前記第２の冷媒槽は、
前記液浸槽に向かう前記第２の冷媒が送出される第２の送出用冷媒管と前記液浸槽に向かう前記第２の冷媒が還流される第２の還流用冷媒管とが貫通することを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

冷却装置と、前記冷却装置に接続されるポンプと排熱装置とを有する冷却システムにおいて、
前記冷却装置は、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有し、
前記第２の冷媒槽は、
前記液浸槽に向かう前記第２の冷媒が送出される第２の送出用冷媒管と前記液浸槽に向かう前記第２の冷媒が還流される第２の還流用冷媒管とが貫通することを特徴とする冷却システム。

【請求項4】

排熱装置とポンプとに接続される冷却装置において、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有し、
前記液浸槽は、
前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通すること
を特徴とする冷却装置。

【請求項5】

排熱装置とポンプとに接続される電子システムにおいて、
発熱する電子装置と、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に前記電子装置を保持するとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有し、
前記液浸槽は、
前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通すること
を特徴とする電子システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却システム、冷却装置、及び電子システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高度情報化社会の到来にともなって、情報通信技術（Information and Communication Technology：ＩＣＴ）を利用した電子装置の重要性がますます増加している。例えばデータセンターでは、室内に多数のラックを設置し、各ラックにそれぞれサーバやストレージ装置等の電子装置を複数収納して、それらの電子装置を一括管理している。

【0003】

ところで、電子装置の高性能化にともない、電子装置の発熱量が増大している。発熱量が大きい電子装置を高密度に実装すると、他の電子装置が排気した高温の空気を吸入することを繰り返すことにより電子装置の温度が許容上限温度を超えてしまい、誤動作や故障又は処理能力の低下の原因となる。そのため、発熱量が大きい電子装置を高密度に実装しても十分に冷却できる冷却方法が要求されている。

【0004】

そのような冷却方法の一つとして、電子装置を液体の冷媒中に浸漬して冷却することが提案されている。以下、この種の冷却方法を、液浸冷却法と呼ぶ。液浸冷却法では、液浸槽内に絶縁性の不活性冷媒（例えば、フッ素化合物又は油等）を入れ、冷媒中に電子装置を浸漬し、冷媒を介して電子装置で発生した熱を屋外の排熱装置（チラー又はクーリングタワー等）まで輸送して、排熱装置から大気中に放散している。以下、絶縁性の不活性冷媒を、単に「不活性冷媒」という。

【0005】

従来から、一次冷媒を入れた液浸槽内に電子部品を実装した基板と冷却板とを浸漬し、基板で発生した熱を一次冷媒及び冷却板を介して二次冷媒に伝達して排熱装置まで輸送する冷却方法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。また、一次冷媒を入れた液浸槽の外面に熱交換器を取り付け、液浸槽内の電子装置で発生した熱を、一次冷媒、熱交換器、及び二次冷媒を介して排熱装置に輸送する冷却システムも提案されている（例えば、特許文献２等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６４−２３９７号公報

【特許文献2】特表２０１６−５０９２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前述したように、液浸冷却法では、電子装置で発生した熱を屋外の排熱装置まで輸送して大気中に放散している。しかし、電子装置の設置場所（室内）と排熱装置の設置場所（屋外）とが離れているため、液浸槽と排熱装置との間を不活性冷媒が循環するようにすると、不活性冷媒の使用量が多くなる。不活性冷媒は通常の冷媒よりも高価であるため、不活性冷媒の使用量が多くなるとシステムの構築コスト及び運用コストが高くなる。

【0008】

例えば特許文献２のように液浸槽の近くに熱交換器を設置して一次冷媒（不活性冷媒）と二次冷媒（例えば水）との間で熱交換を行い、二次冷媒を介して排熱装置まで熱を輸送することで、不活性冷媒の使用量を削減することが考えられる。しかし、その場合は、熱交換器とポンプとが必要になるとともに、それらを設置する場所が必要であり、設備コストが高くなるという問題がある。

【0009】

開示の技術は、従来よりも不活性冷媒の使用量が少なく、且つ設備コストも削減できる冷却システム、冷却装置、及び電子システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

