(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの熱交換器を連結する取付装置において、
ａ．第１の熱交換器を有するサーバラックと、
ｂ．上記サーバラックに電気的インタフェースを介して接続され、第２の熱交換器をそれぞれ有する１つ以上の電子サーバと、
ｃ．上記第１の熱交換器及び上記第２の熱交換器に連結され、該第１の熱交換器及び該第２の熱交換器に係合力を印加して、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間にサーマルインタフェースを形成する並進運動機構と、
ｄ．上記並進運動機構に連結された力封込めアセンブリとを備え、
上記力封込めアセンブリは、上記電子サーバに連結されたシャーシガイドと、上記サーバラックに連結されたラックチャネルとを有し、上記シャーシガイドは、ラックチャネルに連結されて、上記電気的インタフェースから上記係合力を分離するインタロックチャネルを形成する取付装置。
【請求項２】
上記並進運動機構は、上記第２の熱交換器の係合面の全体が上記第１の熱交換器の係合面に対して同時に押し付けられるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に均一な係合プロファイルを提供することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３】
上記並進運動機構は、上記第２の熱交換器の係合面の第１の部分が、該第２の熱交換器の係合面の第２の部分より前に、上記第１の熱交換器の係合面に対して押し付けられるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に不均一な係合プロファイルを提供することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項４】
上記並進運動機構に連結され、該並進運動機構を駆動して、上記係合力を印加する駆動機構を更に備える請求項１記載の取付装置。
【請求項５】
上記並進運動機構及び上記駆動機構は、該駆動機構に印加された駆動力を上記係合力に変換することを特徴とする請求項４記載の取付装置。
【請求項６】
上記駆動力は、第１のベクトルに沿って加えられ、上記係合力は、該第１のベクトルとは異なる第２のベクトルに沿って加えられることを特徴とする請求項５記載の取付装置。
【請求項７】
上記並進運動機構は、更に、解放力を印加することを特徴とする請求項４記載の取付装置。
【請求項８】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器の係合面の全体が、上記第２の熱交換器の係合面から同時に分離されるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に均一な解放プロファイルを提供することを特徴とする請求項７記載の取付装置。
【請求項９】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器の係合面の第１の部分が、該第１の熱交換器の係合面の第２の部分より前に、上記第２の熱交換器の係合面から分離されるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に不均一な解放プロファイルを提供することを特徴とする請求項７記載の取付装置。
【請求項１０】
上記駆動機構は、更に、上記並進運動機構を駆動して、上記解放力を印加することを特徴とする請求項７記載の取付装置。
【請求項１１】
上記駆動機構は、駆動ロッドであることを特徴とする請求項４記載の取付装置。
【請求項１２】
上記駆動機構は、ネジであることを特徴とする請求項４記載の取付装置。
【請求項１３】
上記駆動機構は、電気機械式アクチュエータ、空気圧アクチュエータ及び油圧アクチュエータの１つ以上を有することを特徴とする請求項４記載の取付装置。
【請求項１４】
上記力封込めアセンブリは、上記シャーシガイドと上記電子サーバのシャーシとの間にフロート領域を提供することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項１５】
上記力封込めアセンブリは、フロート領域を有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項１６】
上記サーバラックの第１の部分は、上記第１の熱交換器を含み、上記電子サーバの第１の部分は、上記第２の熱交換器を含み、上記力封込めアセンブリは、該電子サーバの残りの部分から及び該サーバラックの残りの部分から上記係合力を分離することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項１７】
上記並進運動機構は、上記第２の熱交換器に連結されたスプリングを有し、
上記第１の熱交換器は、上記力封込めアセンブリ内の固定面に連結されていることを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項１８】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結されたスプリングと、上記第２の熱交換器に連結された１つ以上のカムとを有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項１９】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結された第１のスプリングと、上記第２の熱交換器に連結された拡張板とを有し、
上記拡張板は、上記第２の熱交換器の並進運動を定義する１つ以上の傾斜プロファイルを有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項２０】
上記傾斜プロファイルのそれぞれは、同じであることを特徴とする請求項１９記載の取付装置。
【請求項２１】
上記傾斜プロファイルの１つ以上は、異なることを特徴とする請求項１９記載の取付装置。
【請求項２２】
上記拡張板の１つ以上の傾斜プロファイルに対して滑り、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上の傾斜プロファイルを有する、上記並進運動機構に連結された駆動機構を更に備える請求項１９記載の取付装置。
