(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却される少なくとも１つの電子部品（７１０）に取付けられるように構成された少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（７２０）であって、前記少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体が少なくとも１つの冷却材注入口（７２１）および少なくとも１つの冷却材排出口（７２２）を備えた、少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（７２０）と、
少なくとも１つの冷却材供給導管（７３３）であって、前記少なくとも１つの冷却材供給導管のうちの１つの冷却材供給導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）の前記少なくとも１つの冷却材注入口（７２１）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材供給導管（７３３）と、
少なくとも１つの冷却材戻り導管（７４３）であって、前記少なくとも１つの冷却材戻り導管のうちの１つの冷却材戻り導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）の前記少なくとも１つの冷却材排出口（７２２）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材戻り導管（７３４）と、
各々が少なくとも１つの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）を備えた、少なくとも１つの冷却材供給マニホルド（７３０）、および、少なくとも１つの冷却材戻りマニホルド（７４０）と、
を備え、
前記冷却材供給導管（７３３）および前記冷却材戻り導管（７４３）は、前記少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）と流体連通するように結合されて、前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）の前記冷却材注入口（７２１）および前記冷却材排出口（７２２）を通る冷却材の流れを促進するようになっており、
前記それぞれの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）は、前記少なくとも１つの冷却材マニホルドの別の部分（７５０）に対して回転自在であり、前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）が前記１つの冷却材供給導管（７３３）および前記冷却材戻り導管（７４３）を通して前記それぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）を前記少なくとも１つの電子部品（７１０）のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にするようになっていて、
少なくとも１つの冷却材供給マニホルド（７３０）、および、少なくとも１つの冷却材戻りマニホルド（７４０）は、複数の回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）を備え、前記それぞれの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）は、前記複数の回転自在マニホルド区域のうちの隣り合った回転自在マニホルド区域に対して回転自在である、
冷却装置（７００）。
【請求項２】
前記複数の回転自在マニホルド区域のうちの前記隣り合った回転自在マニホルド区域は、それぞれのスイベル継手（７５０）を介して流体連通するように直列に互いに可動に結合される、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記それぞれのスイベル継手（７５０）は、前記それぞれのスイベル継手（７５０）と、前記それぞれのスイベル継手（７５０）を介して互いに可動に結合される前記隣り合った回転自在マニホルド区域の回転自在マニホルド区域との間で環状Ｏリング（７５４）を収容する、少なくとも１つの円周方向溝を備える、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
冷却される少なくとも１つの電子部品（８１０）に取付けられるように構成された少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（８２０）であって、前記少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体が少なくとも１つの冷却材注入口（８２１）および少なくとも１つの冷却材排出口（８２２）を備えた、少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（８２０）と、
少なくとも１つの冷却材供給導管（８４０）であって、前記少なくとも１つの冷却材供給導管のうちの１つの冷却材供給導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）の前記少なくとも１つの冷却材注入口（８２１）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材供給導管（８４０）と、
少なくとも１つの冷却材戻り導管（８５０）であって、前記少なくとも１つの冷却材戻り導管のうちの１つの冷却材戻り導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）の前記少なくとも１つの冷却材排出口（８２２）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材戻り導管（８５０）と、
少なくとも２つの回転自在マニホルド区域（８３５）を備えた、一体型マニホルド構造体（８３０）と、
を備え、
前記冷却材供給導管（８４０）および前記冷却材戻り導管（８５０）は、前記少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転自在マニホルド区域（８３５）と流体連通するように結合されて、前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）の前記冷却材注入口（８２１）および前記冷却材排出口（８２２）を通る冷却材の流れを促進するようになっており、
前記それぞれの回転自在マニホルド区域（８３５）は、互いに回転自在であり、前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）が前記１つの冷却材供給導管（８４０）および前記冷却材戻り導管（８５０）を通して前記それぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）を前記少なくとも１つの電子部品（８１０）のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にするようになっている、
冷却装置（８００）。
【請求項５】
各々の回転自在マニホルド区域（８３５）は、内側管区域（８６０）及び外側管区域（８７０）を備える、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記内側管区域（８６０）と前記外側管区域（８７０）とは同心であり、前記内側管区域によって少なくとも部分的に分離される同軸の冷却材供給プレナム（８６１）及び戻りプレナム（８７１）を定める、請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
複数の冷却材導管をさらに備え、前記複数の冷却材導管は、複数の冷却材供給導管（８４０）及び複数の冷却材戻り導管（８５０）を含み、１つの導管は、前記１つの冷却材冷却式構造体と前記冷却材供給プレナム（８６１）とを流体連通するように結合する１つの冷却材供給導管を含み、前記１つの冷却材冷却式構造体は、前記複数の冷却材戻り導管のうちの１つの冷却材戻り導管を介して前記冷却材戻りプレナム（８７１）と流体連通するように結合される、請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記複数の冷却材導管は、複数の実質的に剛体の冷却材導管を含み、前記複数の回転自在マニホルド区域は、前記一体型冷却材マニホルド内で流体連通するように直列に互いに可動に結合される、請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
少なくとも１つの電子部品（７１０）と、
前記少なくとも１つの電子部品（７１０）に取り付けられて、前記少なくとも１つの電子部品からの熱の除去を促進する冷却装置（７００）と、
を備える冷却式電子システムであって、
