(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバラックに設置されるサーバユニットのトレイ内に配置されるマザーボードのＣＰＵ等発熱素子の放熱部に設ける第一蒸発器と、
前記放熱部に着脱可能かつ伝熱可能に接続されるサーマルコネクタと、
前記トレイにトレイ外部の第二蒸発器を内蔵する前記サーマルコネクタと結合可能に固定される第一凝縮器と、
各々前記第一蒸発器と前記第一凝縮器とを接続する蒸気・冷媒配管とからなる第１の気化型冷却装置と、
外部から流入する冷水により冷却される第二凝縮器と、
前記サーマルコネクタ内の第二蒸発器と前記第二凝縮器とを接続する蒸気・冷媒配管からなる第２気化型冷却装置とを有し、
前記サーマルコネクタに内蔵する第二蒸発器において、一方の面が前記サーマルコネクタの伝熱面を形成し、反対の面が前記第二蒸発器内の蒸発面を形成する伝熱板を、前記第二蒸発器内に垂直に配置すると共に、前記伝熱板の前記蒸発面側の表面に表面張力により冷媒を吸い上げる垂直方向のスリットを設け、
前記冷媒を供給する液供給ガイドを前記冷媒の液面と前記蒸発面の高さ方向の間に液面と平行に設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２気化型冷却装置の第二蒸発器において、発生する蒸気の通路と第二凝縮器で液化する冷媒の回収通路を形成する蒸気・液配管の一方の開口部を前記液供給ガイドの上部に設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記液供給ガイドの上面に金網を設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記液供給ガイドの拘束の無い部分に側板を設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記液供給ガイドに蒸気通路を設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項６】
請求項１において、
前記サーマルコネクタ内に内蔵する第二蒸発器の隣に内部空間が連通する液溜めバッファを設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項７】
請求項６において、
前記第二蒸発器と前記液溜めバッファとの連通位置に連通部の断面を部分的に遮蔽する仕切り板を設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項において、
前記第２気化型冷却装置の前記サーマルコネクタに接続する水平な蒸気・冷媒配管と、トップボックス内の前記第二凝縮器に、水平面に対して傾斜を設けることを特徴とする電子機器の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の冷却システムに関する。例えば、データセンタなどに設置される複数のサーバユニットを着脱可能に積層されるサーバ等において、各サーバユニット内のマザーボードに搭載される複数のＣＰＵ等の発熱素子の熱をサーバの設置空間を介さずに直接、屋外へ排出可能な電子機器の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開平９−１３９４５３号公報（特許文献１）がある。
特許文献１には、内部に冷媒液を封入し、その外面に少なくとも１個以上の半導体素子を圧接接合した蒸発器と該蒸発器から発生する冷媒蒸気を凝縮させ該凝縮した冷媒液を蒸発器へ循環させる凝縮器を備えた半導体冷却装置において、前記半導体素子を圧接した前記蒸発器内の伝熱面に密着させて１層以上の金属性の網を積層配置して、伝熱面で生じる乾きによるＣＰＵ等の素子の急激な温度上昇を防止すると共に冷却効率の向上を図った半導体冷却装置を提供することにある。また、前記半導体素子を圧接接合した前記蒸発器内の伝熱面の下方或いは上方の何れか一方を前記蒸発器の内壁面より高くし前記伝熱面に傾斜を持たせたことを特徴とする。また、前記半導体を圧接接合した前記蒸発器内の伝熱面の高さを下方に位置する伝熱面ほど高くしたことを特徴とする。また、下方位置の伝熱面から発生した蒸気泡が上方位置の伝熱面上を通過しないように伝熱面下部にガイドを設けたことを特徴としている内容が記載されている。