開示の技術の一観点によれば、冷却装置と、前記冷却装置に接続されるポンプと排熱装置とを有する冷却システムにおいて、前記冷却装置は、前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽とを有し、前記液浸槽は、前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通する冷却システムが提供される。

【0011】

開示の技術の他の一観点によれば、排熱装置とポンプとに接続される冷却装置において、前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽とを有し、前記液浸槽は、前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通する冷却装置が提供される。

【0012】

開示の技術の更に他の一観点によれば、排熱装置とポンプとに接続される電子システムにおいて、発熱する電子装置と、前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に前記電子装置を保持するとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽とを有し、前記液浸槽は、前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通する電子システムが提供される。

【発明の効果】

【0013】

上記一観点に係る冷却システム、冷却装置、及び電子システムによれば、不活性冷媒の使用量が少なく、且つ設備コストも削減できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る冷却システムの概要を示す模式図である。

【図2】図２（ａ）は電子システムの上面図、図２（ｂ）は同じくその電子システムの正面図である。

【図3】図３は、同じくその電子システムの側面図である。

【図4】図４（ａ）は冷却装置の上面図、図４（ｂ）は同じくその冷却装置の正面図である。

【図5】図５（ａ）,（ｂ）は、図４（ａ）,（ｂ）から冷却水の流路を削除した図である。

【図6】図６（ａ）,（ｂ）は、図４（ａ）,（ｂ）から不活性冷媒の流路を削除した図である。

【図7】図７（ａ）は電子装置の平面図、図７（ｂ）は同じくその電子装置の側面図である。

【図8】図８は、制御部によるポンプ及び流量調整弁の制御方法を示すフローチャートである。

【図9】図９は、温度差ΔＴとポンプの制御量（回転率）との関係、及び温度差ΔＴと流量調整弁の制御量（開度）との関係を併せて示す図である。

【図10】図１０（ａ）は第２の実施形態に係る電子システムの正面図、図１０（ｂ）は同じくその電子システムの側面図である。

【図11】図１１は、一組の冷却槽及び液浸槽を拡大して示す側面図である。

【図12】図１２（ａ）は電子装置の上面図、図１２（ｂ）は同じくその電子装置の側面図、図１２（ｃ）は電子装置の裏面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

【0016】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る冷却システムの概要を示す模式図である。また、図２（ａ）は電子システムの上面図、図２（ｂ）は同じくその電子システムの正面図、図３は同じくその電子システムの側面図である。更に、図４（ａ）は冷却装置の上面図、図４（ｂ）は同じくその冷却装置の正面図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係る冷却システム１０は、電子システム２５と、排熱装置３０とを有している。

【0018】

また、図２（ａ）,（ｂ）及び図３に示すように、電子システム２５は、冷却装置２６と、冷却装置２６内に配置された電子装置２７とを有している。

【0019】

図５（ａ）,（ｂ）は、図４（ａ）,（ｂ）から冷却水の流路（配管２３ａ，２３ｂ）を削除した図である。また、図６（ａ）,（ｂ）は、図４（ａ）,（ｂ）から不活性冷媒の流路（配管２２ａ，２２ｂ及びポンプ２１）を削除した図である。これらの図４（ａ）,（ｂ）、図５（ａ）,（ｂ）、及び図６（ａ）,（ｂ）を参照して、冷却装置２６の構造について説明する。

【0020】

図４（ａ）,（ｂ）、図５（ａ）,（ｂ）、及び図６（ａ）,（ｂ）に示すように、冷却装置２６は、筐体１１と、筐体１１内に設けられた複数の冷媒槽１２と、同じく筐体１１内に設けられた複数の液浸槽１３とを有する。冷媒槽１２と液浸槽１３とは交互に配置されており、各液浸槽１３はそれぞれ２つの冷媒槽１２に挟まれている。液浸槽１３を挟む２つの冷媒槽１２のうちの一方が第１の冷媒槽であり、他方が第２の冷媒槽である。

【0021】

冷却装置２６の筐体１１は、例えば厚さが５ｍｍのステンレス板により、上側が開放された箱状に形成されている。また、冷媒槽１２と液浸槽１３とは、例えば厚さが０．５ｍｍのステンレス板により仕切られている。

