7792871 液浸冷却装置

(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】

(24)【登録日】2025-12-18

(45)【発行日】2025-12-26

(54)【発明の名称】液浸冷却装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20251219BHJP

   H01L 23/44 20060101ALI20251219BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20251219BHJP

【ＦＩ】

G06F1/20 C

H01L23/44

H05K7/20 M

G06F1/20 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022117547

(22)【出願日】2022-07-22

(65)【公開番号】P2024014597

(43)【公開日】2024-02-01

【審査請求日】2025-01-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】原 伸英

(72)【発明者】

【氏名】内田 澄生

(72)【発明者】

【氏名】北本 博子

【審査官】佐藤 実

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５０１４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３３９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／４４

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に設けられた発熱体を冷却する液浸冷却装置であって、
水平方向一方側に向かうにしたがって下方に向かって延びる箱型をなすとともに前記基板及び前記発熱体が収容された傾斜ケーシングを有し、これら前記傾斜ケーシングが上下方向に配列されてなるケーシング群と、
前記ケーシング群の水平方向他方側で上下方向に延びて、各前記傾斜ケーシングのそれぞれに第一冷媒を導入可能な供給側ヘッダと、
前記ケーシング群の水平方向一方側で上下方向に延びて、各前記傾斜ケーシングのそれぞれから前記第一冷媒が導入される排出側ヘッダと、
前記排出側ヘッダから前記供給側ヘッダに前記第一冷媒を圧送する冷媒圧送部と、
外部から供給される第二冷媒と前記第一冷媒とを熱交換させて前記第一冷媒を冷却する熱交換部と、
を備える液浸冷却装置。

【請求項2】

前記供給側ヘッダと各前記傾斜ケーシングのそれぞれとを連通させた状態で接続する複数の供給側接続ラインと、
前記傾斜ケーシング毎に設けられ、前記供給側接続ラインを開閉可能なバルブと、
をさらに備える、請求項１に記載の液浸冷却装置。

【請求項3】

各前記傾斜ケーシング内に設けられ、前記第一冷媒の流路を閉塞するとともに水平方向一方側の向きに所定の大きさ以上の外力を受けると前記第一冷媒の流路を開放する逆流防止扉をさらに備える、請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。

【請求項4】

前記排出側ヘッダには、各前記傾斜ケーシングに対応する位置に、前記傾斜ケーシングから導入される前記第一冷媒が流入する流入口がそれぞれ設けられ、
前記排出側ヘッダ内の各前記流入口に対応する位置にそれぞれ設けられ、前記流入口を上側及び水平方向一方側から間隔を空けて覆う逆流防止カバーをさらに備える、請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。

【請求項5】

前記ケーシング群が収容されるラックをさらに備え、
前記ラックは、水平方向他方側に前記ラック内の空間を開閉可能な入口扉を有し、
前記供給側ヘッダは、前記入口扉に設けられている、請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。

【請求項6】

前記熱交換部は、前記ケーシング群よりも下方に設けられている、請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。

【請求項7】

各前記傾斜ケーシング内に設けられ、前記供給側ヘッダから供給される前記第一冷媒を噴射するノズルをさらに備える、請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。

【請求項8】

各前記傾斜ケーシングの水平方向一方側及び水平方向他方側の端部に設けられ、前記第一冷媒の漏出を抑制するシール部をさらに備える、請求項１又は２に記載の液浸冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液浸冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、発熱体を有する電子機器を冷却する冷却システムが開示されている。冷却システムは、冷媒が入れられた冷却槽を有する。電子機器は、冷却槽の冷媒中に浸漬される。電子機器は、冷却槽内に複数縦置きで配置されている。冷却槽内の冷媒は、発熱体を冷却した後、冷却槽の外部で冷却されて再び冷却槽に供給されるように循環する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／０７５８３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の冷却システムでは、１つの冷却槽内に複数の電子機器が縦置きで配置されるため、冷却システムが大型化してしまう。このため、冷却システムの小型化という観点から配置効率の向上が課題とされている。あわせて、省エネルギー及び冷媒の節約という観点から、冷却効率の向上も課題とされている。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、配置効率、及び冷却効率を向上させることができる液浸冷却装置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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る液浸冷却装置は、基板に設けられた発熱体を冷却する液浸冷却装置であって、水平方向一方側に向かうにしたがって下方に向かって延びる箱型をなすとともに前記基板及び前記発熱体が収容された傾斜ケーシングを有し、これら前記傾斜ケーシングが上下方向に配列されてなるケーシング群と、前記ケーシング群の水平方向他方側で上下方向に延びて、各前記傾斜ケーシングのそれぞれに第一冷媒を導入可能な供給側ヘッダと、前記ケーシング群の水平方向一方側で上下方向に延びて、各前記傾斜ケーシングのそれぞれから前記第一冷媒が導入される排出側ヘッダと、前記排出側ヘッダから前記供給側ヘッダに前記第一冷媒を圧送する冷媒圧送部と、外部から供給される第二冷媒と前記第一冷媒とを熱交換させて前記第一冷媒を冷却する熱交換部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の液浸冷却装置によれば、配置効率、及び冷却効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施形態に係る液浸冷却装置全体の概略構成を示す模式図である。

【図2】本開示の実施形態に係る傾斜ケーシング内部の概略構成を示す模式図である。

【図3】本開示の実施形態に係る傾斜ケーシングの供給側ヘッダ寄りの端部付近の構成を示す拡大図である。

【図4】本開示の実施形態に係るサーバ筐体内の概略構成を示す模式図である。

【図5】本開示の実施形態に係る傾斜ケーシング内に設けられたレールを示す模式図である。

【図6】本開示の実施形態に係るサーバ筐体内の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態に係る液浸冷却装置１０について、図１から図６を参照して説明する。
図１に示すように、液浸冷却装置１０は、高速計算を行う電子機器の冷却に用いられる。本実施形態では、液浸冷却装置１０は、データセンターに設置されたサーバ１に使用されている。サーバ１は複数設けられている。