【０００３】
また、特開２０１０−７９４０３号公報（特許文献２）がある。特許文献２には、筺体内に複数のブレードが着脱自在に装着され、その内部には発熱量の異なる複数のＣＰＵを含む半導体デバイスが搭載されたブレードサーバなど、電子装置用の冷却システムは、比較的発熱量の大きなデバイスからの発熱を外部に輸送するサーモサイフォンと、比較的発熱量の小さなデバイスからの発熱をサーモサイフォンへ輸送するサーマルハイウエイと、更に、ブレードの装置筺体内への挿入に伴って、サーモサイフォンとサーマルハイウエイとの間を熱的に結合するためのサーマルコネクタを備えている内容が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３９４５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−７９４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子機器の冷却システムとして、例えば、サーバラックに設置される複数のサーバユニット内の複数のＣＰＵ等の発熱素子を冷却する第１気化型冷却装置（サーモサイフォン）の冷媒の蒸気を冷却する凝縮器とサーマルコネクタを介して熱的に結合される第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）の蒸発器に接続される蒸気・冷媒配管を第３水冷型冷却装置である屋外の水冷機で冷却される水と熱交換して凝縮させる凝縮器（熱交換器）を内蔵するサーバラック上部に設けるトップボックスに接続することでサーバユニット内のＣＰＵ等の発熱素子の熱をサーバの設置空間を介さずに直接、屋外に排出することが可能なサーバ等の電子機器の冷却システムの技術が想定される場合、第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）のサーマルコネクタに内蔵する蒸発器の伝熱性能を許容設置スペース内において向上させることと、稼働時に蒸気・液の流れる配管や熱交換器の配管内に凝縮した冷媒が滞在することで生じる蒸発器の液面の低下による伝熱面の乾きによる急激な温度上昇を防止する課題が想定される。
【０００６】
本発明の一つの目的は、電子機器の冷却システムとして、好適なサーマルコネクタを有する電子機器の冷却システムを提供することに有る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【０００８】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、サーバラックに設置されるサーバユニットのトレイ内に配置されるマザーボードのＣＰＵ等発熱素子の放熱部に設ける第一蒸発器と、前記放熱部に着脱可能かつ伝熱可能に接続されるサーマルコネクタと、前記トレイにトレイ外部の第二蒸発器を内蔵する前記サーマルコネクタと結合可能に固定される第一凝縮器と、各々前記第一蒸発器と前記第一凝縮器とを接続する蒸気・冷媒配管とからなる第１の気化型冷却装置と、外部から流入する冷水により冷却される第二凝縮器と、前記サーマルコネクタ内の第二蒸発器と前記第二凝縮器とを接続する蒸気・冷媒配管からなる第２気化型冷却装置とを有し、前記サーマルコネクタに内蔵する第二蒸発器において、一方の面が前記サーマルコネクタの伝熱面を形成し、反対の面が前記第二蒸発器内の蒸発面を形成する伝熱板を、前記第二蒸発器内に垂直に配置すると共に、前記伝熱板の前記蒸発面側の表面に表面張力により冷媒を吸い上げる垂直方向のスリットを設け、前記冷媒を供給する液供給ガイドを前記冷媒の液面と前記蒸発面の高さ方向の間に液面と平行に設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子機器の冷却システムとして、好適なサーマルコネクタを有する電子機器の冷却システムを提供できる。
【００１０】