【0022】

冷却装置２６の筐体１１内には、液浸槽１３に不活性冷媒１６を供給する配管２２ａと、液浸槽１３から不活性冷媒１６を回収する配管２２ｂと、冷媒槽１２に冷却水１９を供給する配管２３ａと、冷媒槽１２から冷却水１９を回収する配管２３ｂとが設けられている。これらの配管２２ａ，２２ｂ及び配管２３ａ，２３ｂは筐体１１を貫通している。

【0023】

冷却水１９は第１の冷媒の一例であり、不活性冷媒１６は第２の冷媒の一例である。また、配管２３ａは第１の送出用冷媒管の一例であり、配管２３ｂは第１の還流用冷媒管の一例である。更に、配管２２ａは第２の送出用冷媒管の一例であり、配管２２ｂは第２の還流用冷媒管の一例である。

【0024】

筐体１１内において、配管２２ａ及び配管２３ｂは、筐体１１の一方の側板の近傍に配置されており、配管２２ａは下側に、配管２３ｂは上側に配置されている。また、配管２２ｂ及び配管２３ａは上述の一方の側板に対向する他方の側板の近傍に配置されており、配管２２ｂは上側に、配管２３ａは下側に配置されている。

【0025】

図２（ａ），図５（ａ）中の符号１７ａは配管２２ａに設けられた不活性冷媒１６の噴出口を示し、符号１７ｂは配管２２ｂに設けられた不活性冷媒１６の吸込み口を示している。また、図２（ａ），図６（ａ）中の符号１８ａは配管２３ａに設けられた冷却水１９の噴出口を示し、符号１８ｂは配管２３ｂに設けられた冷却水１９の吸込み口を示している。

【0026】

筐体１１の外壁にはポンプ２１が取り付けられている。図３、及び図４（ａ）中の符号２９は、ポンプ２１を筐体１１に固定するための支持台を示している。ポンプ２１の吐出口（デリバリー）は配管２２ａに接続されており、ポンプ２１の吸引口（サクション）は配管２２ｂに接続されている。

【0027】

このポンプ２１により、配管２２ａ内を通って噴出口１７ａから液浸槽１３内に入り、液浸槽１３内を通流し、吸込み口１７ｂから配管２２ｂ内に入り、配管２２ｂ内を通ってポンプ２１に戻る不活性冷媒１６の流れが形成される。ポンプ２１は、制御部２８（図１参照）により回転数（吐出量）が制御される。

【0028】

なお、本実施形態では、ポンプ２１が液浸槽１３の外壁に取り付けられている。そのため、液浸槽１３とポンプ２１との間の配管長が短く、ポンプ２１にかかる負荷は比較的小さい。従って、ポンプ２１として小型のポンプを使用することができ、設備コスト及び設置スペースの増加を抑えることができる。

【0029】

配管２３ａ，２３ｂは、図１に示すように、屋外に設置された排熱装置３０に接続されている。排熱装置３０はポンプ（図示せず）を有している。このポンプにより、配管２３ａを通って噴出口１８ａから冷媒槽１２内に入り、冷媒槽１２内を通流し、吸い込み口１８ｂから配管２３ｂ内に入り、配管２３ｂを通って排熱装置３０に戻る冷却水１９の流れが形成される。

【0030】

排熱装置３０として、例えば公知のチラー又はクーリングタワーを使用することができる。また、本実施形態では、不活性冷媒１６として、フッ素化合物（例えばフロリナート（商標））又はＰＯＡ（ポリアルファオレフィン）等の油を使用する。

【0031】

図１に示すように、配管２３ａには流量調整弁３１が設けられている。この流量調整弁３１は制御部２８からの信号により開度が制御され、流量調整弁３１の開度により配管２３ａを通る冷却水１９の流量が決定される。また、配管２２ｂには、液浸槽１３から排出される不活性冷媒１６の温度を検出する温度センサ２４が設けられている。この温度センサ２４の出力は制御部２８に伝送される。流量調整弁３１は流量調整部の一例である。

【0032】

制御部２８は、温度センサ２４の出力に応じて、ポンプ２１の回転数と流量調整弁３１の開度とを制御する。制御部２８による流量調整弁３１及びポンプ２１の制御方法については後述する。