【0010】

図２に示すように、サーバ１は、プリント基板と、プリント基板に設けられたＣＰＵやＧＰＵのチップ等の素子と、を有する。ＣＰＵやＧＰＵは、高速計算処理を担う部品であるため高負荷がかかり、サーバ１の他の箇所に比べて高温に発熱する。

【0011】

データセンターには、水を冷媒とする熱交換器４が設置されている。熱交換器４として、例えばドライクーラやチラー等が挙げられる。本実施形態の液浸冷却装置１０は、熱交換器４とは別に設けられ、ＣＰＵやＧＰＵ等の高温に発熱する素子を冷却するために用いられる。

【0012】

以下では、サーバ１のプリント基板を単に「基板２」と称し、ＣＰＵやＧＰＵ等の基板２中で特に高温に発熱する素子を「発熱体３」と称する。

【0013】

基板２は、矩形板状に形成されている。基板２の表面には、発熱体３が設けられている。

【0014】

（液浸冷却装置の構成）
続いて、液浸冷却装置１０の構成について説明する。
図１、図２に示すように、液浸冷却装置１０は、ラック２０と、ケーシング群３０と、シール部１１と、サーバ筐体４０と、ノズル１２と、逆流防止扉５０と、供給側ヘッダ６０と、供給側接続ライン１３と、バルブ１４と、排出側ヘッダ７０と、逆流防止カバー８０と、冷媒圧送部１５と、第一接続管１６と、第二接続管１７と、熱交換部９０と、を備える。

【0015】

（ラック）
ラック２０は、ケーシング群３０を内部に収容する、立方体状の収納棚である。ラック２０は、ラック本体２１と、入口扉２２と、出口扉２３と、支柱２４と、梁２５と、を有する。
ラック本体２１は、水平方向に延在する矩形板状の上壁２１ａと、上壁と同一形状に形成され上壁の真下に位置する下壁２１ｂと、上壁２１ａ及び下壁２１ｂの側縁同士を接続するとともに水平方向に対向して一対設けられた側壁２１ｃと、を有する。ラック本体２１は、一対の側壁２１ｃの対向方向と直交する水平方向両側に開口する筒状に形成されている。

【0016】

以下、水平方向のうちラック本体２１の開口方向を「前後方向Ｄａ」と称し、水平方向のうち前後方向Ｄａと直交する方向を「幅方向Ｄｗ」と称する。さらに、前後方向Ｄａの一方側を「水平方向一方側Ｄ１」と称し、前後方向Ｄａの他方側を「水平方向他方側Ｄ２」と称する。

【0017】

また、以下では、ラック本体２１の開口部のうち、水平方向他方側Ｄ２の開口部を「入口側開口部２１ｄ」と称し、水平方向一方側Ｄ１の開口部を「出口側開口部２１ｅ」と称する。
入口側開口部２１ｄには、入口扉２２が設けられ、出口側開口部２１ｅには、出口扉２３が設けられている。

【0018】

入口扉２２は、ラック２０の水平方向他方側Ｄ２に設けられている。入口扉２２は、ラック２０内の空間を開閉する、上下方向に延在した矩形板状の部材である。入口扉２２は、入口側開口部２１ｄのうち下端部を除く全ての部分を閉塞する。入口扉２２は、入口側開口部２１ｄを閉塞した状態から、側壁２１ｃ外面の入口側開口部２１ｄ側の、上下方向に延びる一端縁２１ｆを中心にして、例えば８０度から１１０度まで回動可能に設けられている。本実施形態では、入口扉２２は、入口側開口部２１ｄ側の端縁２１ｆを中心として９０度回動可能とされている。

【0019】

出口扉２３は、ラック２０の水平方向一方側Ｄ１に設けられている。出口扉２３は、ラック２０内の空間を開閉する、上下方向に延在した矩形板状の部材である。出口扉２３は、出口側開口部２１ｅのうち下端部を除く全ての部分を閉塞する。出口扉２３は、出口側開口部２１ｅを閉塞した状態から、側壁２１ｃ外面の入口側開口部２１ｄ側の、上下方向に延びる一端縁２１ｇを中心にして、例えば８０度から１１０度まで回動可能に設けられている。本実施形態では、出口扉２３は、出口側開口部２１ｅ側の端縁２１ｇを中心として９０度回動可能とされている。

【0020】

ラック本体２１、入口扉２２、及び出口扉２３によって区画された空間には、ラック本体２１の下壁２１ｂから上方に延びる支柱２４が設けられている。

【0021】

支柱２４は、上下方向から見て四角形格子状に４本設けられている。４本の支柱２４は、全てラック本体２１の側壁２１ｃの内面に固定されている。また、４本の支柱２４のうち２本の支柱２４は、入口側開口部２１ｄに付近に配置され、残りの２本の支柱２４は、出口側開口部２１ｅ付近に配置されている。
以下では、入口側開口部２１ｄ付近の２本の支柱２４を「第一支柱２４ａ」と称し、出口側開口部２１ｅ付近の２本の支柱２４を「第二支柱２４ｂ」と称する。

【0022】

２本の第一支柱２４ａは、幅方向Ｄｗに対向している。同様に、２本の第二支柱２４ｂも、幅方向Ｄｗに対向している。
２本の第一支柱２４ａと２本の第二支柱２４ｂとは、それぞれ幅方向Ｄｗに延びる梁２５によって接続されている。