前記冷却装置（７００）は、
前記少なくとも１つの電子部品（７１０）に取付けられる少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（７２０）であって、前記少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体が少なくとも１つの冷却材注入口（７２１）および少なくとも１つの冷却材排出口（７２２）を備える、少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（７２０）と、
少なくとも１つの冷却材供給導管（７３３）であって、前記少なくとも１つの冷却材供給導管のうちの１つの冷却材供給導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）の前記少なくとも１つの冷却材注入口（７２１）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材供給導管（７３３）と、
少なくとも１つの冷却材戻り導管（７４３）であって、前記少なくとも１つの冷却材戻り導管のうちの１つの冷却材戻り導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）の前記少なくとも１つの冷却材排出口（７２２）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材戻り導管（７３４）と、
各々が少なくとも１つの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）を備えた、少なくとも１つの冷却材供給マニホルド（７３０）、および、少なくとも１つの冷却材戻りマニホルド（７４０）と、
を備え、
前記冷却材供給導管（７３３）および前記冷却材戻り導管（７４３）は、前記少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）と流体連通するように結合されて、前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）の前記冷却材注入口（７２１）および前記冷却材排出口（７２２）を通る冷却材の流れを促進するようになっており、
前記それぞれの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）は、前記少なくとも１つの冷却材マニホルドの別の部分（７５０）に対して回転自在であり、前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）が前記１つの冷却材供給導管（７３３）および前記冷却材戻り導管（７４３）を通してそれぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、前記１つの冷却材冷却式構造体（７２０）を前記少なくとも１つの電子部品（７１０）のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にするようになっていて、
少なくとも１つの冷却材供給マニホルド（７３０）、および、少なくとも１つの冷却材戻りマニホルド（７４０）は、複数の回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）を備え、前記それぞれの回転自在マニホルド区域（７３２、７４２）は、前記複数の回転自在マニホルド区域のうちの隣り合った回転自在マニホルド区域に対して回転自在である、
前記冷却式電子システム。
【請求項１０】
前記複数の回転自在マニホルド区域のうちの前記隣り合った回転自在マニホルド区域は、それぞれのスイベル継手（７５０）を介して流体連通するように直列に互いに可動に結合される、請求項９に記載の冷却式電子システム。
【請求項１１】
前記それぞれのスイベル継手（７５０）は、前記それぞれのスイベル継手（７５０）と、前記それぞれのスイベル継手（７５０）を介して互いに可動に結合される前記隣り合った回転自在マニホルド区域の回転自在マニホルド区域との間で環状Ｏリング（７５４）を収容する、少なくとも１つの円周方向溝を備える、請求項１０に記載の冷却式電子システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの電子部品（８１０）と、
前記少なくとも１つの電子部品（８１０）に取り付けられて、前記少なくとも１つの電子部品からの熱の除去を促進する冷却装置（８００）と、
を備える冷却式電子システムであって、
前記冷却装置（８００）は、
冷却される少なくとも１つの電子部品（８１０）に取付けられるように構成された少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（８２０）であって、前記少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体が少なくとも１つの冷却材注入口（８２１）および少なくとも１つの冷却材排出口（８２２）を備えた、少なくとも１つの冷却材冷却式構造体（８２０）と、
少なくとも１つの冷却材供給導管（８４０）であって、前記少なくとも１つの冷却材供給導管のうちの１つの冷却材供給導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）の前記少なくとも１つの冷却材注入口（８２１）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材供給導管（８４０）と、
少なくとも１つの冷却材戻り導管（８５０）であって、前記少なくとも１つの冷却材戻り導管のうちの１つの冷却材戻り導管が前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）の前記少なくとも１つの冷却材排出口（８２２）と流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材戻り導管（８５０）と、
少なくとも２つの回転自在マニホルド区域（８３５）を備えた、一体型マニホルド構造体（８３０）と、
を備え、
前記冷却材供給導管（８４０）および前記冷却材戻り導管（８５０）は、前記少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転自在マニホルド区域（８３５）と流体連通するように結合されて、前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）の前記冷却材注入口（８２１）および前記冷却材排出口（８２２）を通る冷却材の流れを促進するようになっており、
前記それぞれの回転自在マニホルド区域（８３５）は、互いに回転自在であり、前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）が前記１つの冷却材供給導管（８４０）および前記冷却材戻り導管（８５０）を通して前記それぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、前記１つの冷却材冷却式構造体（８２０）を前記少なくとも１つの電子部品（８１０）のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にするようになっている、
前記冷却式電子システム。
【請求項１３】
各々の回転自在マニホルド区域（８３５）は、内側管区域（８６０）及び外側管区域（８７０）を備える、請求項１２に記載の冷却式電子システム。
【請求項１４】
前記内側管区域（８６０）と前記外側管区域（８７０）とは同心であり、前記内側管区域によって少なくとも部分的に分離される同軸の冷却材供給プレナム（８６１）及び戻りプレナム（８７１）を定める、請求項１３に記載の冷却式電子システム。
【請求項１５】
複数の冷却材導管をさらに備え、前記複数の冷却材導管は、複数の冷却材供給導管（８４０）及び複数の冷却材戻り導管（８５０）を含み、１つの導管は、前記１つの冷却材冷却式構造体と前記冷却材供給プレナム（８６１）とを流体連通するように結合する１つの冷却材供給導管を含み、前記１つの冷却材冷却式構造体は、前記複数の冷却材戻り導管のうちの１つの冷却材戻り導管を介して前記冷却材戻りプレナム（８７１）と流体連通するように結合される、請求項１４に記載の冷却式電子システム。
【請求項１６】
前記複数の冷却材導管は、複数の実質的に剛体の冷却材導管を含み、前記複数の回転自在マニホルド区域は、前記一体型冷却材マニホルド内で流体連通するように直列に互いに可動に結合される、請求項１５に記載の冷却式電子システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却装置に関し、具体的には電子機器システム用の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセッサ性能の向上を達成するために、集積回路チップ、及び該チップを含むモジュールのワット損は増大し続けている。この傾向は、モジュール・レベル及びシステム・レベルの両方において冷却に関する課題を投げかけている。高電力モジュールを効果的に冷却し、且つコンピュータ・センタ内に排出される空気の温度を制限するためには、空気流量を増やすことが必要とされる。