【0033】

図４（ａ），（ｂ）に示すように、液浸槽１３の上板１３ａには、電子装置２７を挿入するための開口部１３ｂが設けられている。また、各液浸槽１３には、電子装置２７を液浸槽１３内に挿入するときに電子装置２７の両側を案内する一対のガイドレール１４が垂直に配置されている。更に、液浸槽１３の上板１３ａには、電子装置２７を液浸槽１３に固定するためのねじ穴１５が設けられている。

【0034】

図７（ａ）は電子装置２７の平面図、図７（ｂ）は同じくその電子装置２７の側面図である。

【0035】

図７（ａ）,（ｂ）に示すように、電子装置２７は、基板４１と、基板４１上に搭載されたＣＰＵ４２、メモリ４３、ストレージ４４及び電源ユニット（Power Supply Unit：ＰＳＵ）４５とを有する。また、電子装置２７には、ハンドル４８と、ねじ穴１５に螺合して電子装置２７を液浸槽１３の上板１３ａに固定する固定用ねじ４９と、ガイドレール１４（図４（ａ）参照）に沿って摺動する摺動部材４７とが設けられている。

【0036】

以下、本実施形態に係る冷却システム１０の動作について、図１の模式図を参照して説明する。

【0037】

電子装置２７は、稼働にともなって熱を発生する。電子装置２７で発生した熱は、液浸槽１３内の不活性冷媒１６を介して冷媒槽１２に移動する。熱が冷媒槽１２に移動することにより、電子装置２７の温度は許容上限温度以下に維持される。

【0038】

一方、不活性冷媒１６を介して冷媒槽１２に移動した熱は、冷媒槽１２を通る冷却水１９により排熱装置３０まで輸送され、排熱装置３０から大気中に放散される。これにより、排熱装置３０を通る冷却水１９の温度が低下する。この温度が低下した冷却水１９は、排熱装置３０から配管２３ａを通って冷媒槽１２に移動する。

【0039】

このようにして、本実施形態では、電子装置２７で発生した熱は筐体１１内において液浸槽１３内の不活性冷媒１６を介して冷却槽１２の冷却水１９に移動し、冷却水１９を介して屋外の排熱装置３０まで輸送される。

【0040】

本実施形態では、不活性冷媒１６中に電子装置２７を浸漬するため、発熱量が大きい電子装置であっても効率的に冷却できる。

【0041】

また、本実施形態では、筐体１１から排熱装置３０まで冷却水１９により熱を輸送する。このため、不活性冷媒１６の使用量が少なくてすみ、不活性冷媒１６に要するコストを抑制することができる。

【0042】

更に、本実施形態では、冷却装置２６の筐体１１内で不活性冷媒１６から冷却水１９に熱を移動させるため、熱交換器を別途設ける必要がない。これにより、設備コストを抑制することができる。

【0043】

ところで、本実施形態では、ポンプ２１により、ポンプ２１と液浸槽１３との間で不活性冷媒１６を循環させている。これは、以下の理由による。

【0044】

本実施形態において不活性冷媒１６として使用するフッ素化合物又は油等は、一般的に伝熱係数が低い。そのため、単に液浸槽１３内に貯留した不活性冷媒１６中に電子装置２７を浸漬しただけでは、ＣＰＵ４２（図５（ａ）,（ｂ）参照）で発生した熱がＣＰＵ４２の周囲に滞留してＣＰＵ４２の温度が許容上限温度を超えてしまうおそれがある。ポンプ２１により液浸槽１３内に不活性冷媒１６の流れを強制的に発生させることで、ＣＰＵ４２から発生した熱をＣＰＵ４２の周囲から迅速に移動させて、ＣＰＵ４２の温度を許容上限温度以下に維持することができる。

【0045】

次に、制御部２８によるポンプ２１及び流量調整弁３１の制御について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。

【0046】

まず、ステップＳ１１において、制御部２８は、温度センサ２４の出力に基づき液浸槽１３から排出される不活性冷媒１６の温度を取得する。その後、ステップＳ１２に移行し、制御部２８は不活性冷媒１６の温度と目標温度との温度差ΔＴ（＝目標温度−不活性冷媒１６の温度）を計算する。