【請求項２３】
上記拡張板の１つ以上の傾斜プロファイルに沿って回転し、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上のローラを有する、上記並進運動機構に連結された駆動機構を更に備える請求項１９記載の取付装置。
【請求項２４】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結されたスプリングと、上記第２の熱交換器に連結された拡張板とを有し、
上記拡張板は、上記第２の熱交換器の並進運動を定義する１つ以上のスロットプロファイルを有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項２５】
上記スロットプロファイルのそれぞれは、同じであることを特徴とする請求項２４記載の取付装置。
【請求項２６】
上記スロットプロファイルの１つ以上は、異なることを特徴とする請求項２４記載の取付装置。
【請求項２７】
少なくとも１つが上記拡張板のスロットプロファイル内に配設され、それぞれが傾斜プロファイル内で滑り、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上のピンを有する、上記並進運動機構に連結された駆動機構を更に備える請求項２４記載の取付装置。
【請求項２８】
上記並進運動機構は、冷却板の拡張部に連結された１つ以上のカムを有し、
上記各カムは、少なくとも１つが上記拡張板のスロットプロファイル内に配設され、それぞれが傾斜プロファイル内で滑り、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上のピンを有することを特徴とする請求項２４記載の取付装置。
【請求項２９】
上記１つ以上のカムに連結され、該１つ以上のカムを駆動して、上記係合力を印加する駆動機構を更に備える請求項２８記載の取付装置。
【請求項３０】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結されたスプリングと、上記第２の熱交換器に連結されたシザージャッキとを有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３１】
上記並進運動機構は、上記第２の熱交換器連結された拡張可能なデバイスを有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３２】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結された拡張可能なデバイスを有することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３３】
上記サーバラックは、１つ以上の第１の熱交換器を含むことを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３４】
上記各電子サーバは、１つ以上の第２の熱交換器を含むことを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３５】
上記力封込めアセンブリは、上記サーバラックから上記係合力を分離することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３６】
上記力封込めアセンブリは、上記電子サーバから上記係合力を分離することを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３７】
上記各電子サーバは、ブレードサーバであることを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３８】
上記各電子サーバは、ラックサーバであることを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項３９】
上記第１の熱交換器は、固定されており、上記第２の熱交換器は、上記電子サーバに対して可動であることを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項４０】
上記第１の熱交換器は、上記サーバラックに対して可動であり、上記第２の熱交換器は、上記電子サーバに対して可動であることを特徴とする請求項１記載の取付装置。
【請求項４１】
２つの熱交換器間にサーマルインタフェースを形成する取付装置において、
ａ．第１の熱交換器を有するサーバラックと、
ｂ．上記サーバラックに電気的インタフェースを介して接続され、第２の熱交換器をそれぞれ有する１つ以上の電子サーバと、
ｃ．上記第１の熱交換器及び上記第２の熱交換器に連結され、該第１の熱交換器及び該第２の熱交換器に係合力を印加して、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間にサーマルインタフェースを形成する並進運動機構と、
ｄ．上記並進運動機構を収容し、上記電子サーバに連結されたシャーシガイドと、上記サーバラックに連結されたラックチャネルとを有する力封込めアセンブリとを備え、
上記シャーシガイドは、上記ラックチャネルに連結されて、係合力を封じ込めるインタロックチャネルを形成することを特徴とする取付装置。
【請求項４２】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器の係合面の全体が上記第２の熱交換器の係合面に対して同時に押し付けられるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に均一な係合プロファイルを提供することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項４３】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器の係合面の第１の部分が、該第１の熱交換器の係合面の第２の部分より前に、上記第２の熱交換器の係合面に対して押し付けられるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に不均一な係合プロファイルを提供することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項４４】