【0023】

梁２５は、幅方向Ｄｗから見て断面矩形状に形成された、棒状の部材である。以下、梁２５のうち、２本の第一支柱２４ａを接続する梁２５を「第一梁２５ａ」と称し、２本の第二支柱２４ｂを接続する梁２５を「第二梁２５ｂ」と称する。

【0024】

第一梁２５ａ及び第二梁２５ｂは、ともに上下方向に等間隔に離間して複数設けられている。第一梁２５ａと第二梁２５ｂとは、同数だけ設けられ、上下方向で同じ位置に設けられている。ただし、第一梁２５ａは、第二梁２５ｂよりも上下方向に厚く形成されている。また、上下方向で同じ位置に設けられた第一梁２５ａと第二梁２５ｂとでは、第一梁２５ａの上面２５ｃが第二梁２５ｂの上面２５ｄよりも上方に位置している。

【0025】

（ケーシング群）
ケーシング群３０は、上述したラック２０内に収容されている。ケーシング群３０は、水平方向に延在する箱型をなす傾斜ケーシング３１を有し、これら傾斜ケーシング３１が上下方向に配列されてなる集合体である。

【0026】

（傾斜ケーシング）
傾斜ケーシング３１は、サーバ１の基板２が収容される。すなわち、傾斜ケーシング３１には、基板２上に設けられた発熱体３が収容可能とされている。傾斜ケーシング３１は、上下方向で同じ位置の第一梁２５ａと第二梁２５ｂの上に、これら第一梁２５ａと第二梁２５ｂとを架け渡すように配置されている。上述したように、上下方向で同じ位置に設けられた第一梁２５ａと第二梁２５ｂとでは、第一梁２５ａの上面２５ｃが第二梁２５ｂの上面２５ｄよりも上方に位置しているため、傾斜ケーシング３１は、水平方向一方側Ｄ１に向かうにしたがって下方に向かって延びるように傾斜している。

【0027】

傾斜ケーシング３１内には、第一冷媒Ｒ１が貯留可能とされている。第一冷媒Ｒ１は、絶縁性を有する冷媒である。第一冷媒Ｒ１は、液相の状態で発熱体３を冷却する。第一冷媒Ｒ１の例として、フルオロカーボン類を基にした液体等が挙げられる。

【0028】

続いて、傾斜ケーシング３１の形状について、より詳細に説明する。
傾斜ケーシング３１は、ケーシング本体３２と、フランジ３３と、供給側マニホールド３４と、レール３５と、を有する。

【0029】

ケーシング本体３２は、基板２を収容するための、傾斜ケーシング３１の主要部を構成する部材であり、水平方向に延在する外形矩形板状に箱型に形成されている。ケーシング本体３２は、前後方向Ｄａに開口している（図３、図４参照）。
以下では、ケーシング本体３２の開口部のうち水平方向他方側Ｄ２の開口部を「第一開口部３２ａ」と称し、水平方向一方側Ｄ１の開口部を「第二開口部３２ｂ」と称する。

【0030】

図２、図３に示すように、フランジ３３は、ケーシング本体３２の第一開口部３２ａ側の端部に、全周にわたって設けられている。フランジ３３は、ケーシング本体３２の外面から垂直に張り出すように設けられている。

【0031】

供給側マニホールド３４は、ケーシング本体３２の第一開口部３２ａ側の端部に設けられている。供給側マニホールド３４は、幅方向Ｄｗに延びている。供給側マニホールド３４は、後述する供給側ヘッダ６０から導入される第一冷媒Ｒ１をケーシング本体３２内に幅方向Ｄｗで均一に分配する。

【0032】

供給側マニホールド３４は、マニホールド本体３６と、蓋部３７と、導入部３８と、を有する。
マニホールド本体３６は、幅方向Ｄｗに延びる箱型の容器である。マニホールド本体３６は、第一開口部３２ａに嵌め込まれている。マニホールド本体３６は、幅方向Ｄｗから見て断面矩形状に形成されており、水平方向他方側Ｄ２に向けて開口している。

【0033】

蓋部３７は、マニホールド本体３６の開口を水平方向他方側Ｄ２から閉塞している。蓋部３７は、幅方向Ｄｗに延びる矩形板状に形成されている。蓋部３７の外周縁は、フランジ３３と重ね合わされている。蓋部３７は、フランジ３３に、例えばボルト締結等によって固定されている。

【0034】

導入部３８は、前後方向Ｄａで蓋部３７を挟んでマニホールド本体３６とは反対側の端部に設けられている。導入部３８は、供給側ヘッダ６０から供給側マニホールド３４に第一冷媒Ｒ１を導入する筒状の部材である。導入部３８は、マニホールド本体３６と連通している。導入部３８は、幅方向Ｄｗに等間隔に離間して複数（本実施形態では３つ）設けられている。

【0035】

図２、図５に示すように、レール３５は、ケーシング本体３２の幅方向Ｄｗに対向する一対の側壁３２ｃにそれぞれ設けられている。レール３５は、側壁３２ｃの内面に重ねて固定された板材３９から幅方向Ｄｗ内側に突出するとともに、前後方向Ｄａに延びている。レール３５は、前後方向Ｄａから見て断面矩形状に形成された、角棒状の部材である。

【0036】

（シール部）
図３、図４に示すように、シール部１１は、各傾斜ケーシング３１の水平方向一方側Ｄ１及び水平方向他方側Ｄ２の端部に設けられている。シール部１１は、第一冷媒Ｒ１の漏出を抑制する。より詳細には、傾斜ケーシング３１の供給側マニホールド３４側の端部には、マニホールド本体３６と傾斜ケーシング３１の第一開口部３２ａとの間、及び蓋部３７と傾斜ケーシング３１のフランジ３３との間にシール部１１が設けられている。また、傾斜ケーシング３１の供給側マニホールド３４とは反対側の端部には、傾斜ケーシング３１の外面と後述する排出側ヘッダ７０の流入口７３との間にシール部１１が設けられている。