【0047】

目標温度とは予め設定された温度であり、任意に設定することができる。但し、目標温度が低すぎるとポンプ１２や排熱装置３０で使用する電気量が多くなり、目標温度が高すぎると電子装置２７の誤動作、故障又は処理能力の低下の原因となる。そのため、目標温度は３５℃以上、且つ４５℃以下に設定することが好ましい。ここでは、目標温度を３５℃に設定したものとする。

【0048】

ステップＳ１２で温度差ΔＴを算出した後、ステップＳ１３に移行し、制御部２８は温度差ΔＴが０又はプラスの値になるか、又はマイナスの値になるかを判定する。ここで、温度差ΔＴが０又はプラスの値になると判定した場合はステップＳ１４に移行し、温度差ΔＴがマイナスの値になると判定した場合はステップＳ１６に移行する。

【0049】

ステップＳ１３からステップＳ１４に移行した場合、すなわち目標温度よりも不活性冷媒１６の温度が低い場合、制御部２８は下記（１）式によりポンプ２１の制御量（回転率）を計算する。但し、ステップＳ１４に移行した場合、流量調整弁２７の制御量は５０％とする。また、温度差ΔＴが１０℃以上の場合、ポンプ２１の制御量は５０％とする。

【0050】

制御量（％）＝５×（−ΔＴ＋１０）＋５０ …（１）
例えば温度差ΔＴが０℃の場合、ポンプ２１の制御量は１００％となる。また、温度差ΔＴが５℃の場合、ポンプ２１の制御量は７５％となる。更に、温度差ΔＴが１０℃又はそれよりも大きい場合、ポンプ２１の制御量は５０％となる。

【0051】

このようにしてステップＳ１４でポンプ２１の制御量を算出した後、ステップＳ１５に移行し、制御部２８は算出した制御量（回転率）となるようにポンプ２１を制御する。その後、ステップＳ１８に移行する。

【0052】

一方、ステップＳ１３からステップＳ１６に移行した場合、すなわち目標温度よりも不活性冷媒１６の温度が高い場合、制御部２８は下記（２）式により流量調整弁２７の制御量（開度）を計算する。但し、ステップＳ１６に移行した場合、ポンプ２１の制御量は１００％とする。また、温度差ΔＴが−１０℃以上の場合、流量調整弁２７の制御量は１００％とする。

【0053】

制御量（％）＝（５×（−ΔＴ））＋５０ …（２）
例えば温度差ΔＴが０℃の場合、流量調整弁２７の制御量は５０％となる。また、温度差ΔＴが−５℃の場合、流量調整弁２７の制御量は７５％となる。更に、温度差ΔＴが−１０℃又はそれ以上の場合、流量調整弁２７の制御量は１００％となる。

【0054】

このようにしてステップＳ１６で流量調整弁２７の制御量を計算した後、ステップＳ１７に移行し、制御部２８は算出した制御量（開度）となるように流量調整弁２７を制御する。その後、ステップＳ１８に移行する。

【0055】

図９に、温度差ΔＴとポンプ２１の制御量（回転率）との関係、及び温度差ΔＴと流量調整弁２７の制御量（開度）との関係を併せて示す。この図９に示すように、温度差ΔＴが０又はプラスの値のときは、流量調整弁２７の開度を５０％とし、ポンプ２１の回転率を制御する。また、温度差ΔＴがマイナスの値のときは、ポンプ２１の回転率を１００％とし、流量調整弁２７の開度を制御する。

【0056】

ステップＳ１５又はステップＳ１７からステップＳ１８に移行すると、制御部２８は所定の時間経過するのを待つ。これは、流量調整弁２７の開度又はポンプ２１の回転率を変更した後に液浸槽１３から排出される不活性冷媒１６の温度が安定するまでに時間がかかるためである。本実施形態では、所定の時間は１０分間とする。

【0057】

ステップＳ１８において所定の時間が経過したと判定した場合は、ステップＳ１１に戻り、上述した各ステップを繰り返す。

【0058】

上述したように、本実施形態では目標温度を３５℃〜４５℃と比較的高い温度に設定している。そのため、排熱装置３０の負荷は比較的軽くなり、排熱装置３０で消費する電力量を削減できる。