【０００３】
多くの大規模サーバ用途において、プロセッサはそれらに付随する電子機器（例えば、メモリ、ディスク・ドライブ、電源など）と共に、ラック又はフレーム内にスタックされる着脱式ドロワ構造にパッケージされている。他の場合には、電子機器は、ラック又はフレーム内の固定位置に配置されることもある。典型的には、コンピュータは、１つ又は複数の送風機（例えば、ファン又はブロア）によって推進される、並列な空気流路内を通常は前方から後方へ移動する空気によって冷却される。場合によっては、単一のドロワ内のワット損の増大に対して、より強力は送風機の使用又は既存の送風機の回転速度（即ちＲＰＭ）を高めることによってより大きな空気流を提供することで対処することが可能であり得る。しかしながら、この手法は、コンピュータ・インストレーション（即ち、データセンタ）の文脈でのラック・レベルにおいて問題となってきている。
【０００４】
ラックを出る空気によって運ばれる顕熱負荷は、室内空調が効果的に負荷を処理する能力に負担をかける。このことは、「サーバ・ファーム」又は互いに接近して配置されたコンピュータ・ラックの大きなバンクを伴う大規模インストレーションに特に当てはまる。そのようなインストレーションにおいては、液体冷却（例えば、水冷）が、より大きい熱流束を管理するための有望な技術である。液体は、部品／モジュールによって放散される熱を効率的に吸収する。典型的には、熱は、最終的に、液体から、空気であれ、その他の液体であれ、外部環境に伝達される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冷却される電子部品の交換を容易にする、電子機器システムを冷却するための冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、冷却される少なくとも１つの電子部品に取り付けられるように構成された少なくとも１つの冷却材冷却式構造体と、少なくとも１つの冷却材導管と、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域を含む少なくとも１つの冷却材マニホルドとを含む冷却装置が本明細書において提供される。少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体は、少なくとも１つの冷却材搬送チャネルを含み、少なくとも１つの冷却材導管のうちの１つの冷却材導管は、１つの冷却材冷却式構造体の少なくとも１つの冷却材搬送チャネルと流体連通するように結合される。１つの冷却材導管はまた、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転自在マニホルド区域とも流体連通するように結合されて、１つの冷却材冷却式構造体の少なくとも１つの冷却材冷却チャネルを通る冷却材の流れを促進する。それぞれの回転自在マニホルド区域は、冷却材マニホルドの別の部分に対して回転自在であり、１つの冷却材冷却式構造体が１つの冷却材導管を通してそれぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、１つの冷却材冷却式構造体を少なくとも１つの電子部品のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にする。
【０００７】
別の態様において、少なくとも１つの電子部品と、この少なくとも１つの電子部品に取り付けられる冷却装置とを含む冷却式電子システムが本明細書で提供される。冷却装置は、少なくとも１つの電子部品からの熱の除去を促進し、且つ、少なくとも１つの電子部品に取り付けられる少なくとも１つの冷却材冷却式構造体と、少なくとも１つの冷却材導管と、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域を備えた少なくとも１つの冷却材マニホルドとを含む。少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体は、少なくとも１つの冷却材搬送チャネルを含み、少なくとも１つの冷却材導管のうちの１つの冷却材導管は、１つの冷却材冷却式構造体の少なくとも１つの冷却材搬送チャネルと流体連通するように結合される。１つの冷却材導管はまた、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転自在マニホルド区域とも流体連通するように結合されて、少なくとも１つの冷却材冷却式構造体の少なくとも１つの冷却材冷却チャネルを通る冷却材の流れを促進する。それぞれの回転自在マニホルド区域は、冷却材マニホルドの別の部分に対して回転自在であり、１つの冷却材冷却式構造体が１つの冷却材導管を通してそれぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、１つの冷却材冷却式構造体を少なくとも１つの電子部品のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にする。
【０００８】
さらに別の態様において、少なくとも１つの電子部品の冷却を促進する方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの電子部品に取付けられるように構成された少なくとも１つの冷却材冷却式構造体であって、少なくとも１つの冷却材冷却式構造体のうちの１つの冷却材冷却式構造体が少なくとも１つの冷却材搬送チャネルを備える、少なくとも１つの冷却材冷却構造体を設けることと、少なくとも１つの冷却材導管であって、少なくとも１つの冷却材導管のうちの１つの冷却材導管が１つの冷却材冷却式構造体の少なくとも１つの冷却材搬送チャネルと流体連通するように結合される、少なくとも１つの冷却材導管を設けることと、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域を備えた少なくとも１つの冷却材マニホルドを設けることとを含み、１つの冷却材導管は、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域のそれぞれの回転マニホルド区域と流体連通するように結合されて、１つの冷却材冷却式構造体の少なくとも１つの冷却材搬送チャネルを通る冷却材の流れを促進し、それぞれの回転自在マニホルド区域は、少なくとも１つの冷却材マニホルドの別の部分に対して回転自在であり、１つの冷却材冷却式構造体が１つの冷却材導管を通してそれぞれの回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、１つの冷却材冷却式構造体を少なくとも１つの電子部品のそれぞれの電子部品から取り外すことを容易にする。
【０００９】
本発明の技術を通じて、更なる特徴及び利点が実現される。本発明の他の実施形態及び態様は、本明細書で詳しく説明され、特許請求される本発明の一部分と見なされる。
【００１０】
本発明の１つ又は複数の態様が、本明細書の結論部にある特許請求の範囲における例として具体的に示され明確に請求される。本発明の前述の及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面に関連して解釈される以下の詳細な説明から明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の空冷式データセンタの上げ床レイアウトの一実施形態を示す。
【図２】本発明の１つ又は複数の態様による、複数の電子サブシステムを備えた少なくとも部分的に液体冷却される電子機器ラックの一実施形態の正面図である。
【図３】本発明の１つ又は複数の態様による、電子モジュール（又は部品）が、電子モジュールに結合された液冷式構造体を通過するシステム冷却材（電子機器ラック内に配置された１つ又は複数の冷却材調和ユニットによって供給される）によって液冷される電子機器ラックの略図である。
【図４】本発明の１つ又は複数の態様による、液冷式電子機器ラック内に配置される冷却材調和ユニットの一実施形態の略図である。
【図５】本発明の１つ又は複数の態様による、電子サブシステムの部品を冷却するための空冷及び液冷システムを示す電子サブシステムのレイアウトの一実施形態の平面図である。
【図６】本発明の１つ又は複数の態様による、部分的に組立てられた電子サブシステムのレイアウトの詳細な一実施形態を示し、ここで電子サブシステムは、能動的に冷却される８つの発熱性電子機器部品を含み、その各々がそれに結合された液体ベース冷却システムのそれぞれの液冷式構造体を有する。
【図７】本発明の１つ又は複数の態様による、複数の冷却材冷却式構造体と、それぞれが複数の回転自在マニホルド区域を有する冷却材供給マニホルド及び戻りマニホルドとを備える冷却装置の一実施形態を示す。