より具体的には、例えば、本発明によれば、電子機器の冷却システムとして、サーマルコネクタの蒸発器の伝熱性能を許容設置スペース内において向上させることができる。また、稼働時に蒸気・液の流れる配管や熱交換器の配管内に凝縮した冷媒が滞在することで生じる蒸発器の液面の低下による伝熱面の乾きによる急激な温度上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態のサーバ冷却システムの全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態のマザーボードに第１冷却装置（サーモサイフォン）を取り付けるサーバユニットの斜視図。
【図３】本発明の実施形態の第２冷却装置（サーマルハイウエイ）を示す斜視図。
【図４】本発明の実施形態のサーマルハイウエイの凝縮器である熱交換器の縦断面図。
【図５】本発明の実施形態のサーマルハイウエイのサーマルコネクタを示す平面図。
【図６】本発明の実施形態のサーマルハイウエイのサーマルコネクタ縦断面図。
【図７】本発明の実施形態のサーマルコネクタの冷媒供給ガイドとその上面に設ける金網の斜視図。
【図８】本発明の実施形態のＣＰＵ動作時におけるサーマルコネクタの蒸発器内部の冷媒の動きを示すサーマルコネクタの縦断面図。
【図９】本発明の実施形態のＣＰＵ動作時におけるサーマルコネクタの蒸発器内部の他の冷媒の動きを示すサーマルコネクタの縦断面図。
【図１０】本発明の実施形態のサーマルコネクタの蒸発器内の伝熱面に高性能伝熱面として多孔質沸騰伝熱面を用いるサーマルコネクタの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例について図面を用いて説明する。なお各図に示された同一の符号を付された構成は、同一の機能を有するので、それらの説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１３】
図１を用いて本発明のサーバ冷却システム全体の構成を説明する。サーバラック１００の各ラックには、左右２列にマザーボード１０２を搭載するサーバユニット１０１が積層されている。但し、図１は省略して１段のサーバユニットのみを記載している。サーバユニット１０１には左右のマザーボードに対して各々ＣＰＵ等の発熱素子を冷却する第１気化型冷却装置（以下サーモサイフォンと称する場合がある。）１０４を取り付けており、第２気化型冷却装置（以下サーマルハイウエイと称する場合がある。）１０５とサーマルコネクタ１０６を介してＣＰＵ等の発熱素子の熱を排出する。サーマルハイウエイ１０５に伝達される熱はサーバラック１００の上部に設けるトップボックス１０７に収納される熱交換器１３４で更に、屋外に設置され屋外冷水機１０９を備える第３水冷型冷却装置１０８により供給される冷水で冷却される。
【００１４】
図２によりマザーボード１０２に取り付けるサーモサイフォン１０４について詳細に説明する。図２では、一つのトレイ１３７に二つ（複数）のマザーボード１０２が搭載されている。マザーボード１０２には複数のＣＰＵ（１０３）が取り付けられており、これらの発熱素子であるＣＰＵ（１０３）の放熱部にはサーモサイフォン蒸発器１１０が取り付けられている。各サーモサイフォン蒸発器１１０は蒸気と凝縮した戻りの冷媒を通すサーモサイフォン蒸気・液配管１３５で各々接続されており、接続されるサーモサイフォン蒸発器１１０のうちの１箇所からは更に蒸気と凝縮した戻りの冷媒を通すサーモサイフォン蒸気・液配管（２）１３６（ここで「（２）」は「第２の」を意味している。）を介してサーモサイフォン凝縮器１１１と接続されている。さらに、サーモサイフォン凝縮器１１１はマザーボード１０２を搭載するトレイ１３７のトレイ側板１３９に設ける切欠１３８に第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）のサーマルコネクタ１０６（詳細は後で説明する。）と伝熱面を合わせて結合可能となるように取り付けられている。なお、サーモサイフォン凝縮器１１１はトレイ１３７の両側に各々左右のマザーボード１０２に対して取り付けられている。
【００１５】