上記並進運動機構に連結され、該並進運動機構を駆動して、上記係合力を印加する駆動機構を更に備える請求項４１記載の取付装置。
【請求項４５】
上記並進運動機構及び上記駆動機構は、該駆動機構に印加された駆動力を上記係合力に変換することを特徴とする請求項４４記載の取付装置。
【請求項４６】
上記駆動力は、第１のベクトルに沿って加えられ、上記係合力は、該第１のベクトルとは異なる第２のベクトルに沿って加えられることを特徴とする請求項４５記載の取付装置。
【請求項４７】
上記並進運動機構は、更に、解放力を印加することを特徴とする請求項４４記載の取付装置。
【請求項４８】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器の係合面の全体が、上記第２の熱交換器の係合面から同時に分離されるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に均一な解放プロファイルを提供することを特徴とする請求項４７記載の取付装置。
【請求項４９】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器の係合面の第１の部分が、該第１の熱交換器の係合面の第２の部分より前に、上記第２の熱交換器の係合面から分離されるように、該第１の熱交換器と該第２の熱交換器との間に不均一な解放プロファイルを提供することを特徴とする請求項４７記載の取付装置。
【請求項５０】
上記駆動機構は、更に、上記並進運動機構を駆動して、上記解放力を印加することを特徴とする請求項４７記載の取付装置。
【請求項５１】
上記駆動機構は、駆動ロッドであることを特徴とする請求項４４記載の取付装置。
【請求項５２】
上記駆動機構は、ネジであることを特徴とする請求項４４記載の取付装置。
【請求項５３】
上記駆動機構は、電気機械式アクチュエータ、空気圧アクチュエータ及び油圧アクチュエータの１つ以上を有することを特徴とする請求項４４記載の取付装置。
【請求項５４】
上記力封込めアセンブリは、上記シャーシガイドと上記電子サーバのシャーシとの間にフロート領域を提供することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項５５】
上記力封込めアセンブリは、フロート領域を有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項５６】
上記サーバラックの第１の部分は、上記第１の熱交換器を含み、上記電子サーバの第１の部分は、上記第２の熱交換器を含み、上記力封込めアセンブリは、該電子サーバの残りの部分から及び該サーバラックの残りの部分から上記係合力を分離することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項５７】
上記並進運動機構は、上記第２の熱交換器に連結されたスプリングを有し、
上記第１の熱交換器は、上記力封込めアセンブリ内の固定面に連結されていることを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項５８】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結されたスプリングと、上記第２の熱交換器に連結された１つ以上のカムとを有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項５９】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結された第１のスプリングと、上記第２の熱交換器に連結された拡張板とを有し、
上記拡張板は、上記第２の熱交換器の並進運動を定義する１つ以上の傾斜プロファイルを有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項６０】
上記傾斜プロファイルのそれぞれは、同じであることを特徴とする請求項５９記載の取付装置。
【請求項６１】
上記傾斜プロファイルの１つ以上は、異なることを特徴とする請求項５９記載の取付装置。
【請求項６２】
上記拡張板の１つ以上の傾斜プロファイルに対して滑り、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上の傾斜プロファイルを有する、上記並進運動機構に連結された駆動機構を更に備える請求項５９記載の取付装置。
【請求項６３】
上記拡張板の１つ以上の傾斜プロファイルに沿って回転し、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上のローラを有する、上記並進運動機構に連結された駆動機構を更に備える請求項５９記載の取付装置。
【請求項６４】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結されたスプリングと、上記第２の熱交換器に連結された拡張板とを有し、
上記拡張板は、上記第２の熱交換器の並進運動を定義する１つ以上のスロットプロファイルを有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項６５】
上記スロットプロファイルのそれぞれは、同じであることを特徴とする請求項６４記載の取付装置。
【請求項６６】
上記スロットプロファイルの１つ以上は、異なることを特徴とする請求項６４記載の取付装置。
【請求項６７】
少なくとも１つが上記拡張板のスロットプロファイル内に配設され、それぞれが傾斜プロファイル内で滑り、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上のピンを有する、上記並進運動機構に連結された駆動機構を更に備える請求項６４記載の取付装置。
【請求項６８】
上記並進運動機構は、冷却板の拡張部に連結された１つ以上のカムを有し、
上記各カムは、少なくとも１つが上記拡張板のスロットプロファイル内に配設され、それぞれが傾斜プロファイル内で滑り、定義された並進運動に基づいて、上記第２の熱交換器を並進させる１つ以上のピンを有することを特徴とする請求項６４記載の取付装置。
【請求項６９】