【図８】本発明の１つ又は複数の態様による、図７の冷却材供給マニホルド又は冷却材戻りマニホルドのうちの１つの部分断面図であり、それぞれのスイベル継手を介して互いに可動に結合された隣接する回転自在マニホルド区域を示す。
【図９】本発明の１つ又は複数の態様による、複数の回転自在マニホルド区域を有するように示された一体型冷却材マニホルドを備える冷却装置の代替の実施形態を示す。
【図１０】本発明の１つ又は複数の態様による、１つの回転自在マニホルド区域が９０度回転して、結合された冷却材冷却式構造体がそのそれぞれの電子部品から取り外されている、図９の冷却装置を示す。
【図１１】本発明の１つ又は複数の態様による、図９及び図１０の一体型冷却材マニホルドの一実施形態の分解図である。
【図１２】本発明の１つ又は複数の態様による、図９−図１１の一体型冷却材マニホルドの１つの回転自在マニホルド区域の等角図である。
【図１３】本発明の１つ又は複数の態様による、図１２の回転自在マニホルド区域の、線８Ｅ−８Ｅに沿って描かれた断面等角図である。
【図１４】本発明の１つ又は複数の態様による、図１２の回転自在マニホルド区域の正面図である。
【図１５】本発明の１つ又は複数の態様による、図１４の回転自在マニホルド区域の、線８Ｇ−８Ｇに沿って描かれた断面図である。
【図１６】本発明の１つ又は複数の態様による、図９−図１１の一体型冷却材マニホルドの部分断面図であり、流体連通するように結合された隣り合った回転自在マニホルド区域を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で用いる場合、「電子機器ラック」及び「ラック装着式電子装置」という用語は交換可能に用いられ、特段の指定のない限り、コンピュータ・システム又は電子機器システムの１つ又は複数の発熱性部品を有する任意のハウジング、フレーム、ラック、コンパートメント、ブレード・サーバ・システムなどを含み、例えば、ハイエンド、ミドルエンド又はローエンドの処理能力を有する独立型コンピュータ・プロセッサとすることができる。１つの実施形態において、電子機器ラックは、複数の電子サブシステムを備えることができる。「電子サブシステム」は、内部又は上に１つ又は複数の発熱性電子部品を有する電子機器ラックのサブハウジング、ブレード、ブック、ドロワ、ノード、コンパートメントなどを指す。電子機器ラックの電子サブシステムは、電子機器ラックに対して可動でも又は固定でもよく、マルチドロワ・ラック・ユニットのラック装着式電子機器ドロワ、及びブレード・センタ・システムのブレードは、冷却される電子機器ラックのサブシステムの２つの例である。１つの特定の例において、「電子サブシステム」は、複数の異なるタイプの電子部品を備えた電子システムを指し、一例を挙げれば、マルチ・サーバ・ラックのサーバ・ノードとすることができる。
【００１３】
「電子部品」は、冷却を必要とする、例えばコンピュータ・システム又は他の電子機器ユニットの任意の発熱性電子部品を指す。一例として、電子部品は、１つ若しくは複数のプロセッサ・ダイ、メモリ・ダイ及びメモリ支持ダイを含む、１つ又は複数の冷却される集積回路ダイ及び／又は他の冷却される電子機器を含むことができる。更なる例として、電子部品は、共通キャリヤの上に配置された１つ若しくは複数の裸ダイ又は１つ若しくは複数のパッケージ化ダイを含むことができる。本明細書で用いる場合、「一次発熱性部品」は、電子サブシステム内の一次発熱性電子部品を指し、他方「二次発熱性部品」は、冷却される一次発熱性部品よりも発生する熱が少ない電子サブシステムの電子部品を指す。さらに、本明細書において、特に指定のない限り、「液冷式構造体」又は「液冷式冷却板」という用語は、それを通して液体冷却材を流すための１つ又は複数のチャネル又は通路が内部又は上に形成された、任意の従来の熱伝導性構造体を指す。さらに、「冶金接合された」は、本明細書においては一般に、２つの部品が、何らかの手段で互いに溶接、ろう付け又ははんだ付けされていることを指す。
【００１４】
本明細書で用いる場合、「液体−液体熱交換器」は、例えば、互いに熱的又は機械的に接触した熱伝導性配管（銅又は他の配管）で形成された２つ又はそれ以上の冷却材流路を含むことができる。液体−液体熱交換器のサイズ、構成及び構造は、本明細書で開示する本発明の範囲から逸脱せずに変えることができる。さらに、「データセンタ」は、冷却される１つ又は複数の電子機器ラックを収容したコンピュータ・インストレーションを指す。具体的な例として、データセンタは、サーバ・ユニットなどのラック装着式コンピューティング・ユニットの１つ又は複数の列を含むことができる。
【００１５】
液体冷却材（例えば、以下で論じる設備又はシステム冷却材）の一例は水である。しかし、本明細書で開示される概念は、他のタイプの冷却材を用いた使用にも容易に適合される。例えば、１つ又は複数の冷却材は、本発明の利点及び独自の特徴を維持しながら、ブライン、フッ化炭素液体、液体金属、又は他の同様の冷却材、若しくは冷媒を含むことができる。
【００１６】
以下、図面（本発明の理解を容易にするために縮尺通りには描かれてはいない）を参照するが、図中、異なる図面を通して用いられる同じ参照番号は、同じ又は類似の部品を示す。
【００１７】
図１は、複数の電子機器ラック１１０が１つ又は複数の列に配置された従来技術の典型的な空冷式データセンタ１００の上げ床レイアウトを示す。図１に示すようなデータセンタは、数百、さらには数千ものマイクロプロセッサを収容することができる。図示した配置において、冷気は、上げ床１４０と部屋の基礎又は下地床１６５との間に定められた冷気プレナム１４５から穴あき床タイル１６０を通ってデータセンタに入る。冷気は、電子機器ラックの空気取入れ側１２０のルーバ付きカバーを通して取り入れられ、電子機器ラックの背面（即ち、空気排出側１３０）を通して排出される。各電子機器ラック１１０はラックのサブシステム内の電子デバイスを冷却するために吸気口から排気口への強制空気流をもたらすための、１つ又は複数の送風機（例えば、ファン又はブロア）を有することができる。供給空気プレナム１４５は、調和された冷気をデータセンタの「低温側」通路内に配置された穴あき床タイル１６０を介して電子機器ラックの空気取入れ側に供給する。調和冷気は、同じくデータセンタ１００内に配置された１つ又は複数の空調ユニット１５０によってプレナム１４５に供給される。室内空気が、各空調ユニット１５０の上部付近でその中に取り込まれる。この室内空気は、コンピュータ・インスタレーションの、例えば電子機器ラック１１０の対向する空気排出側１３０によって定められる「高温」通路から排出された空気を部分的に含むことができる。
【００１８】
電子機器ラックを通る空気流の要求量は常に増え続けており、且つ典型的なデータセンタ・インスタレーション内での通気配分は限られていることから、液体支援冷却が従来の空冷と組み合わされている。図２−図６は、電子機器ラック内に配置された高発熱性電子部品に結合される１つ又は複数の冷却板を備えた液体支援冷却システムを用いる、データセンタ実装の一実施形態を示す。
【００１９】
図２は、部分的に液冷される電子機器ラック２００の一実施形態を示す。図のように、液冷式電子機器ラック２００は、プロセッサ又はサーバ・ノードとすることができる複数の電子サブシステム２１０を含む。大容量電力調整器２２０が液冷式電子機器ラック２００の上部に配置されて示されており、２つの冷却材調和ユニット（ＣＣＵ）２３０が液冷式電子機器ラックの下部に配置される。本明細書で説明する実施形態において、冷却材は、水又は水をベースとする溶液であることが（例示のみを目的として）想定されている。
【００２０】
ＣＣＵ２３０に加えて、冷却システムは、システム水供給マニホルド２３１と、システム水戻りマニホルド２３２と、システム水供給マニホルド２３１を電子サブシステム２１０に結合するマニホルド−ノード流体接続ホース２３３と、個々の電子サブシステム２１０をシステム水戻りマニホルド２３２に結合するノード−マニホルド流体接続ホース２３４とを含む。各々のＣＣＵ２３０は、それぞれのシステム水供給ホース２３５を介してシステム水供給マニホルド２３１と流体連通し、各々のＣＣＵ２３０は、それぞれのシステム水戻りホース２３６を介してシステム水戻りマニホルド２３２と流体連通する。
【００２１】
図のように、電子サブシステムの熱負荷の一部分は、システム水から、図の実施形態においては上げ床２０１と基礎床２０２との間の空間に配置された設備水供給ライン２４０及び設備水戻りライン２４１によって供給される冷却器設備水に伝達される。
【００２２】
図３は、図２の冷却システムの動作を概略的に示し、ここでは、液冷式冷却板３００が液冷式電子機器ラック２００内の電子サブシステム２１０の電子モジュール３０１に結合されて示されている。熱は、冷却材調和ユニット２３０の液体−液体熱交換器３２１と、ライン３２２、３２３と、冷却板３００とによって定められるシステム冷却材ループ内の冷却板３００を通るようにポンプ３２０によって循環されるシステム冷却材を介して、電子モジュール３０１から除去される。システム冷却材ループ及び冷却材調和ユニットは、制御された温度及び圧力、並びに制御された化学的性質及び清浄度の冷却材を電子モジュールに供給するように設計される。さらに、システム冷却材は、熱が最終的に伝達される、ライン２４０、２４１内の、制御性がより低い設備冷却材から物理的に分離される。