次に図３を用いて、第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）１０５の構成について説明する。第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）１０５は真空引きして冷媒を封入する蒸発器１１２を内蔵し、蒸発器１１２の裏面に伝熱面を有するサーマルコネクタ１０６と、図１に示すトップボックス１０７内に設けられる凝縮器を形成する熱交換器１３４と、サーマルコネクタ１０６と熱交換器１３４とを接続するサーマルハイウエイの蒸気と凝縮した戻りの冷媒を通す蒸気・液配管１４０及び蒸気・液配管（２）１４１とから構成される。
【００１６】
蒸気・液配管１４０と蒸気・液配管（２）１４１はエルボ配管を介して接続されております。以下で説明するように蒸気・液配管１４０の液配管は凝縮液を戻りやすくするために水平面に対して傾斜を設けるため、蒸気・液配管（２）１４１の縦の配管と別の番号を付ける。なお、蒸気・液配管１４０と蒸気・液配管（２）１４１及び熱交換器１３４とを接続したサーマルハイウエイは左右各々のサーモサイフォン凝縮器１１１と接合してサーバラック１００の各ラックの左右に各々１組配置される。なお、複数の熱交換器１３４はトップボックスで同じ空間に各々平行に配置される。
【００１７】
図４より、サーマルハイウエイ１０５の中の冷媒の流れを説明すると、サーマルコネクタ１０６内の図３に示す蒸発器１１２内で蒸発した冷媒は図３に示す蒸気・液配管１４０を通って垂直に配置される蒸気・液配管（２）１４１を通って熱交換器１３４に流入する。ここで、二重円管を形成する熱交換器１３４の外側の冷却水流路１４５には屋外に設ける図１に示す屋外冷水機１０９から供給される冷水が冷却水入口１４６から流入して冷却水出口１４７から流出することで熱交換器１３４に流入する冷媒の蒸気は管壁から冷やされて液状の冷媒となる。液状の冷媒は熱交換器１３４内を下部の管壁に沿って戻り、垂直に配置される蒸気・液配管（２）１４１内を落差により落下し、再度、蒸気・液配管１４０内を流れてサーマルコネクタ１０６内の蒸発器１１２内へ回収される。
【００１８】
したがって、サーマルコネクタ１０６内の蒸発器１１２内の冷媒液面は封入した静止状態に対して、ＣＰＵが動作して発熱すると途中の蒸気・液配管１４０や熱交換器１３４の配管内に滞在する冷媒が生じるので冷媒の液面は低下する。その低下量が多い場合は伝熱面全体に乾きが生じ、ＣＰＵに急激な温度上昇を生じることがある。そこで、できるだけ、配管内に滞在する冷媒量を少なくするために、水平に配置される熱交換器１３４や、蒸気・液配管１４０を内部の冷媒が蒸発器１１２へ戻りやすくする方向へ傾斜を設ける。このことで、サーマルコネクタ内の蒸発器１１２の液面低下を緩和できる。すなわち、第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）１０５の前記サーマルコネクタに接続する水平な蒸気・冷媒配管と、トップボックス１０７内の凝縮器（熱交換器１３４）に、水平面に対して傾斜を設けることが望ましい。
【００１９】
なお、サーマルコネクタ１０６とサーモサイフォン凝縮器１１１とは一方の外周に空穴を設け他方の外周に雌ネジを加工し、ネジで各々の部材を結合することが可能である。また、サーマルコネクタ１０６とサーモサイフォン凝縮器１１１とは通常、伝熱性を良くするために銅系金属を用いており、ネジ部の強度が不足する場合はサーマルコネクタ１０６とサーモサイフォン凝縮器１１１の外周に各々空穴をあけ、更に一方は外周に空穴を設け、他方は外周にネジ穴を設けたステンレス板などの強度のある金属板で両外側からサンドイッチ構造として挟み込み、互いにネジ止めで結合することも可能である。ただし、本構造は図には記載していない。
【００２０】
図５は、本発明の実施形態のサーマルハイウエイのサーマルコネクタを示す平面図であり、サーマルコネクタ１０６の少なくとも一面に伝熱板１１５を有する。
【００２１】
次に、図６を用いてサーマルコネクタ１０６の内部構造について説明する。サーマルコネクタ１０６の伝熱板は垂直に配置され、下部の半分以下の高さ（冷媒の液面１５６を点線で示す）部分に冷媒の液溜め１４９を設けている。また、伝熱板の伝熱面にはスリット１５１を設けており、液溜めの冷媒が表面張力により伝熱面に供給される。なお、伝熱面に設けるスリット幅に対して表面張力により上昇する冷媒の高さは冷媒に同じ物質を用いた場合、一般的にスリット幅に逆比例する。したがって、スリット幅は小さいほど冷媒が伝熱面を上昇し、各スリットのピッチもできるだけ小さくする方が伝熱面全体を冷媒で薄膜状に供給でき熱伝達特性からは高性能となる。しかし、反面、スリット幅およびピッチを小さくするほど加工が困難となり、加工コストも上がるので適正な大きさが存在する。