【0037】

（サーバ筐体）
サーバ筐体４０は、各ケーシング内に設けられている。サーバ筐体４０は、サーバ１の基板２を内部に収容する箱状をなしている。図６に示すように、サーバ筐体４０は、水平方向に延在する、外形矩形板状に形成されている。

【0038】

サーバ筐体４０の水平方向他方側Ｄ２の前壁４１には、第一冷媒Ｒ１をサーバ筐体４０内に導入する導入孔４１ａが形成されている。導入孔４１ａは、前壁４１の全体にわたって複数形成されている。また、サーバ筐体４０の水平方向一方側Ｄ１の後壁４２には、サーバ筐体４０内に第一冷媒Ｒ１を外部に排出する排出孔４２ａが形成されている。排出孔４２ａは、後壁４２の全体にわたって複数形成されている。

【0039】

サーバ筐体４０の幅方向Ｄｗに対向する一対の側壁４３には、ガイド４４が設けられている。ガイド４４は、サーバ筐体４０を傾斜ケーシング３１から出し入れする際に、サーバ筐体４０の位置決めを行い、サーバ筐体４０の前後方向Ｄａの動きを案内する部材である。ガイド４４は、側壁４３の外面から幅方向Ｄｗ外側に突出するとともに、前後方向Ｄａに延びている。ガイド４４は、前後方向Ｄａから見て断面矩形状に形成された、角棒状の部材である。ガイド４４は、各側壁に上下方向に離間して２本ずつ設けられ、傾斜ケーシング３１のレール３５を上下方向から挟み込む。このため、サーバ筐体４０を傾斜ケーシング３１から出し入れする際、サーバ筐体４０はレール３５に沿って前後方向Ｄａに直線状に移動する。

【0040】

（ノズル）
図１、２に示すように、ノズル１２は、各傾斜ケーシング３１内に設けられ、供給側マニホールド３４の蓋部３７とは反対側の底部外面に取り付けられている。ノズル１２は、供給側マニホールド３４と連通し、供給側ヘッダ６０から供給される第一冷媒Ｒ１をサーバ筐体４０に向けて放射状に噴射する。ノズル１２は、水平方向一方側Ｄ１に向かうにしたがって、拡径するテーパ状に形成されている。

【0041】

（逆流防止扉）
逆流防止扉５０は、各傾斜ケーシング３１内に設けられ、傾斜ケーシング３１内の第一冷媒Ｒ１が水平方向他方側Ｄ２に向けて逆流することを防止する。逆流防止扉５０は、ヒンジ５１と、逆流防止扉本体５２と、を有する。
図４に示すように、ヒンジ５１は、傾斜ケーシング３１内に配置されて、上壁３２ｄに取り付けられている。ヒンジ５１は、ばね付きのヒンジである。逆流防止扉本体５２は、ヒンジ５１から下方に延びるとともに、幅方向Ｄｗに延びている。逆流防止扉本体５２は、ヒンジ５１のばねから受ける弾性力によって水平面に対して垂直な姿勢で維持されようとする。

【0042】

逆流防止扉５０は、第一冷媒Ｒ１の流路を閉塞するとともに水平方向一方側Ｄ１の向きに所定の大きさ以上の外力を受けると第一冷媒Ｒ１の流路を開放する。本実施形態では、傾斜ケーシング３１内にサーバ筐体４０が配置されていないときは、傾斜ケーシング３１内の逆流防止扉本体５２は、ヒンジ５１の弾性力によって水平面に対して垂直な姿勢で維持される。このため、傾斜ケーシング３１内の第一冷媒Ｒ１の流路が逆流防止扉本体５２によって閉塞される。対して、傾斜ケーシング３１内にサーバ筐体４０が配置されると、サーバ筐体４０によって押されて逆流防止扉本体５２が水平方向一方側Ｄ１の向きに外力を受ける。この外力により、逆流防止扉本体５２がヒンジ５１回りに回動し、第一冷媒Ｒ１の流路を開放する。

【0043】

（供給側ヘッダ）
図１、図２に示すように、供給側ヘッダ６０は、入口扉２２の内面に設けられている。供給側ヘッダ６０は、ケーシング群３０の水平方向他方側Ｄ２で上下方向に延びて、各傾斜ケーシング３１のそれぞれに第一冷媒Ｒ１を導入可能とされている。供給側ヘッダ６０は、上下方向に延びる円筒状に形成されている。供給側接続ライン１３には、複数の供給側接続ライン１３が設けられている。

【0044】

（供給側接続ライン）
供給側接続ライン１３は、供給側ヘッダ６０と各傾斜ケーシング３１のそれぞれとを連通させた状態で接続している。供給側接続ライン１３は、傾斜ケーシング３１毎に複数（本実施形態では３つ）設けられ、それぞれ対応する傾斜ケーシング３１の導入部３８に接続されている。供給側接続ライン１３には、供給側接続ライン１３を開閉可能なバルブ１４が設けられている。

【0045】

（バルブ）
バルブ１４は、傾斜ケーシング３１毎に設けられている。本実施形態では、１つのバルブ１４で対応する傾斜ケーシング３１に接続される３本の供給側接続ライン１３の根本で、これら３本の供給側接続ライン１３を同時に開閉可能とされている。供給側接続ライン１３は、フレキシブルなチューブであり、入口扉２２の回動に合わせて変形可能とされている。