【0059】

なお、本実施形態では冷却槽１２と液浸槽１３との間を仕切る仕切り板を平板としているが、冷却槽１２と液浸槽１３との間の熱交換効率を高めるために、仕切り板の表面に凹凸を設けてもよい。

【0060】

（第２の実施形態）
図１０（ａ）は第２の実施形態に係る電子システムの正面図、図１０（ｂ）は同じくその電子システムの側面図である。

【0061】

図１０（ａ）,（ｂ）に示すように、電子システム５５は、冷却装置５６と、冷却装置５６内に配置された電子装置５７とを有している。また、冷却装置５６は、筐体６１と、筐体６１内に設けられた複数の冷媒槽６２と、同じく筐体６１内に設けられた複数の液浸槽６３とを有する。本実施形態では、冷媒槽６２と液浸槽６３とが高さ方向に交互に配置されている。

【0062】

冷却装置５６の筐体６１内には、冷却槽６２に冷却水１９を供給する配管５１ａと、冷却槽６２から冷却水１９を回収する配管５１ｂとが設けられている。図１０（ａ）中の符号５２ａは配管５１ａに設けられた冷却水１９の噴出口を示し、符号５２ｂは配管５１ｂに設けられた冷却水１９の吸込み口を示している。配管５１ａ，５１ｂは、第１の実施形態と同様に、屋外に設置された排熱装置３０（図１参照）に接続されている。

【0063】

液浸槽６３の正面側のパネルには、電子装置５７を挿入するための開口部と、電子装置５７を液浸槽６３に固定するためのねじ（図示せず）とが設けられている。また、液浸槽６８内には、電子装置５７を液浸槽６３内に挿入するときに電子装置５７の両側を案内する一対のガイドレール（図示せず）が水平に配置されている。

【0064】

図１１は、一組の冷却槽６２及び液浸槽６３を拡大して示す側面図である。

【0065】

冷却槽６２内では、図１０（ａ）,（ｂ）に示す配管５１ａの噴出口５２ａから配管５１ｂの吸込み口５２ｂに向けて冷却水１９が流れる。この冷却槽６２の上には、液浸槽６３が配置されている。冷媒槽６２と液浸槽６３との間は、例えば厚さが０．５ｍｍのステンレス板により仕切られている。

【0066】

液浸槽６３の背面側には、ポンプ６５が設けられている。ポンプ６５の下側には吸い込み用のパイプ６５ａが設けられており、上側には吐出用のパイプ６５ｂが設けられている。吐出用パイプ６５ｂの先端は、液浸槽６３内に配置された電子装置５７の上まで延びている。このポンプ６５は、液浸槽６３の下側から不活性媒体１６を吸込み、上側から電子装置５７内に不活性冷媒１６を吐出する。

【0067】

図１２（ａ）は電子装置５７の上面図、図１２（ｂ）は同じくその電子装置５７の側面図、図１２（ｃ）は電子装置５７の裏面図である。

【0068】

電子装置５７は、上側が開放された箱状のケース５８と、ケース５８内に配置された基板４１と、基板４１上に搭載されたＣＰＵ４２、メモリ４３、ストレージ４４及び電源ユニット４５とを有する。また、電子装置５７には、ハンドル４８と、電子装置５７を液浸槽６３のパネルに固定するための固定用ねじ４９と、ガイドレールに沿って摺動する摺動部材４７とが設けられている。更に、ケース５８の側面には、不活性冷媒１６がオーバーフローする開口部５８ａが設けられている。

【0069】

ケース５８内には、開口部５８ａからオーバーフローするまで不活性冷媒１６が入れられ、それによりＣＰＵ４２等の部品（発熱部品）は不活性冷媒１６中に浸漬された状態となる。ケース５８の裏面側にはポンプ６５の吐出口側のパイプ６５ｂが通る切り欠き５８ｂが設けられている。

【0070】

以下、本実施形態に係る冷却システムの動作について説明する。

【0071】

液浸槽６３内に配置されたポンプ６５により、電子装置５７のケース５８内に不活性冷媒１６が供給される。ケース５８の側面には開口部５８ａが設けられているので、この開口部５８ａから下方に不活性冷媒１６がオーバーフローする。オーバーフローした不活性冷媒１６は、ポンプ６５により再度電子装置５７のケース５８内に送られる。