【００２３】
図４は、冷却材調和ユニット２３０のより詳細な実施形態を示す。図４に示すように、冷却材調和ユニット２３０は、第１の冷却材ループを含み、冷やされた設備冷却材が、その中に供給され４１０、モータ４２５によって駆動される制御弁４２０を通過する。弁４２０は熱交換器３２１を通る設備冷却材の量を決定し、設備流体の一部分は場合によりバイパス・オリフィス４３５を介して直接戻される。冷却材調和ユニットはさらに、貯留タンク４４０を備えた第２の冷却材ループを含み、その貯留タンクからシステム冷却材がポンプ４５０又はポンプ４５１のいずれかによって調和用の熱交換器３２１内に送り込まれ、そこから冷却システム冷却材として、冷却される電子機器ラックに送出される。冷却システム冷却材は、システム水供給ホース２３５及びシステム水戻りホース２３６を介して液冷式電子機器ラックのシステム水供給マニホルド及びシステム水戻りマニホルドに供給される。
【００２４】
図５は、電子サブシステム５１３の部品レイアウトの一実施形態を示し、ここで１つ又は複数の送風機５１１が、電子サブシステム５１３内の複数の部品５１２を冷却するための強制空気流５１５を供給する。冷気は、ドロワの前面５３１を通して取込まれ、背面５３３から排出される。冷却される複数の部品には、（液体ベース冷却システムの）液冷式冷却板５２０が結合される複数のプロセッサ・モジュール、並びに、空冷式ヒートシンクが結合される複数アレイのメモリ・モジュール５３０（例えば、デュアル・インライン・メモリ・モジュール（ＤＩＭＭ））の及び複数列のメモリ・サポート・モジュール５３２（例えば、ＤＩＭＭ制御モジュール）が含まれる。図の実施形態において、メモリ・モジュール５３０及びメモリ・サポート・モジュール５３２は、一部が電子サブシステム５１３の前面５３１近くに配列され、一部が電子サブシステム５１３の背面５３３近くに配列される。さらに、図５の実施形態において、メモリ・モジュール５３０及びメモリ・サポート・モジュール５３２は、電子サブシステムを横切る空気流５１５によって冷却される。
【００２５】
図に示した液体ベースの冷却システムは、液冷式冷却板５２０に接続されて流体連通する複数の冷却材搬送管をさらに含む。冷却材搬送管は、冷却材搬送管の組を含み、各々の組は、（例えば）冷却材供給管５４０、ブリッジ管５４１及び冷却材戻り管５４２を含む。この例では、管の各組が、直列に接続された冷却板５２０の対（一対のプロセッサ・モジュールに結合されている）に液体冷却材を供給する。冷却材は、冷却材供給管５４０を介して各対の第１の冷却板内に流れ込み、第１の冷却板からブリッジ管又はライン５４１を介して対の第２の冷却板へと流れ、このブリッジ管又はライン５４１は、熱伝導性であってもなくてもよい。対の第２の冷却板から、冷却材はそれぞれの冷却材戻り管５４２を通して戻される。
【００２６】
図６は、８個のプロセッサ・モジュールを含み、各々のプロセッサ・モジュールがそれに結合された液体ベース冷却システムのそれぞれの液冷式冷却板を有する、代替の電子機器ドロワのレイアウトをより詳細に示す。液体ベース冷却システムは、液冷式冷却板内を通る液体冷却材の通過を促進するための付随する冷却材搬送管と、液冷式冷却板への液体冷却材の配分及び液冷式冷却板からの液体冷却材の戻りを促進するためのヘッダ・サブアセンブリとをさらに含むように示されている。具体例として、液体ベース冷却サブシステム内を通過する液体冷却材は、冷水である。
【００２７】
前述のように、種々の液体冷却材は、電子システムの発熱性電子部品から熱を取り去る作業において空気より著しく性能が優れているので、部品を、より効果的に、より高い信頼度及びピーク性能のための望ましい温度に維持する。液体ベース冷却システムを設計及び配備する際には、信頼度を最大にし、且つ漏れの可能性を最小にし、同時に、所与の電子システム実装の他の全て機械的、電気的及び化学的要件を満たすシステムを設計することが有利である。これらのより堅牢な冷却システムは、それらの組立て及び実装において特有の問題を有する。例えば、組立ての一解決策は、電子システム内で複数の継手を使用すること、並びに、ヘッダ、冷却板、ポンプ及び他の部品を接続するのに可撓性のプラスチック製又はゴム製配管を用いることである。しかし、そのような解決策は、設計要件に適合しないことがある。
【００２８】
従って、一態様において本明細書で提示されるのは、特定の電子機器ドロワ内に配置するためのモノリシック構造体として特別に予め構成され予め作成される、堅牢な液体支援冷却システムである。
【００２９】
図６は、本発明の一態様による、電子機器ドロワ及びモノリシック冷却システムの一実施形態の等角図である。図示したプレーナ型サーバ・アセンブリは、冷却されるメモリＤＩＭＭソケット及び種々の電子部品が物理的且つ電気的に取付けられる多層プリント回路基板を含む。図示された冷却システムにおいて、液体冷却材を単一の注入口から複数の並列な冷却材流路に配分するための供給ヘッダが設けられ、戻りヘッダが、複数の並列な冷却材流路から排出された冷却材を単一の排出口に集める。各々の並列冷却材流路は、直列流配置にある１つ又は複数の冷却板を含み、この冷却板に機械的且つ熱的に結合された１つ又は複数の電子部品を冷却する。並列流路の数及び直列に接続される液冷式冷却板の数は、例えば、所望のデバイス温度、使用可能な冷却材温度及び冷却材流量、並びに各々の電子部品から放散する全熱負荷に依存する。
【００３０】
より具体的には、図６は、部分的に組立てられた電子システム６１３と、冷却される１次発熱性部品（例えば、プロセッサ・ダイを含む）に結合された組立済み液体ベース冷却システム６１５とを示す。この実施形態において、電子機器システムは、電子機器ラックの電子機器ドロワ用に（又は電子機器ドロワとして）構成され、例えば、支持基板又は平面基板６０５と、複数のメモリ・モジュール・ソケット６１０（メモリ・モジュール（例えば、デュアル・インライン・メモリ・モジュール）は図示せず）と、複数列のメモリ・サポート・モジュール６３２（結合された空冷式ヒートシンク６３４を各々が有する）と、液体ベース冷却システム６１５の液冷式冷却板６２０の下に配置される複数のプロセッサ・モジュール（図示せず）とを含む。
【００３１】
液冷式冷却板６２０に加えて、液体ベース冷却システム６１５は、それぞれの液冷式冷却板６２０と流体連通する冷却材供給管６４０及び冷却材戻り管６４２を含んだ複数の冷却材搬送管を含む。冷却材搬送管６４０、６４２はまた、ヘッダ（又はマニホルド）サブアセンブリ６５０にも接続され、このヘッダ・サブアセンブリが冷却材供給管への液体冷却材の配分を促進し、冷却材戻り管６４２からの液体冷却材の戻りを促進する。この実施形態において、電子機器ドロワ６１３の前面６３１に近い方のメモリ・サポート・モジュール６３２に結合された空冷式ヒートシンク６３４は、電子機器ドロワ６１３の背面６３３に近い方のメモリ・サポート・モジュール６３２に結合された空冷式ヒートシンク６３４’より高さが低い。このサイズの差異は、この実施形態においてヘッダ・サブアセンブリ６５０が電子機器ドロワの前面６３１にあり、複数の液冷式冷却板６２０がドロワの中央にあるので、冷却材搬送管６４０、６４２を収容するためのものである。
【００３２】
液体ベースの冷却システム６１５は、それぞれの発熱性電子部品に係合するように構成され間隔を空けて配置された複数の（予め組立てられた）液冷式冷却板６２０を含む、予め構成されたモノリシック構造体を含む。各々の液冷式冷却板６２０は、この実施形態においては、液体冷却材注入口及び液体冷却材排出口、並びに取付けサブアセンブリ（即ち、冷却板／ロードアーム（ｌｏａｄ  ａｒｍ）アセンブリ）を含む。各々の取付けサブアセンブリを使用して、そのそれぞれの液冷式冷却板６２０を関連する電子部品に結合して冷却板と電子部品とのアセンブリが形成される。冷却板の側部には、組立てプロセス中に位置合せピン又は位置決めだぼを受入れるための位置合せ開口部（即ち、貫通孔）が設けられる。さらに、コネクタ（又はガイド・ピン）が取付けサブアセンブリ内に含められ、取付けアセンブリの使用を容易にする。
【００３３】
図６に示すように、ヘッダ・サブアセンブリ６５０は、２つの液体マニホルド、即ち冷却材供給ヘッダ６５２及び冷却材戻りヘッダ６５４を含み、これらは、一実施形態において支持ブラケットによって互いに結合される。図６のモノリシック冷却構造体において、冷却材供給ヘッダ６５２は、各々の冷却材供給管６４０に流体連通するように冶金接合され、他方、冷却材戻りヘッダ６５４は、各々の冷却材戻り管６４２に流体連通するように冶金接合される。単一の冷却材注入口６５１及び単一の冷却材排出口６５３が、電子機器ラック用の冷却材供給マニホルド及び戻りマニホルド（図示せず）に結合するためにヘッダ・サブアセンブリから延びている。
【００３４】