【0046】

（排出側ヘッダ）
排出側ヘッダ７０は、ラック本体２１内に収容されて、ケーシング群３０の水平方向一方側Ｄ１で上下方向に延びている。排出側ヘッダ７０には、各傾斜ケーシング３１のそれぞれから第一冷媒Ｒ１が導入される。排出側ヘッダ７０は、排出側ヘッダ本体７１と、貯留部７２と、を有する。

【0047】

排出側ヘッダ本体７１は、ケーシング群３０の水平方向一方側Ｄ１に隣接している。排出側ヘッダ本体７１は、上下方向に延在する外形矩形板状の箱型の容器である。本実施形態では、排出側ヘッダ本体７１の幅方向Ｄｗの両端部は、ラック本体２１の側壁２１ｃの内面に固定されている。排出側ヘッダ本体７１には、各傾斜ケーシング３１に対応する位置に、流入口７３がそれぞれ設けられている。流入口７３には、傾斜ケーシング３１から導入される第一冷媒Ｒ１が流入する。本実施形態では、各流入口７３に、対応する傾斜ケーシング３１の第二開口部３２ｂが差し込まれている。また、流入口７３と傾斜ケーシング３１との間には、上述したシール部１１が設けられている。

【0048】

貯留部７２は、傾斜ケーシング３１の下端部に設けられている。貯留部７２は、排出側ヘッダ本体７１に導入された冷媒を貯留する。貯留部７２の前後方向Ｄａの寸法は、傾斜ケーシング３１の前後方向Ｄａの寸法よりもが大きい。貯留部７２は、ラック本体２１の下壁２１ｂに載置されている。

【0049】

（逆流防止カバー）
逆流防止カバー８０は、排出側ヘッダ７０内の各流入口７３に対応する位置にそれぞれ設けられている。逆流防止カバー８０は、第一冷媒Ｒ１が排出側ヘッダ７０から傾斜ケーシング３１内に第一冷媒Ｒ１が逆流することを防止する。逆流防止カバー８０は、幅方向Ｄｗに延び、流入口７３を上側及び水平方向一方側Ｄ１から間隔を空けて覆っている。図４に示すように、逆流防止カバー８０は、上壁８１と、後壁８２と、を有する。

【0050】

上壁８１は、排出側ヘッダ７０の流入口７３が形成された側の内面に設けられている。上壁８１は、対応する流入口７３に上方に例えば溶接等によって取り付けられ、前後方向Ｄａに延在している。上壁８１は、後方に向かうにしたがって漸次下方に位置するように直線状に傾斜している。
後壁８２は、上壁８１の後端に設けられ、上壁８１の後端から下方に向かって鉛直に延在している。後壁８２は、傾斜ケーシング３１の第二開口部３２ｂから後方に離間した位置で、第二開口部３２ｂの全体を覆うように形成されている。また、後壁８２は、上壁８１と一体形成されている。

【0051】

（冷媒圧送部）
図１に示すように、冷媒圧送部１５は、ラック２０内に収容されて、ケーシング群３０の下方に配置されている。冷媒圧送部１５は、第一接続管１６によって排出側ヘッダ７０の下部と接続され、第二接続管１７によって供給側ヘッダ６０の下部と接続されている。第一接続管１６は、排出側ヘッダ７０と冷媒圧送部１５とを連通させ、第二接続管１７は、供給側ヘッダ６０と冷媒圧送部１５とを連通させている。冷媒圧送部１５は、排出側ヘッダ７０の下部から供給側ヘッダ６０の下部に第一冷媒Ｒ１を圧送する。本実施形態の冷媒圧送部１５は、ポンプである。

【0052】

（熱交換部）
熱交換部９０は、ケーシング群３０よりも下方に設けられている。本実施形態では、熱交換部９０は、排出側ヘッダ７０の貯留部７２に設けられている。熱交換部９０は、外部から供給される第二冷媒Ｒ２と第一冷媒Ｒ１とを熱交換させて第一冷媒Ｒ１を冷却する。

【0053】

本実施形態の熱交換部９０は、貯留部７２を幅方向Ｄｗに貫通する複数の伝熱管９１である。伝熱管９１は、外部に設けられた熱交換器４と連通している。伝熱管９１の内部には、熱交換器４の第二冷媒Ｒ２が流通する。複数の伝熱管９１は、互いに平行に延びるとともに、等間隔に配置されている。本実施形態では、伝熱管９１内の第二冷媒Ｒ２は、貯留部７２内の少なくとも一部の領域で、第一冷媒Ｒ１の流通方向と反対向きに流れる対向流となる。

【0054】

（第一冷媒の循環）
続いて、液浸冷却装置１０内の第一冷媒Ｒ１の循環について説明する。
まず、冷媒圧送部１５を稼動させると、供給側ヘッダ６０から各傾斜ケーシング３１内に第一冷媒Ｒ１が供給される。この時、第一冷媒Ｒ１は、複数のノズル１２によって傾斜ケーシング３１内に噴出される。第一冷媒Ｒ１は、噴流として各ケーシング内を前後方向Ｄａに流れる。ケーシング内の第一冷媒Ｒ１は、サーバ筐体４０内に流入して発熱体３を通過し、発熱体３と熱交換を行う。これにより、発熱体３が冷却される。一方で、第一冷媒Ｒ１は発熱体３の熱を受けて加熱される。その後、第一冷媒Ｒ１は、サーバ筐体４０内から排出され、各傾斜ケーシング３１から排出側ヘッダ７０に導入される。第一冷媒Ｒ１は、冷媒圧送部１５の圧力と自重によって、排出側ヘッダ７０内を上方から下方に向けて流れる。その後、第一冷媒Ｒ１は、排出側ヘッダ７０の貯留部７２に一時的に貯留される。

