(57)【要約】【課題】複数の電子機器を冷却するための冷却設備であって、既存の設備よりも簡便に実現可能な冷却設備を提供する。【解決手段】冷却設備１００は、複数の電子機器１１０を冷却するための冷却装置であって、冷却液１０１と、冷却液１０１を保持する冷却槽１０２と、冷却槽１０２内において複数の電子機器１１０を収容するためのラック１０３とを備える。冷却液１０１としては水が挙げられる。ラック１０３は、サーバなどを収容するためのサーバラック、ルータ・ハブなどのネットワーク機器ないし通信機器を収容するためのネットワークラックなどを含み、収容された複数の電子機器１１０を冷却液１０１に接触させるように構成されている。ラック１０３に収容される複数の電子機器１１０には、防水性のある、粒子によるシールディングが施されており、通常の動作を損なうことなく、冷却液１０１と直接接触させることができる。【選択図】図１
2018019038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子機器を冷却するための冷却装置であって、
冷却液と、
前記冷却液を保持する冷却槽と、
前記冷却槽内において前記複数の電子機器を収容するためのラックと
を備え、
前記冷却液は、水を含み、
前記ラックは、前記複数の電子機器を前記冷却液に接触させることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記ラックは、前記複数の電子機器を前記冷却液に直接接触させることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記複数の電子機器は、それぞれ防水シールディングが施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記防水シールディングは、直径１０ｎｍ未満のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記ナノ粒子は、前記電子機器の表面に埋め込まれていることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記電子機器の前記表面は、約２０〜２５０ｎｍのギャップを有するであることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記ナノ粒子は、シリコン粒子であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記水は、純水ではないことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項９】
前記水は、海水であることを特徴とする請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記冷却液の前記冷却槽への入口及び出口をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記冷却液は、前記冷却槽内で循環することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記冷却液の温度を低下させるための熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の冷却装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の冷却装置と、
前記ラックに収容された複数の電子機器と
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項１４】
前記冷却装置が海、川、湖又はダム内に浸されていることを特徴とする請求項１３に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却設備に関し、より詳細には、複数の電子機器を冷却するための冷却設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、さまざまな分野でクラウド化が進展しており、クラウドサービスを支えるデータセンターの消費電力が大きく増大傾向にある。さらなるクラウド化が見込まれる上、ＩｏＴ、人工知能などといった先端技術の広がりも消費電力の増加を加速している。日本を含めて各国において、データセンターにおける消費電力は全消費電力の１〜数％にも達する状況にあり、省エネ化は、喫緊の問題である。
【０００３】
データセンターとは、各種のサーバ、ストレージ、ネットワーク機器等のＩＴ機器ないし電子機器を動作させることに特化した施設の総称であり、大量の機器からの発熱に対応するための空調設備などのデータセンター付随設備の重要性が増している。
【０００４】
既存の冷却設備の一例として、データセンター自体を冷涼地域に建設し、冷温の外気を活用した外気冷房が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いくつかの方式が冷却設備として存在するものの、今後更に必要となる省エネ化を簡便に実現するための改善が求められている。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の電子機器を冷却するための冷却設備であって、既存の設備よりも簡便に実現可能な冷却設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、複数の電子機器を冷却するための冷却装置であって、冷却液と、前記冷却液を保持する冷却槽と、前記冷却槽内において前記複数の電子機器を収容するためのラックとを備え、前記冷却液は、水を含み、前記ラックは、前記複数の電子機器を前記冷却液に接触させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ラックは、前記複数の電子機器を前記冷却液に直接接触させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記複数の電子機器は、それぞれ防水シールディングが施されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記防水シールディングは、直径１０ｎｍ未満のナノ粒子を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記ナノ粒子は、前記電子機器の表面に埋め込まれていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記電子機器の前記表面は、約２０〜２５０ｎｍのギャップを有するであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第７の態様は、第４から第６のいずれかの態様において、前記ナノ粒子は、シリコン粒子であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第８の態様は、第１から第７のいずれかの態様において、前記水は、純水ではないことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記水は、海水であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第１０の態様は、第１から第９のいずれかの態様において、前記冷却液の前記冷却槽への入口及び出口をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第１１の態様は、第１から第９のいずれかの態様において、前記冷却液は、前記冷却槽内で循環することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記冷却液の温度を低下させるための熱交換器をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第１３の態様は、第１から第１２のいずれかの態様の冷却装置と、前記ラックに収容された複数の電子機器とを備えることを特徴とする冷却システムである。
【００２０】
また、本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記冷却装置が海、川、湖又はダム内に浸されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様によれば、ラックに収容した複数の電子機器を水を冷却液として接触させることによって、既存の設備よりも簡便に実現可能な冷却装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる冷却設備の断面図を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる冷却設備の斜視図を示す図である。