図６は、予め構成された冷却材搬送管の一実施形態もまた示す。冷却材供給管６４０及び冷却材戻り管６４２に加えて、ブリッジ管又はライン６４１が、例えば、１つの液冷式冷却板の液体冷却材排出口をもう１つの液冷式冷却板の液体冷却材注入口に結合するように設けられて、冷却板を流体が直列に流れるように接続し、一対の冷却板がそれぞれの冷却材供給管及び戻り管の組を介して液体冷却材を受入れ且つ戻すようになっている。一実施形態において、冷却材供給管６４０、ブリッジ管６４１及び冷却材戻り管６４２は、それぞれ、銅又はアルミニウムなどの熱伝導性材料で形成された、各々が予め構成された半剛体の管であり、これら管はそれぞれ、ヘッダ・サブアセンブリ及び／又は液冷式冷却板に液密になるように、ろう付け、はんだ付け又は溶接される。管は、特定の電子機器システムに合わせて予め構成されて、このモノリシック構造体を電子機器システムに係合関係で取付けることを容易にする。
【００３５】
上で説明した図２−図６の液体冷却手法は、発熱性回路モジュール（又は部品）に取り付けられた液冷式冷却板を通して水を循環させるための効果的な解決策である。この手法の有効性の例は、ニューヨーク州アーモンク所在のインターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションによって提供されるＩＢＭ  Ｐｏｗｅｒ５７５（商標）システムである。図２−図６の実施形態において、ポンプと例えば水−水熱交換器とを含む１つ又は複数の冷却材調和ユニットが、各々の電子機器ラック内に配置される。上述のように、液冷式電子機器ラック内の液冷式部品を通って循環するシステム冷却材によって運ばれる熱負荷は、ラック・ユニット内に配置された冷却材調和ユニット内の能動的水−水熱交換器を通して、第２の冷却材経路を通過する設備用冷水に排熱される。
【００３６】
前述のように、一実装において、特定の電子機器システム（又はサブシステム）のための上記の冷却サブアセンブリは、例えば、液冷式冷却板とヘッダ（又はマニホルド構造体）とを相互接続する剛体の配管を用いる比較的剛性の構造体である。そのような実装においては、複数の冷却板は、部品又はモジュールの高さの差異を受け入れるように、例えば１乃至２ミリメートルのコンプライアンスで設計することができる。しかし、指定されたコンプライアンスより大きい冷却板間の相対的移動は、冷却装置を損傷することになる。そのような冷却法を用いた場合、単一の電子部品を交換するために冷却装置全体を取り外す必要があり、そのようなことが許容されるのは製造環境においてのみである。従って、そのような冷却装置によって冷却される電子部品又はモジュールの現場での交換（即ち、顧客の設備における交換）は許容されない。それゆえ、冷却板アセンブリに取付けられた単一の電子部品が故障した場合には、電子サブシステム（又はノード）全体を交換しなければならない。このことに対処するために、電子サブシステム（又はノード）全体を製造場所に送り返すのではなく、顧客の設備において個々の電子部品又はモジュールの交換を可能にする液体ベースの冷却システムを提供することが望ましい。
【００３７】
本明細書では、単一の冷却板をそのそれぞれの電子部品又はモジュールから「現場で」取り外すことを可能にして電子部品の交換を容易にする冷却装置を提供する。具体的には、例えば、個々のプロセッサ・モジュール又は電子部品を冷却装置に付随する他のプロセッサ・モジュールを妨げずに取り外すことを容易にする冷却装置が本明細書で開示される。これは、マニホルド構造体の１つ又は複数の区域の回転又は旋回を可能にする冷却材マニホルド構造体を提供することによって達成される。この回転運動度により、冷却板の動きに導管で完全に対処しようとした場合に必要である可撓性よりも可撓性が小さい、比較的剛性の導管又は配管をマニホルドと液冷式構造体の間で使用することが容易になる。
【００３８】
概説すれば、本明細書において提供されるのは、冷却される１つ又は複数のそれぞれの電子部品に取り付けられるように各々が構成された１つ又は複数の冷却材冷却式構造体を含む、冷却装置である。冷却材冷却式構造体は、１つ又は複数の冷却材搬送チャネルを含み、冷却材冷却式構造体の冷却材搬送チャネルは、それぞれの冷却材導管を介して１つ又は複数の冷却材マニホルドと流体連通するように結合される。１つ又は複数の冷却材マニホルドは、少なくとも１つの回転自在マニホルド区域を含む。動作中、それぞれの冷却材導管は、回転自在マニホルド区域を冷却装置のそれぞれの冷却材冷却式構造体に結合し、回転自在マニホルド区域の回転により、冷却材冷却式構造体がそれぞれの冷却材導管を通して回転自在マニホルド区域と流体連通する状態を維持しながら、冷却材冷却式構造体をそれぞれの電子部品から取り外すことを可能になり、この冷却材導管は、一実施形態において実質的に剛性の導管とすることができる。
【００３９】
上記で要約した冷却システムの複数の実装を例証として本明細書で説明する。第１の実施形態において、冷却材マニホルドは、分離した冷却材供給マニホルド（又はヘッダ）及び冷却材戻りマニホルド（又はヘッダ）を含み、これらの各々は、１つ又は複数の独立に回転自在なマニホルド区域を有する。この実施形態の一実装を図７及び図８を示し、ここで供給マニホルド及び戻りマニホルドは各々、複数の直列に接続された回転自在マニホルド区域を含み、各々のマニホルド区域は、マニホルドからの冷却材の漏れを防ぐ回転自在シールを含む。別の実施形態において、冷却材供給プレナム及び冷却材戻りプレナム並びに複数の回転自在マニホルド区域を備えた一体構造体である一体型冷却材マニホルドが開示される。各々の回転自在マニホルド区域は、内側管区域と外側管区域とを含み、これらは一実施形態において同心管区域を含むことができる。所与の回転自在マニホルド区域の内側管区域及び外側管区域の各々は、それぞれの冷却材供給プレナム又は戻りプレナムからの冷却材の供給及び戻りを可能にするそれぞれの冷却材ポートを有する。この構造体の一実施形態を、例示のみを目的として図９−図１６に示す。
【００４０】
初めに、図７−図８をまとめて参照すると、本発明の１つ又は複数の態様による冷却装置７００の一実施形態が示される。この実施形態において、冷却装置７００は、分離した冷却材供給マニホルド及び冷却材戻りマニホルド７３０、７４０を含む。
【００４１】
より具体的には、冷却装置７００は、１つ又は複数のそれぞれのプロセッサ・モジュールなどの電子部品７１０に取り付けられた１つ又は複数の液冷式構造体（又は冷却板）７２０を備える。冷却材供給導管７３３及び冷却材戻り導管７４３は、それぞれ冷却材供給マニホルド７３０及び冷却材戻りマニホルド７４０を液冷式構造体７２０の冷却材注入口７２１及び冷却材排出口７２２と流体連通するように結合する。さらに、供給マニホルド及び戻りマニホルド７３０、７４０におけるそれぞれの管継手（又はポート）７３４、７４４は、冷却材供給導管７３３及び冷却材戻り導管７４３を、冷却材供給マニホルド及び戻りマニホルド７３０、７４０のそれぞれのマニホルド区域７３２、７４２と流体連通するように結合することを容易にする。前述のように、冷却材供給マニホルド７３０は、一例において、それぞれのスイベル継手７５０を介して互いに直列に流体連通するように可動に結合された複数の回転自在マニホルド区域７３２を備え、冷却材戻りマニホルド７４０は、更なるそれぞれのスイベル継手７５０を介して互いに直列に流体連通するように可動に結合された複数の回転自在マニホルド区域７４２を備える。冷却材供給マニホルド７３０は、マニホルドの対向する両端に冷却材供給ポート７３１及び端部キャップ７３５をさらに含み、冷却材戻りマニホルド７４０は、冷却材戻りマニホルドの対向する両端に冷却材戻りポート７４１及び端部キャップ７４５を含む。
【００４２】
例証として、図８は、冷却材供給マニホルド７３０の２つの隣り合った回転自在マニホルド区域７３２の、スイベル継手７５０を介した可動結合を示す。冷却材戻りマニホルドの回転自在マニホルド区域も同様に結合できることに留意されたい。前述のように、隣り合った回転自在マニホルド区域７３２はそれぞれのスイベル継手７５０を介して結合され、一実施形態において、このスイベル継手は、隣り合った回転自在マニホルド区域７３２の対向する端部を取り巻いて接合させるリング型スイベル継手を含むことができる。スイベル継手７５０は、この実施形態においては、円周方向溝７５２を含み、この各々が、スイベル継手７５０における冷却材７６０の漏れの防止を促進する１つ又は複数の環状Ｏリング７５４を収容する。所望であれば、以下で説明するような固定又はラッチ止め機構、又はいずれかのその他の従来の固定又はラッチ止め機構（図示せず）を使用して、所与のマニホルドの隣接する回転自在マニホルド区域同士を相互接続し、その一方で、それでもなお１つの回転自在マニホルド区域がそれに隣接する回転自在マニホルド区域に対して回転することができるようにすることができる。
【００４３】