【００２２】
また、伝熱面の高さ方向の中間位置に更に冷媒を供給する液供給ガイド１３２を設ける。また、蒸気の流れ１５３で示すように蒸発器１１２内の蒸気の排出と、熱交換器１３４で凝縮する戻りの冷媒が液供給ガイド１３２の上に、実線矢印で示す液の流れ１５４で示すように供給されるようにサーマルハイウエイの蒸気・液配管１４０の開口部である蒸気・液配管開口部１４４を液供給ガイド１３２の上に配置する。さらに、蒸発器１１２の下部から蒸気が排出可能なように液供給ガイド１３２の端部側には蒸気通路１５２を設けると共に、液供給ガイド１３２上の壁面の拘束が無い部分には堰とするための側板１５０を設ける。側板１５０の高さは液供給ガイド１３２上に溜める冷媒の高さから設定する。その高さ以上に凝縮する冷媒が戻る時は液供給ガイドに設ける側板の上から下部の冷媒液溜めへ落下するので下部の冷媒液溜めから冷媒が無くなることはない。液供給ガイド１３２は、液面１５６と蒸発面の高さ方向の間に液面１５６と平行に設けることが望ましい。
【００２３】
次に、図７を用いて液供給ガイド１３２の上面全体に凝縮して回収される冷媒を均一に分布するように金網１３３を設ける例を示す。図７は縦横等ピッチで重ねあわされる銅線かステンレスの金網の例を示す。
【００２４】
さらに、ＣＰＵの発熱量が多くなった場合、冷媒の蒸発に伴いサーマルハイウエイの途中の配管に凝縮した戻りの冷媒が滞留する量が多くなり、冷媒の液面１５６の低下が顕著になる。そこで、サーマルコネクタ１０６の蒸発器内への冷媒封入量を増やすために液溜めバッファ１４２を設ける。また、液溜めバッファ１４２内空間と、蒸発器１１２の空間を接続し、接続部の断面の半分を遮蔽する仕切り板１４８を設ける。サーマルコネクタ１０６内に内蔵する蒸発器１１２の隣に内部空間が連通する液溜めバッファ１４２を設けることで蒸発器内の冷媒封入量を蒸発器のみの場合に比べ２倍に増加できる。
【００２５】
ＣＰＵの稼働状態が最大の場合、蒸発器１１２のみだと蒸発器内の冷媒の液面が低下して、伝熱面に乾きを起こす可能性を生じるが、液溜めバッファ１４２を設ける結果、冷媒の液面が低下しても伝熱面全体に乾きを生ぜず、許容内となる。
【００２６】
さらに、伝熱面の熱伝達率についても、ＣＰＵの発熱が小さい時は冷媒がスリットによって上昇し、伝熱面で蒸発することでバランスが取れている。
【００２７】
図８に示すように、ＣＰＵが定格負荷に対して中発熱量の時は蒸発室内の下部冷媒の液溜め１４９において、伝熱面の発熱で沸騰を生じるが、この時、変動液面１５８で示すように冷媒の液面が変動し、その変動は隣の液溜めバッファ１４２の冷媒液面に伝播する。
その結果、液面の変動波形は液溜めバッファ１４２の進行方向の壁に衝突して反転し、仕切り板１４８で流路断面が縮小されているため開口側の冷媒が、実線矢印で示す戻り液の流れ１５７で示すように側板１５０を乗り越え液供給ガイド１３２の上に流れ込み、周期的に液供給ガイド上に冷媒の供給が可能となる。すなわち、蒸発器１１２と液溜めバッファ１４２との連通位置に連通部の断面を部分的に遮蔽する仕切り板１４８を設けることが望ましい。
【００２８】
さらに、ＣＰＵの発熱量が定格負荷の最大となった場合、図９に示すように蒸発器下部の液溜め１４９にある冷媒は伝熱面からの加熱で沸騰により爆発的な液面の膨張を生じる。この時は、上方液流れ１５９及び横方向液流れ１６０で示すように液供給ガイド１３２に設ける蒸気通路１５２から膨張した冷媒が直接液供給ガイド１３２の上部へ流れ込み、液供給ガイド１３２上の伝熱面にも飛散する。その結果、液供給ガイド１３２下の伝熱面のスリットだけではなく、周期的に液供給ガイド１３２上の伝熱面のスリットに冷媒を供給でき、沸騰による蒸発が行われるため、伝熱面に乾きを生ぜず、効率の良い熱交換が可能となる。
【００２９】