【0072】

電子装置５７で発生した熱は不活性冷媒１６に伝達され、不活性冷媒１６のオーバーフローとともに液浸槽６３の下側に移動する。電子装置５７で発生した熱が不活性冷媒１６に移動することにより、電子装置５７の温度は許容上限温度以下に維持される。

【0073】

不活性冷媒１６により液浸槽６３の下側に移動した熱は、更に液浸槽６３から冷却槽６２に移動する。そして、冷却槽６２内を通流する冷却水１９とともに排熱装置３０（図１参照）まで輸送され、排熱装置３０から大気中に放散される。

【0074】

本実施形態においても、不活性冷媒１６中に電子装置５７の発熱部品（ＣＰＵ４２等）を浸漬するため、発熱量が大きい電子装置であっても効率的に冷却できる。

【0075】

また、本実施形態においても、筐体６１から排熱装置３０まで冷却水１９により熱を輸送する。このため、不活性冷媒１６の使用量が少なくてすみ、不活性冷媒１６に要するコストを抑制することができる。

【0076】

更に、本実施形態においても、冷却装置５６の筐体６１内で不活性冷媒１６から冷却水１９に熱を移動させるため、熱交換器を別途設ける必要がなく、設備コストを抑制することができる。

【0077】

以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

【0078】

（付記１）冷却装置と、前記冷却装置に接続されるポンプと排熱装置とを有する冷却システムにおいて、
前記冷却装置は、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有することを特徴とする冷却システム。

【0079】

（付記２）前記液浸槽は、
前記第２の冷媒槽から前記第１の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が送出される第１の送出用冷媒管と、前記第１の冷媒槽から前記第２の冷媒槽に向かう前記第１の冷媒が還流される第１の還流用冷媒管とが貫通することを特徴とする付記１に記載の冷却システム。

【0080】

（付記３）前記第２の冷媒槽は、
前記液浸槽に向かう前記第２の冷媒が送出される第２の送出用冷媒管と前記液浸槽に向かう前記第２の冷媒が還流される第２の還流用冷媒管とが貫通することを特徴とする付記１又は２に記載の冷却システム。

【0081】

（付記４）前記液浸槽から前記ポンプに向かう前記第２の冷媒の温度を検出する温度センサと、
前記排熱装置から出力される前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整部と、
前記温度センサの出力に基づいて前記ポンプ及び前記流量調整部を制御する制御部と
を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の冷却システム。

【0082】

（付記５）前記ポンプが、前記液浸槽内に配置されていることを特徴とする付記１に記載の冷却システム。

【0083】

（付記６）排熱装置とポンプとに接続される冷却装置において、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に電子装置を保持しうるとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有することを特徴とする冷却装置。

【0084】

（付記７）前記ポンプが、前記液浸槽内に配置されていることを特徴とする付記６に記載の冷却装置。

【0085】

（付記８）排熱装置とポンプとに接続される電子システムにおいて、
発熱する電子装置と、
前記排熱装置から出力されるとともに前記排熱装置へ入力される第１の冷媒をそれぞれ貯留する第１の冷媒槽及び第２の冷媒槽と、
前記ポンプから出力されるとともに前記ポンプへ入力される第２の冷媒の中に前記電子装置を保持するとともに、前記第１の冷媒槽と前記第２の冷媒槽との間に挟持された液浸槽と
を有することを特徴とする電子システム。

【0086】

（付記９）前記ポンプが、前記液浸槽内に配置されていることを特徴とする付記８に記載の電子システム。

【符号の説明】

【0087】

１０…冷却システム、１１，６１…筐体、１２，６２…冷媒槽、１３，６３…液浸槽、１６…不活性冷媒、１９…冷却水、２１，６５…ポンプ、２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，５１ａ，５１ｂ…配管、２４…温度センサ、２５，５５…電子システム、２６，５６…冷却装置、２７，５７…電子装置、２８…制御部、３０…排熱装置、３１…流量調整弁、４１…基板、４２…ＣＰＵ、４３…メモリ、４４…ストレージ、４５…電源ユニット、４７…摺動部材、４８…ハンドル、４９…固定用ねじ、５８…ケース、５８ａ…開口部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】