【0055】

一方で、伝熱管９１内では、第二冷媒Ｒ２が幅方向Ｄｗに向けて流れる。第一冷媒Ｒ１は、排出側ヘッダ７０内を流通する過程で、第二冷媒Ｒ２と熱交換を行う。これにより、第一冷媒Ｒ１は冷却され、第二冷媒Ｒ２は加熱される。第二冷媒Ｒ２は、第一冷媒Ｒ１と熱交換を行った後、外部の熱交換器４に送られる。第二冷媒Ｒ２は、熱交換器４によって冷却されて、再び各伝熱管９１に供給される。

【0056】

第一冷媒Ｒ１は、第二冷媒Ｒ２との熱交換によって冷却されると、冷媒圧送部１５によって供給側ヘッダ６０に再び圧送される。そして上述したように、第一冷媒Ｒ１は、傾斜ケーシング３１内に再び供給される。このようにして、第一冷媒Ｒ１は、液浸冷却装置１０内を循環する。

【0057】

（作用効果）
本実施形態の液浸冷却装置１０によれば、以下の作用効果が発揮される。
本実施形態では、液浸冷却装置１０は、発熱体３を収容可能な傾斜ケーシング３１が上下方向に配列されてなるケーシング群３０と、ケーシング群３０の水平方向他方側Ｄ２で上下方向に延びて、各傾斜ケーシング３１のそれぞれに第一冷媒Ｒ１を導入可能な供給側ヘッダ６０と、ケーシング群３０の水平方向一方側Ｄ１で上下方向に延びて、各傾斜ケーシング３１のそれぞれから第一冷媒Ｒ１が導入される排出側ヘッダ７０と、を備える。傾斜ケーシング３１は、水平方向一方側Ｄ１に向かうにしたがって下方に向かって延びている。

【0058】

ケーシング群３０は、複数の傾斜ケーシング３１が上下方向に配列されて構成されている。これにより、複数の傾斜ケーシング３１が乱雑に配置されて水平方向に広がることを抑制し、配置効率を向上させることができる。
また、各傾斜ケーシング３１が水平方向に向かうにしたがって下方に延びているため、第一冷媒Ｒ１は、傾斜ケーシング３１内を水平方向にスムーズに流れることができる。これにより、液浸冷却装置１０は、発熱体３から吸熱した第一冷媒Ｒ１を速やかに排出側ヘッダ７０に導くことができるので、冷却効率を向上させることができる。

【0059】

本実施形態では、液浸冷却装置１０は、供給側ヘッダ６０と各傾斜ケーシング３１のそれぞれとを連通させた状態で接続する複数の供給側接続ライン１３と、傾斜ケーシング３１毎に設けられ、供給側接続ライン１３を開閉可能なバルブ１４と、をさらに備える。

【0060】

これにより、バルブ１４を操作して供給側接続ライン１３を閉塞することで、その供給側接続ライン１３に接続された傾斜ケーシング３１への第一冷媒Ｒ１の供給を容易に停止することができる。このため、任意の傾斜ケーシング３１を容易に取り出すことができる。このため、傾斜ケーシング３１毎に取り出してメンテナンスを行うことが容易となる。

【0061】

本実施形態では、液浸冷却装置１０は、各傾斜ケーシング３１内に設けられ、第一冷媒Ｒ１の流路を閉塞するとともに水平方向一方側Ｄ１の向きに所定の大きさ以上の外力を受けると第一冷媒Ｒ１の流路を開放する逆流防止扉５０をさらに備える。

【0062】

これにより、傾斜ケーシング３１内において、第一冷媒Ｒ１が水平方向一方側Ｄ１に流れることを妨げることなく、第一冷媒Ｒ１が水平方向他方側Ｄ２に逆流することを防止することができる。

【0063】

本実施形態では、排出側ヘッダ７０には、各傾斜ケーシング３１に対応する位置に、傾斜ケーシング３１から導入される第一冷媒Ｒ１が流入する流入口７３がそれぞれ設けられている。液浸冷却装置１０は、排出側ヘッダ７０内の各流入口７３に対応する位置にそれぞれ設けられ、流入口７３を上側及び水平方向一方側Ｄ１から間隔を空けて覆う逆流防止カバー８０をさらに備える。

【0064】

これにより、第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１から排出側ヘッダ７０に向けて排出されることを妨げることなく、第一冷媒Ｒ１が排出側ヘッダ７０内を下方に流れる過程で、第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１内に逆流することを防止することができる。
このように、液浸冷却装置１０に、逆流防止扉５０、または逆流防止カバー８０を設けることにより、第一冷媒Ｒ１の逆流が防止されるので、第一冷媒Ｒ１は、傾斜ケーシング３１内をより一層スムーズに流れる。よって、液浸冷却装置１０は、発熱体３から吸熱した第一冷媒Ｒ１をより一層速やかに排出側ヘッダ７０に導くことができるので、冷却効率をより一層向上させることができる。

【0065】

また、本実施形態のように、液浸冷却装置１０に上述したバルブ１４、逆流防止扉５０、及び逆流防止カバー８０を設けることにより、液浸冷却装置１０内の第一冷媒Ｒ１の全体の流れを止めずに、各傾斜ケーシング３１内への第一冷媒Ｒ１の流れを止めることが可能となる。これにより、傾斜ケーシング３１内に収容されたサーバ１を個別に取り出し、サーバ１を個別にメンテナンスすることができる。

【0066】

本実施形態では、液浸冷却装置１０は、ケーシング群３０が収容されるラック２０をさらに備える。ラック２０は、水平方向他方側Ｄ２にラック２０内の空間を開閉可能な入口扉２２を有する。供給側ヘッダ６０は、入口扉２２に設けられている。