図６、図８、図９、図１０において、サーマルコネクタ１０６の上面および下面のそれぞれ３箇所の突起部分は、サーマルコネクタの組み立てのためのネジ穴を有する部分である。ネジを用いず他の方法で組み立てる場合は省略可能である。
【実施例２】
【００３０】
図１０に、サーマルコネクタ１０６の内部構造の実施例として伝熱板の表面に高性能伝熱面１５５（例えば、多孔質沸騰伝熱面）を設ける例を示す。高性能伝熱面１５５は多孔質の伝熱面が形成されている。高性能伝熱面１５５は表面に冷媒の膜を形成することで連続的に沸騰を形成し、高性能な伝熱性能を得ている。そこで、同様に高性能伝熱面１５５の下部は液溜め１４９の冷媒が直接浸漬することで蒸発を図り、高性能伝熱面１５５の上部はできるだけ、上部から長手方向に均一に冷媒を滴下させる構造とする。そのため、この場合は液供給ガイド１３２の面をできるだけ高性能伝熱面１５５の高さ方向における上部に設けることが望ましい。すなわち、実施例１では、伝熱面の高さ方向の中間位置に冷媒を供給する冷媒供給ガイド１３２を設けているが、実施例２では、伝熱面の高さ方向の中間位置より高い位置に液供給ガイド１３２を設けることが望ましい。また、液供給ガイド１３２から高性能伝熱面１５５に冷媒が流れ込み、高性能伝熱面１５５を冷媒が滴下可能なように、高性能伝熱面１５５と液供給ガイド１３２との間に隙間を設けている（図１０では省略している。）。
【００３１】
以下、本発明の特徴を例示すると、例えば、電子機器の冷却システムであって、少なくとも電子機器からの放熱部に着脱可能かつ伝熱可能に接続されるサーマルコネクタと、前記サーマルコネクタ内の蒸発器に接続される凝縮器とを有し、前記サーマルコネクタにおいて、少なくとも前記サーマルコネクタの一の面が前記放熱部へ接続されるサーマルコネクタの伝熱面を形成し、別の面が前記サーマルコネクタ内の蒸発器内の蒸発面を形成し、前記蒸発面は、前記蒸発器内に垂直に配置される伝熱板であり、前記伝熱板の蒸発面側の表面に表面張力により冷媒を吸い上げるスリットを設け、前記冷媒を供給する液供給ガイドを前記冷媒の液面と蒸発面の高さ方向の間に設けることを特徴とする。
【００３２】
また、例えば、第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）の蒸発器において、垂直に配置される伝熱板の蒸発側表面に上下方向のスリットを形成する。また、蒸発器において伝熱板の高さ方向の間に冷媒の液面に平行に液供給ガイドを設け、蒸発器で発生する蒸気と凝縮器で凝縮する冷媒の流路を形成する蒸気・液配管の開口部を前記液供給ガイドの上部に配置する。また、液供給ガイドの上面に金網を設ける。更に、前記液供給ガイドに蒸気通路を設ける。また、液供給ガイドの拘束の無い端部に冷媒を溜めるのに可能な高さの側板を設ける。
【００３３】
また、例えば、コネクタに内蔵する蒸発器の隣に内部空間が連通する液溜めバッファを設ける。また、前記蒸発器と液溜めバッファとの連通位置に断面を半分遮蔽する仕切り板を設ける。
【００３４】
また、例えば、コネクタに内蔵する蒸発器の伝熱板の蒸発面に高効率な多孔質沸騰伝熱面を設けることを特徴とするサーバラックの冷却システム。
【００３５】
また、第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）のコネクタに内蔵する蒸発器に垂直に配置される伝熱板の蒸発側表面に垂直方向のスリットを形成することで、蒸発器に封入される下部の液溜めの冷媒が表面張力によりスリット内を上方へ連続的に吸い上げられ、薄い水膜を形成するために冷媒の蒸発が連続的に効率良く行われ、伝熱性能が安定する。
【００３６】
また、前記蒸発器において伝熱板の高さ方向の間に冷媒の液面と平行に液供給ガイドを設けると共に蒸発器で発生する蒸気と凝縮器で凝縮する冷媒の回収流路を形成する蒸気・冷媒配管の開口部を前記冷媒供給ガイドの上部に配置することで、凝縮した冷媒が液供給ガイド上に流入するので、伝熱板の下半分は蒸発器内の液溜めから冷媒が吸い上げられると共に、伝熱板の上半分は凝縮して流入する冷媒が液供給ガイド面から吸い上げられる。