また、当業者であれば、図７及び図８に示す冷却装置又はサブアセンブリは、冷却材供給マニホルド内の単一の回転自在マニホルド区域及び冷却材戻りマニホルド内の単一の回転自在マニホルド区域によって容易に実装することができることに気付くであろう。その場合、冷却材供給マニホルド及び戻りマニホルドの２つの単一の回転自在マニホルド区域の回転により、複数の液冷式構造体をそれらそれぞれの電子部品から取り外すことができる。図７及び図８の実施形態において、供給マニホルド及び戻りマニホルドは互いにずらされており、複数の回転軸が存在することを意味していることに留意されたい。従って、この実施形態においてマニホルドを液冷式構造体に接続する冷却材供給導管は、この運動に対処するのに十分な可撓性を有するべきである。一例として、テフロン（商標）（ＰＴＦＥ）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような堅いプラスチック導管を用いることができる。プラスチック導管の場合には、他の多くの場合と同様に、堅さは相対的な用語である。しかし、本出願の観点からは、プラスチック導管は、本明細書で開示する回転自在マニホルド区域の運動の自由度なしでそれぞれの液冷式構造体を十分に移動させて液冷式構造体を付随する電子部品から取り外すのに十分なほど、可撓性ではない。
【００４４】
図９−図１６は、本発明の一態様による、概略的に８００で示す、冷却装置の代替の実施形態を示す。この実施形態においては、一体型マニホルド構造体８３０が設けられ、これは、以下でさらに説明するように冷却材供給プレナム及び冷却材戻りプレナムの両方を備える。
【００４５】
図９に示すように、冷却装置８００は、１つ又は複数の液冷式構造体８２０を含み、この各々が、冷却される１つ又は複数のそれぞれの電子部品８１０に結合又は取り付けられる。一例として、電子部品８１０は、前述のように、プロセッサ・モジュールのような高発熱性電子部品を含むことができる。図のように、各々の冷却材供給導管８４０が、冷却材注入口８２１（それぞれの液冷式構造体８２０の）と冷却材供給ポート８４１（一体型マニホルド構造体８３０のそれぞれの回転自在マニホルド区域８３５の）とを流体連通するように結合する。同様に、各々の冷却材戻り導管８５０が、冷却材排出口８２２（それぞれの液冷式構造体８２０の）と冷却材戻りポート８５１（それぞれの回転自在マニホルド区域８３５の）とを流体連通するように結合する。導管８４０、８５０は、はんだ付け、ろう付け、機械的結合などを含む多くの方法で液冷式構造体及び一体型冷却材マニホルドに接続することができる。導管は、液冷式構造体又は一体型マニホルドのいずれかと一体形成することさえ可能である。
【００４６】
図示した実施形態において、一体型マニホルド８３０は、一体型冷却材マニホルド８３０の一方の端部に、冷却材注入ポート８３１と、冷却材排出ポート８３２と、固定注入排出連結具８３３とさらに含み、一体型冷却材マニホルドの他方の端部にキャップ８３４をさらに含む。一体型冷却材マニホルド８３０は、一例として、複数の直列に結合された回転自在マニホルド区域８３５を備える。しかし、一体型冷却材マニホルド８３０は、代替の実施形態において、例えば、冷却装置の１つ又は複数の液冷式構造体８２０に冷却材を供給するための１つ又は複数の冷却材供給ポート８４１及び１つ又は複数の冷却材戻りポート８５１を備えることができる単一の回転自在冷却材マニホルド区域で構成することができることに留意されたい。
【００４７】
本明細書では、それぞれの冷却材供給導管及び冷却材戻り導管８４０、８５０を介して一体型冷却材マニホルド８３０のそれぞれの回転自在マニホルド区域に結合される注入ポート８２１及び排出ポート８２２を備えるように図示したが、図６に関連して図示し説明したような方法で、１つ又は複数の冷却板相互接続管（図示せず）が、例えば第１の液冷式構造体８２０の排出ポート８２２を第２の液冷式構造体８２０の注入ポート８２１に結合することによって複数の液冷式構造体８２０同士を互いに結合することもできる。その場合、一体型冷却材マニホルド８３０のそれぞれの回転自在マニホルド区域８３５の回転によって、２つ又はそれ以上の結合した液冷式構造体がそれらそれぞれの電子部品から取り外されることになる。
【００４８】
有利には、図９に示す冷却装置は、複数の回転自在に結合されたマニホルド区域８３５を備え、これらの各々が、それぞれの液冷式構造体８２０をその液冷式構造体を介して冷却される１つ又は複数の付随する電子部品８１０から取り外すことを容易にする。これは、図１０に（一例として）示すように、１つ又は複数の回転自在マニホルド区域８３５を回転又は旋回させることによって達成される。図１０においては、９０度旋回可能な運動が示されており、これは、液冷式構造体とマニホルド区域との間で剛性の導管８４０、８５０を使用することを容易にする。剛性導管は、液冷式構造体の移動に導管それ自体で対処しなければならない場合に必要な可撓性よりも可撓性が小さい導管である。
【００４９】
図１１は、図９及び図１０の一体型冷却材マニホルドの部分分解図であり、図１２−図１５は、回転自在マニホルド区域８３５の一実施形態をさらに詳細に示し、図１６は、一体型冷却材マニホルド内の結合された隣り合う回転自在マニホルド区域の断面図を示す。
【００５０】
図１１−図１６をまとめて参照すると、図示した実施形態において、各々の回転自在マニホルド区域８３５は、第１の端部８５８及び第２の端部８５９を備え、図示した実施形態においては、回転自在マニホルド区域は実質的に同一である。この実施形態は単なる例示として提示したものであることに留意されたい。代替の実施形態において、回転自在マニホルド区域は、異なるサイズにすることができ、又は特定の冷却実装用に構成することができる。例えば、１つ又は複数の回転自在マニホルド区域８３５を、一体型冷却材マニホルドの１つ又は複数の他の回転自在マニホルド区域よりも長くすることができる。図９及び図１０に関して上述したように、各々の回転自在マニホルド区域８３５は、冷却材供給ポート及び戻りポート８４１、８５１を備え、これらが、マニホルドからそれぞれの冷却材供給導管及び戻り導管を介してそれぞれの液冷式構造体中を通る冷却材の循環を促進する。前述のように、固定注入排出連結具８３３は、冷却材注入ポート８３１及び冷却材排出ポート８３２を含み、これらは、連結具８３３を介して、隣接した回転自在マニホルド区域８３５内のそれぞれの冷却材供給プレナム及び戻りプレナムと流体連通する。一実施形態において、連結具８３３は、回転自在マニホルド区域８３５に関して以下で説明する構造体と類似の二重プレナム構造体を含む。例えば、連結具８３３は、内側プレナム及び周囲プレナムを定める２つの同心管区域を含むことができ、これらは、以下で説明する方式と類似の方式で、隣接した回転自在マニホルド区域８３５の冷却材供給プレナム及び冷却材戻りプレナムに対してそれぞれ位置合せされ、シールされるように構成される。
【００５１】
図１２−図１５を具体的に参照すると、回転自在マニホルド区域８３５の一実施形態が示されている。この実施形態において、第１の端部８５８は、隣り合う回転自在マニホルド区域の第２の端部８５９を受入れるように構成される（図１６に示すように）。回転自在マニホルド区域８３５は、内側管区域８６０及び外側管区域８７０を含み、これらは一実施形態において同心であり、離間して第１の冷却材プレナム及び第２の冷却材プレナムを定める。一実施形態において、第１及び第２の冷却材プレナムは、それぞれ、冷却材供給プレナム及び冷却材戻りプレナム８６１、８７１を含む。より小さい直径の管又はポート８４１、８５１が、図のように内側管区域８６０及び外側管区域８７０から分岐するように設けられ、前述のように液冷式構造体への冷却材流の供給及び戻りをもたらす。図のように、冷却材供給ポート８４１は冷却材供給プレナム８６１と流体連通し、冷却材戻りポート８５１は冷却材戻りプレナム８７１と流体連通する。
【００５２】
一例として、図１５及び図１６に示すように、二重Ｏリング溝８６２が、内側管区域８６０の端部８６３に、隣接した回転自在マニホルド区域の第１の端部８５８の隣接スペース８６４内に存在するように設けられる。これらの二重Ｏリング溝８６２内に２つのＯリング８８０が設けられ、隣接する回転自在マニホルド区域８３５間の界面において隣接する冷却材供給プレナム８６１を互いにシールすることを容易にする。同様に、二重Ｏリング溝８７２が、外側管区域８７０の端部８７３において外側管区域８７０に設けられ、より大きい直径の２つのＯリング８８１を収容し、これが、図１６に示すように、隣接する回転自在マニホルド区域８３５の間の界面において隣接する冷却材戻りプレナム８７１を互いにシールすることを容易にする。この例においては、信頼度を確保するために二重のＯリングが用いられることに留意されたい。代替的に、所望であれば、単一のＯリングを内側管区域に関連して設けることができ、単一のＯリングを外側管区域に関連して設けることができる。回転自在マニホルド区域８３５は、例えば、端部８５８において一方の回転自在マニホルド区域から延びた、隣接する回転自在マニホルド区域内の端部８５９においてそれぞれのラッチ溝（又はチャネル）８７５と噛み合うラッチタブ８７４を介して、互いに固定又はラッチ止めされることにもまた留意されたい。一実施形態において、ラッチ溝の各々は、外側管区域８７０内の円周方向溝を含む。ラッチタブ及び対応する溝を例示したが、１つの回転自在マニホルド区域がその一体型冷却材マニホルドの少なくとももう１つの部分に対して回転運動又は旋回運動することを可能にする限りは、止めねじ、保持クリップなどを含む任意の従来のラッチ止め又は固定技術を例えば付随する溝又はチャネルと共に使用することができる。