【0067】

入口扉２２を開放した時に、供給側ヘッダ６０も入口扉２２とともに移動する。このため、傾斜ケーシング３１の取り出しが容易となる。これにより、傾斜ケーシング３１毎にサーバ１を取り出してメンテナンスを行うことがより一層容易となる。

【0068】

本実施形態では、熱交換部９０は、ケーシング群３０よりも下方に設けられている。

【0069】

これにより、供給側ヘッダ６０及び排出側ヘッダ７０を第一冷媒Ｒ１で満たすことなく、第一冷媒Ｒ１を熱交換器４によって冷却することができるので、第一冷媒Ｒ１の使用量を低減することができる。

【0070】

本実施形態では、液浸冷却装置１０は、各傾斜ケーシング３１内に設けられ、供給側ヘッダ６０から供給される第一冷媒Ｒ１を噴射するノズル１２をさらに備える。

【0071】

これにより、液浸冷却装置１０は、傾斜ケーシング３１の傾斜によって傾斜ケーシング３１内の第一冷媒Ｒ１の流れをスムーズにしつつ、ノズル１２の噴射によって傾斜ケーシング３１内で第一冷媒Ｒ１内に対流を発生させることができる。よって、発熱体３と第一冷媒Ｒ１との熱交換効率が向上されるので、冷却効率をより一層向上させることができる。

【0072】

本実施形態では、液浸冷却装置１０は、各傾斜ケーシング３１の水平方向一方側Ｄ１及び水平方向他方側Ｄ２の端部に設けられ、第一冷媒Ｒ１の漏出を抑制するシール部１１をさらに備える。

【0073】

これにより、第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１に導入される時、及び第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１から排出される際に、第一冷媒Ｒ１の漏出が抑制されるので、第一冷媒Ｒ１の使用量を低減することができる。

【0074】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0075】

なお、上記実施形態では、熱交換部９０が排出側ヘッダ７０の貯留部７２に設けられているとしたが、これに限るものではない。熱交換部９０は、ケーシング群３０の真下に設けられ、供給側ヘッダ６０及び排出側ヘッダ７０を繋ぐ第一接続管１６及び第二接続管１７において、第一冷媒Ｒ１と第二冷媒Ｒ２との熱交換を行うものであってもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、熱交換部９０は、貯留部７２を幅方向Ｄｗに貫通する複数の伝熱管９１であるとしたが、これに限るものではない。熱交換部９０は、例えば排出側ヘッダ７０内を上下方向に延びる伝熱管９１であってもよい。この場合、逆流防止扉５０及び逆流防止カバー８０が設けられていなくてもよい。逆流防止扉５０及び逆流防止カバー８０が設けられていない場合、傾斜ケーシング３１から伝熱管９１に第一冷媒Ｒ１が直接吹き付けられるので、第一冷媒Ｒ１と第二冷媒Ｒ２との熱交換効率が向上する場合がある。

【0077】

また、上記実施形態では、伝熱管９１内の第二冷媒Ｒ２は、貯留部７２内の少なくとも一部の領域で、第一冷媒Ｒ１の流通方向と反対向きに流れる対向流となるとしたが、これに限るものではない。伝熱管９１内の第二冷媒Ｒ２は、貯留部７２内で第一冷媒Ｒ１と同じ向きに流れてもよく、伝熱管９１内の第二冷媒Ｒ２の流れを、第一冷媒Ｒ１の流れを考慮せずに設定してもよい。

【0078】

＜付記＞
各実施形態に記載の液浸冷却装置１０は、例えば以下のように把握される。

【0079】

（１）第１の態様に係る液浸冷却装置１０は、基板２に設けられた発熱体３を冷却する液浸冷却装置１０であって、水平方向一方側Ｄ１に向かうにしたがって下方に向かって延びる箱型をなすとともに前記発熱体３を収容可能な傾斜ケーシング３１を有し、これら傾斜ケーシング３１が上下方向に配列されてなるケーシング群３０と、前記ケーシング群３０の水平方向他方側Ｄ２で上下方向に延びて、各前記傾斜ケーシング３１のそれぞれに第一冷媒Ｒ１を導入可能な供給側ヘッダ６０と、前記ケーシング群３０の水平方向一方側Ｄ１で上下方向に延びて、各前記傾斜ケーシング３１のそれぞれから前記第一冷媒Ｒ１が導入される排出側ヘッダ７０と、前記排出側ヘッダ７０から前記供給側ヘッダ６０に前記第一冷媒Ｒ１を圧送する冷媒圧送部１５と、外部から供給される第二冷媒Ｒ２と前記第一冷媒Ｒ１とを熱交換させて前記第一冷媒Ｒ１を冷却する熱交換部９０と、を備える。

【0080】

ケーシング群３０は、複数の傾斜ケーシング３１が上下方向に配列されて構成されている。また、各傾斜ケーシング３１が水平方向に向かうにしたがって下方に延びているため、第一冷媒Ｒ１は、傾斜ケーシング３１内を水平方向にスムーズに流れることができる。

【0081】

（２）第２の態様の液浸冷却装置１０は、（１）の液浸冷却装置１０であって、前記供給側ヘッダ６０と各前記傾斜ケーシング３１のそれぞれとを連通させた状態で接続する複数の供給側接続ライン１３と、前記傾斜ケーシング３１毎に設けられ、前記供給側接続ライン１３を開閉可能なバルブ１４と、をさらに備えてもよい。

【0082】

これにより、バルブ１４を操作して供給側接続ライン１３を閉塞することで、その供給側接続ライン１３に接続された傾斜ケーシング３１への第一冷媒Ｒ１の供給を容易に停止することができる。このため、任意の傾斜ケーシング３１を容易に取り出すことができる。