【図３】各電子機器又はその構成要素の表面にナノ粒子が埋め込まれている一例の概略図である。
【図４】各電子機器又はその構成要素の表面にナノ粒子が埋め込まれている一例の概略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる冷却設備の概略図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態にかかる冷却設備の断面図を示す。冷却設備１００は、複数の電子機器１１０を冷却するための冷却装置であって、冷却液１０１と、冷却液１０１を保持する冷却槽１０２と、冷却槽１０２内において複数の電子機器１１０を収容するためのラック１０３とを備える。
【００２５】
冷却液１０１としては、水が挙げられる。水を用いた場合、低温への冷却の必要性が緩和され、常温での動作が可能となる。
【００２６】
ラック１０３は、サーバなどを収容するためのサーバラック、ルータ・ハブなどのネットワーク機器ないし通信機器を収容するためのネットワークラックなどを含み、収容された複数の電子機器１１０を冷却液１０１に接触させるように構成されている。冷却液１０１と複数の電子機器１１０との間に介在する要素が存在することも可能であるが、両者を直接接触させることが可能である。
【００２７】
冷却設備１００は、さらに冷却液１０１の冷却槽１０２への入口１０４、出口１０５及び流路１０６を備える。流路１０６は、ノズルなどの冷却液１０１の冷却槽１０２への導入口を有し、ラック１０３の各収容位置に対応する複数の導入口１０６Ａを有していてもよい。冷却槽１０２の底面付近に流路１０６を配置し、入口１０４から供給される冷却液１０１を複数の導入口１０６Ａから吐き出すように構成すると、冷却液１０１を冷却槽１０２の全体に流通させることができ、対流による冷却効果を高めることができる。また、ラック１０３の各収容位置に対応させて複数の導入口１０６を設けることによって、各電子機器の冷却性能を均一にすることができる。
【００２８】
ラック１０３に収容される複数の電子機器１１０には、粒子による防水性のあるシールディングが施されており、通常の動作を損なうことなく、冷却液１０１と直接接触させることができる。粒子は、シリコンなどのナノ粒子であり、平均直径１０ｎｍ未満、７ｎｍ未満、より好ましくは２ｎｍ未満のナノ粒子が好ましい。より具体的には、１．５ｎｍ以上２．０ｎｍ未満がたとえば好ましい。粒子は、各電子機器の表面に埋め込まれていることが好ましい。
【００２９】
防水性のある、粒子によるシールディングを施すことによって、冷却液１０１を純水よりも電気伝導度の高い不純物を含む水（純粋ではない水）とすることが可能となり、常温での動作が安価に可能となる。たとえば、水道水、海水などを用いることができる。
【００３０】
図３及び４に、各電子機器又はその構成要素の表面にナノ粒子が埋め込まれている概略図を示す。ＰＣＢボードなどの平坦でない表面に対しても、２リットルなど数リットルのナノ粒子溶液に数秒間浸した後、約３０分ベーキングを行い乾燥させることにより、シールディングを施すことができる。各電子機器又はその構成要素の表面には、２０〜２５０ｎｍ程度のギャップが存在することがあり、これらのギャップをナノ粒子で埋めることが可能である。
【００３１】
防水性のあるシールディングは、ナノ粒子を含む１層のシールディングに加えて、１又は複数の層をさらにシールディング又はコーティングして性能を高めることも可能である。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、水を冷却液１０１として簡便に実現可能な冷却設備１００を提供することができる。
【００３３】
なお、冷却設備１００は、複数の冷却設備を設け、前後の冷却設備１００の入口１０４及び出口１０５を直列に接続することもできる。
【００３４】
また、複数の電子機器１１０は、ラック１０３に収容されて冷却設備１００と共に冷却システムを構成する。
【００３５】
また、冷却液１０１として海水を用いる場合には、冷却設備１００を海底等の海中に設置することができる。あるいは、冷却設備１００は、海、川、湖、ダムなどの中で水に浸してもよい。
【００３６】
なお、上述の説明においては、電子機器１１０としてサーバ、ＰＣＢボードなどを例に記述を行ったが、リチウムイオン電池などの電池や、その他の発熱を伴う装置に対しても本発明は同様に適用可能である。
【００３７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、入口１０４及び出口１０５を通して冷却液１０１が通過していく解放系のシステムを説明したが、冷却液５０１を冷却槽５０２内で循環させる閉鎖系のシステムも考えられる。
【００３８】
図５に、第２の実施形態にかかる冷却設備の概略図を示す。冷却設備５００は、冷却液５０１と、冷却液５０１を保持する冷却槽５０２と、冷却槽５０２内において複数の電子機器１１０を収容するためのラック５０３とを備える。
【００３９】
第１の実施形態にかかる冷却設備１００と異なる点は、冷却液５０１が冷却槽５０２内で循環している点である。循環には、サーキュレーションポンプをたとえば用いることができる。
【００４０】
複数の電子機器１１０から循環する冷却液５０１に与えられる熱は、ラジエーターなどの熱交換器５０４によって放熱され、冷却液５０１の温度が低下する。たとえば、冷却設備５００を海底等の海中に設置して、熱交換器５０４において冷却液５０１からの熱を海水に放熱することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  冷却設備
１０１  冷却液
１０２  冷却槽
１０３  ラック
１０４  入口
１０５  出口
１０６  流路
１０６Ａ  排出口
３０１  表面
３０２  ナノ粒子
４０１  表面
４０２  ナノ粒子
５００  冷却設備
５０１  冷却液
５０２  冷却槽
５０３  ラック
５０４  熱交換器
【図１】
2018019038.tif 000003
【図２】
2018019038.tif 000004
【図３】
2018019038.tif 000005
【図４】
2018019038.tif 000006
【図５】
2018019038.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月8日(2017.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子機器を冷却するための冷却装置であって、
冷却液と、
前記冷却液を保持する冷却槽と、
前記冷却槽内において前記複数の電子機器を収容するためのラックと
を備え、
前記冷却液は、水を含み、
前記複数の電子機器は、それぞれ直径１０ｎｍ未満のナノ粒子を含む防水シールディングが施されており、
前記ラックは、前記複数の電子機器を前記冷却液に接触させることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記ナノ粒子は、前記電子機器の表面に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記電子機器の前記表面は、約２０〜２５０ｎｍのギャップを有するであることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記ナノ粒子は、シリコン粒子であることを特徴とする請求項２又は３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却液の前記冷却槽への入口及び出口をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却液は、前記冷却槽内で循環することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記冷却液の温度を低下させるための熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の冷却装置と、
前記ラックに収容された複数の電子機器と
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項９】
前記冷却装置が海、川、湖又はダム内に浸されていることを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記冷却システムは、データセンターであることを特徴とする。