また、液供給ガイドの上面に金網を設けることで凝縮して流入する冷媒が液供給ガイド上に均一に広がり蒸発するまで液供給ガイド上に保持されるため、伝熱板からの蒸発が維持される。さらに、前記液供給ガイドに蒸気通路を設けるので、液供給ガイドの下の蒸発室で蒸発する冷媒ガスも蒸気通路を通って液供給ガイドの上に流れるため、液供給ガイド上に配置する蒸気管からトップボックス内の凝縮器へと流れやすくなり、冷媒の循環を促進できる。  
また、コネクタに内蔵される蒸発器の隣に内部空間を連通する液溜めバッファを設けることで、サーバが稼働して冷媒が配管内を循環し始める時、サーマルハイウエイを構成する配管内に滞留する容積分だけ蒸発器内の冷媒の液面が低下するが、この液面低下を少なくすることが可能である。また、前記蒸発器と液溜めバッファとの連通位置に連通する断面を部分的に遮蔽する仕切り板を設けると共に冷媒供給ガイドの拘束の無い端部に、液を溜めるのに可能な高さの側板を設ける。このことで、サーバの負荷が高くなると、伝熱面に浸かった冷媒供給ガイドよりも下部の伝熱面で急激な沸騰が生じ、液供給ガイド下の冷媒の液面が変動して波を打ち始める。この時、蒸発器の下部の液溜めの液面変動は隣の液溜めに伝播し、液溜め端部壁面で反射して戻る際、液面変動が増幅されて液供給ガイド板の上に戻ってくる。
【００３７】
その結果、周期的に蒸発室下部の液溜めの冷媒が液供給ガイドの上に供給される。液供給ガイドの面から伝熱板の上方へはスリットによる表面張力によって吸い上げられる。その結果、伝熱面には下部からも、液供給ガイドの設けられた付近からも冷媒が表面張力で吸い上げられ、常時伝熱面全体に薄膜状に冷媒が供給され効率的な蒸発が行われる。さらに、サーバの負荷が大きくなり、最大付近では伝熱面下部の冷媒溜めに浸かった伝熱面付近で、更に爆発的な沸騰が生じると、液溜めの冷媒が急膨張する蒸気によって吹き飛ばされる。その時、一部は液供給ガイドに設ける蒸気通路から液供給ガイドの上に吹き出し、液供給ガイドに設ける側板の高さだけ冷媒が液供給ガイド上に溜まる。同時に伝熱面のスリットにかかるため伝熱面に薄膜状の液膜を形成し、効率良い蒸発が継続される。
【００３８】
また、サーマルコネクタに内蔵される蒸発器の伝熱板の蒸発面に高効率な伝熱フィン形状を有する金属板（例えば、多孔質沸騰伝熱面）を設けることで、効率良く蒸発器内の冷媒の蒸発を行うことができる。
【００３９】
また、蒸気管及び凝縮した冷媒の回収配管に水平面に対して傾斜を設けることで蒸発器からの蒸気のトップボックスへの上昇と、トップボックス内の凝縮器（熱交換器）で凝縮した冷媒の回収がスムースになる。さらに、サーバの稼働時に蒸発してトップボックス内の凝縮器内で凝縮して液化した冷媒の凝縮器内や蒸発器への回収の水平配管内への滞留が少なくなるので、蒸発器内の液面低下も少なくなり、伝熱面の乾きを防止できる。
【００４０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  サーバラック
１０１  サーバユニット
１０２  マザーボード
１０３  ＣＰＵ
１０４  第１気化型冷却装置（サーモサイフォン）
１０５  第２気化型冷却装置（サーマルハイウエイ）
１０６  サーマルコネクタ
１０７  トップボックス
１０８  第３水冷型冷却装置
１０９  屋外冷水機
１１０  サーモサイフォン蒸発器
１１１  サーモサイフォン凝縮器
１１２  蒸発器
１１５  伝熱板
１３２  液供給ガイド
１３３  金網
１３４  熱交換器
１３５  サーモサイフォン蒸気・液配管
１３６  サーモサイフォン蒸気・液配管（２）
１３７  トレイ
１３８  切欠
１３９  トレイ側板
１４０  蒸気・液配管
１４１  蒸気・液配管（２）
１４２  液溜めバッファ
１４３  スリット付伝熱板
１４４  蒸気・液配管開口部
１４５  冷却水流路
１４６  冷却水入口
１４７  冷却水出口
１４８  仕切り板
１４９  液溜め
１５０  側板
１５１  スリット
１５２  蒸気通路
１５３  蒸気の流れ
１５４  液の流れ
１５５  高性能伝熱面
１５６  液面
１５７  戻り液の流れ
１５８  変動液面
１５９  上方液流れ
１６０  横方向液流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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