【0083】

（３）第３の態様の液浸冷却装置１０は、（１）又は（２）の液浸冷却装置１０であって、各前記傾斜ケーシング３１内に設けられ、前記第一冷媒Ｒ１の流路を閉塞するとともに水平方向一方側Ｄ１の向きに所定の大きさ以上の外力を受けると前記第一冷媒Ｒ１の流路を開放する逆流防止扉５０をさらに備えてもよい。

【0084】

これにより、傾斜ケーシング３１内において、第一冷媒Ｒ１が水平方向一方側Ｄ１に流れることを妨げることなく、第一冷媒Ｒ１が水平方向他方側Ｄ２に逆流することを防止することができる。

【0085】

（４）第４の態様の液浸冷却装置１０は、（１）から（３）のいずれかの液浸冷却装置１０であって、前記排出側ヘッダ７０には、各前記傾斜ケーシング３１に対応する位置に、前記傾斜ケーシング３１から導入される前記第一冷媒Ｒ１が流入する流入口７３がそれぞれ設けられ、前記排出側ヘッダ７０内の各前記流入口７３に対応する位置にそれぞれ設けられ、前記流入口７３を上側及び水平方向一方側Ｄ１から間隔を空けて覆う逆流防止カバー８０をさらに備えてもよい。

【0086】

これにより、第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１から排出側ヘッダ７０に向けて排出されることを妨げることなく、第一冷媒Ｒ１が排出側ヘッダ７０内を下方に流れる過程で、第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１内に逆流することを防止することができる。

【0087】

（５）第５の態様の液浸冷却装置１０は、（１）から（４）のいずれかの液浸冷却装置１０であって、前記ケーシング群３０が収容されるラック２０をさらに備え、前記ラック２０は、水平方向他方側Ｄ２に前記ラック２０内の空間を開閉可能な入口扉２２を有し、前記供給側ヘッダ６０は、前記入口扉２２に設けられていてもよい。

【0088】

入口扉２２を開放した時に、供給側ヘッダ６０も入口扉２２とともに移動する。このため、傾斜ケーシング３１の取り出しが容易となる。

【0089】

（６）第６の態様の液浸冷却装置１０は、（１）から（５）のいずれかの液浸冷却装置１０であって、前記熱交換部９０は、前記ケーシング群３０よりも下方に設けられていてもよい。

【0090】

これにより、供給側ヘッダ６０及び排出側ヘッダ７０を第一冷媒Ｒ１で満たすことなく、第一冷媒Ｒ１を熱交換器４によって冷却することができる。

【0091】

（７）第７の態様の液浸冷却装置１０は、（１）から（６）のいずれかの液浸冷却装置１０であって、各前記傾斜ケーシング３１内に設けられ、前記供給側ヘッダ６０から供給される前記第一冷媒Ｒ１を噴射するノズル１２をさらに備えてもよい。

【0092】

これにより、液浸冷却装置１０は、傾斜ケーシング３１の傾斜によって傾斜ケーシング３１内の第一冷媒Ｒ１の流れをスムーズにしつつ、ノズル１２の噴射によって傾斜ケーシング３１内で第一冷媒Ｒ１内に対流を発生させることができる。

【0093】

（８）第８の態様の液浸冷却装置１０は、（１）から（７）のいずれかの液浸冷却装置１０であって、各前記傾斜ケーシング３１の水平方向一方側Ｄ１及び水平方向他方側Ｄ２の端部に設けられ、前記第一冷媒Ｒ１の漏出を抑制するシール部１１をさらに備えてもよい。

【0094】

これにより、第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１に導入される時、及び第一冷媒Ｒ１が傾斜ケーシング３１から排出される際に、第一冷媒Ｒ１の漏出が抑制される。

【符号の説明】

【0095】

１…サーバ ２…基板 ３…発熱体 ４…熱交換器 １０…液浸冷却装置 １１…シール部 １２…ノズル １３…供給側接続ライン １４…バルブ １５…冷媒圧送部 １６…第一接続管 １７…第二接続管 ２０…ラック ２１…ラック本体 ２１ａ…上壁 ２１ｂ…下壁 ２１ｃ…側壁 ２１ｄ…入口側開口部 ２１ｅ…出口側開口部 ２１ｆ…端縁 ２１ｇ…端縁 Ｄａ…前後方向 Ｄｗ…幅方向 Ｄ１…水平方向一方側 Ｄ２…水平方向他方側 ２２…入口扉 ２３…出口扉 ２４…支柱 ２４ａ…第一支柱 ２４ｂ…第二支柱 ２５…梁 ２５ａ…第一梁 ２５ｂ…第二梁 ２５ｃ…上面 ２５ｄ…上面 ３０ケーシング群 ３１…傾斜ケーシング ３２…ケーシング本体 ３２ａ…第一開口部 ３２ｂ…第二開口部 ３２ｃ…側壁 ３２ｄ…上壁 ３３…フランジ ３４…供給側マニホールド ３５…レール ３６…マニホールド本体 ３７…蓋部 ３８…導入部 ３９…板材 ４０…サーバ筐体 ４１…前壁 ４１ａ…導入孔 ４２…後壁 ４２ａ…排出孔 ４３…側壁 ４４…ガイド ５０…逆流防止扉 ５１…ヒンジ ５２…逆流防止扉本体 ６０…供給側ヘッダ ７０…排出側ヘッダ ７１…排出側ヘッダ本体 ７２…貯留部 ７３…流入口 ８０…逆流防止カバー ８１…上壁 ８２…後壁 ９０…熱交換部 ９１…伝熱管 Ｒ１…第一冷媒 Ｒ２…第二冷媒 Ａ…傾斜角度 Ｄａ…前後方向 Ｄ１…水平方向一方側 Ｄ２…水平方向他方側 Ｄｗ…幅方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】