【００５３】
有利には、本明細書において図９−図１６に関連して説明した一体型冷却材マニホルドは、供給プレナム及び戻りプレナムの両方、並びに付随する冷却材導管に関して、単一の回転軸を有する。この構造は、一体型冷却材マニホルドと液冷式構造体との間に剛性の導管又は配管を使用することを可能にする。例えば、金属管（銅、ステンレス鋼、アルミニウムなど）又は堅いプラスチック（テフロン（商標）（ＰＴＦＥ）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）をこの目的のために使用することができる。プラスチックの場合、他の多くの場合と同様に、堅さは相対的な用語である。しかし、本明細書で説明する冷却装置に使用する金属及びプラスチックは、マニホルド区域を回転する自由度なしでそれぞれの電子部品を交換するのに十分に付随する液冷式構造体を移動させるには、可撓性が十分ではないことが想定されている。
【００５４】
さらに、本明細書において図９−図１６に関連して説明した一体型マニホルドは、各々が複数の液冷式構造体にそれぞれの供給導管及び戻り導管を介して結合される、単一の回転自在マニホルド区域として、又は複数の回転自在マニホルド区域として、容易に実装することができることに留意されたい。その場合、単一の回転自在マニホルド区域の回転により、複数の付随する液冷式構造体が同時にそれらそれぞれの１つ又は複数の電子部品から取り外されることになる。
【００５５】
当業者であれば、本明細書で開示されたのは、プロセッサ・モジュールなどの個々の電子部品を、冷却装置で冷却されている他の電子部品を妨げずに取り外すことを容易にする液体ベースの冷却装置であることに注目するであろう。これは、１つ又は複数の冷却材マニホルドの１つ又は複数の回転自在マニホルド区域をそれぞれの液冷式構造体を電子部品から取り外すように回転又は旋回させることによって達成される。提供される回転運動度は、液冷式構造体の取外しに導管自体で対処しなければならない場合に必要な可撓性よりも可撓性が小さい導管をマニホルドと液冷式構造体の間で使用することを容易にする。
【００５６】
本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものにすぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いる場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別段に明示しない限り、複数形も同様に含むことが意図されている。さらに、本明細書で用いられる場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明示しない限り、複数形も同様に含むことを意図したものである。「含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」（並びに「含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び「含んでいる・備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」といった「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」のあらゆる形）、「有する（ｈａｖｅ）」（並びに「有する（ｈａｓ）」及び「有している（ｈａｖｉｎｇ）」といった「有する」のあらゆる形）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（並びに「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」といった「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」のあらゆる形）、並びに「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」（並びに「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」及び「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」といった「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」のあらゆる形）という用語は、オープンエンド形式の連結動詞であることが理解されるであろう。その結果、１つ又は複数のステップ又は要素を「備える」、「有する」、「含む」又は「含有する」方法又は機器は、それらの１つ又は複数のステップ又は要素を持つが、それらの１つ又は複数のステップ又は要素のみを持つことに限定されない。同様に、１つ又は複数の特徴を「備える」、「有する」、「含む」又は「含有する」方法のステップ又は装置の要素は、それらの１つ又は複数の特徴を持つが、それらの１つ又は複数の特徴のみを持つことに限定されない。さらに、ある特定の様式で構成され装置又は構造体は、少なくともその様式で構成されるが、挙げられていない様式でも構成することができる。
【００５７】
以下の特許請求の範囲における全ての「手段又はステップと機能との組み合わせ（ミーンズ又はステップ・プラス・ファンクション）」要素に対応する構造、材料、動作、及び均等物は、もしあれば、その機能を、明確に特許請求されている他の特許請求された要素と組み合せて実行するためのあらゆる構造、材料、又は動作を含むことが意図されている。本発明の説明は、例証及び説明のために提示されたものであり、網羅的であること又は本発明を開示された形態に限定することを意図したものではない。当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない多くの修正及び改変が明らかとなるであろう。
【符号の説明】
【００５８】
１００：空冷式データセンタ
１１０：電子機器ラック
１４０、２０１：上げ床
１４５：供給空気プレナム
１５０：空調ユニット
１６５、２０２：基礎又は下地床
２００：液冷式電子機器ラック
２１０、５１３：電子サブシステム
２３０：冷却材調和ユニット（ＣＣＵ）
２３１：システム水供給マニホルド
２３２：システム水戻りマニホルド
２３３：マニホルド−ノード流体接続ホース
２３４：ノード−マニホルド流体接続ホース
２３５：システム水供給ホース
２３６：システム水戻りホース
２４０：設備水供給ライン
２４１：設備水戻りライン
３００：液冷式冷却板
３０１：電子モジュール
３２０、４５０、４５１：ポンプ
３２１：液−液熱交換器
５１１：送風機
５１５：強制空気流
５２０、６２０、７２０、８２０：液冷式構造体（冷却板）
５３０：メモリ・モジュール
５３１、６３１：電子サブシステム又は電子機器ドロワの前面
５３２、６３２：メモリ・サポート・モジュール
５３３、６３３：電子サブシステム又は電子機器ドロワの背面
５４０、６４０：冷却材供給管
５４１、６４１：ブリッジ管
５４２、６４２：冷却材戻り管
６１０：メモリ・モジュール・ソケット
６１３：電子システム（電子機器ドロワ）
６１５：液体ベース冷却システム
６３４、６３４’：空冷式ヒートシンク
６５０：ヘッダ・サブアセンブリ
６５１：冷却材注入口
６５２：冷却材供給ヘッダ
６５３：冷却材排出口
６５４：冷却材戻りヘッダ
７００、８００：冷却装置
７１０、８１０：電子部品
７２１、８２１：冷却材注入口
７２２、８２２：冷却材排出口
７３０：冷却材供給マニホルド
７３１：冷却材供給ポート
７３２、７４２、８３５：回転自在マニホルド区域
７３３、８４０：冷却材供給導管
７３４、７４４：管継手又はポート
７３５、７４５、８３４：端部キャップ、キャップ
７４０：冷却材戻りマニホルド
７４１：冷却材戻りポート
７４３、８５０：冷却材戻り導管
７５０：スイベル継手
７５２：円周方向溝
７５４、８８０、８８１：Ｏリング
７６０：冷却材
８３０：一体型マニホルド構造体
８３１：冷却材注入ポート
８３２：冷却材排出ポート
８３３：固定注入排出連結具
８４１：冷却材供給ポート
８５１：冷却材戻りポート
８５８：回転自在マニホルド区域８３５の第１の端部
８５９：回転自在マニホルド区域８３５の第２の端部
８６０：内側管区域
８６１：冷却材供給プレナム
８６２、８７２：Ｏリング溝
８６４：隣接スペース
８７０：外側管区域
８７１：冷却材戻りプレナム
８７４：ラッチタブ
８７５：ラッチ溝
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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