上記１つ以上のカムに連結され、該１つ以上のカムを駆動して、上記係合力を印加する駆動機構を更に備える請求項６８記載の取付装置。
【請求項７０】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結されたスプリングと、上記第２の熱交換器に連結されたシザージャッキとを有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７１】
上記並進運動機構は、上記第２の熱交換器連結された拡張可能なデバイスを有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７２】
上記並進運動機構は、上記第１の熱交換器に連結された拡張可能なデバイスを有することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７３】
上記サーバラックは、１つ以上の第１の熱交換器を含むことを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７４】
上記各電子サーバは、１つ以上の第２の熱交換器を含むことを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７５】
上記力封込めアセンブリは、上記サーバラックから上記係合力を分離することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７６】
上記力封込めアセンブリは、上記電子サーバから上記係合力を分離することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７７】
上記各電子サーバは、上記電気的インタフェースを介して上記サーバラックに接続され、上記力封込めアセンブリは、該電気的インタフェースから上記係合力を分離することを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７８】
上記各電子サーバは、ブレードサーバであることを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項７９】
上記各電子サーバは、ラックサーバであることを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項８０】
上記第１の熱交換器は、固定されており、上記第２の熱交換器は、上記電子サーバに対して可動であることを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【請求項８１】
上記第１の熱交換器は、上記サーバラックに対して可動であり、上記第２の熱交換器は、上記電子サーバに対して可動であることを特徴とする請求項４１記載の取付装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、本出願と同じ発明者らによって２００６年２月１６日に出願された、米国仮特許出願番号第６０／７７４，７６４号、発明の名称「熱相互接続（Thermal Interconnect）」の優先権を主張する。米国仮特許出願番号第６０／７７４，７６４号の全体は、引用によって本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、取付装置に関し、詳しくは、２つの熱交換デバイスの間でサーマルインタフェース（thermal interface）を形成する取付装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子部品の冷却の分野において、効率的な放熱によって高性能集積回路を冷却することが重要な課題となっている。ヒートパイプ及びファンが取り付けられたヒートシンクによる従来の冷却法は、１００Ｗを超える、次第に消費電力要求が大きくなっているチップの冷却には適さない。
【０００４】
例えば、ブレードサーバ及びラックサーバ等の電子サーバは、１単位体積あたり、より高いプロセッサ性能が実現されるため、使用されることが多くなっている。しかしながら、これらの電子サーバは、集積回路の集積度が高いために、熱密度も高く、従来の空冷法の冷却能力では不十分である。
【０００５】
電子サーバ内の集積回路を冷却する際の特定の問題は、複数の電子サーバが、通常、サーバシャーシ内で、至近距離に配設されるという点である。このような構成では、電子サーバ間の間隔は狭く、このため、適切な冷却装置を配置できる空間も狭い。電子サーバのスタックでは、通常、大きいファン及びヒートシンクの取付台は、各電子サーバ毎には設けられていない。単一のサーバシャーシ内の電子サーバのスタックは、多くの場合、１つの大きいファン、ヒートシンク又はこれらの両方によって冷却される。この構成では、各電子サーバ内の集積回路は、ヒートシンク及びこのヒートシンクに空気を吹きつける大きいファンを用いて、又は単に電子サーバに空気を直接吹きつけることによって冷却される。しかしながら、サーバシャーシ内にスタックされた電子サーバの周りの空間は狭く、集積回路を冷却するために使用される空気の量は限定的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サーバの電力及び電力密度が高くなったため、サーバラック全体を空冷することは困難になっている。代替となる周知の冷却法としては、液体冷却装置、例えば、循環式液体冷却装置及びヒートパイプがある。液体冷却は、電子サーバ内の集積回路レベルで行う必要がある。超高性能のサーバでは、電子回路の密度及び電力密度の高さのために、例えば、デスクトップコンピュータ及びワークステーション等、構成要素が異なる一般的な事例のように、液体冷却循環路によって回収された熱を空気中に効率的には放出できない。熱は、サーバラック冷却装置に伝導しなくてはならず、サーバラック冷却装置は、ポンピングされる冷媒又は冷却水ループを備える。サーバでは、電子サーバをスワッピングによって取り付け、及び取り外す能力が重要である。したがって、ラック冷却装置に／から各電子サーバ及び対応する冷却装置を効率的に接続し、取り外すことができることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冷却システムは、例えば、マイクロプロセッサ又は他の集積回路等の１つ以上の発熱素子で発生した熱を、１つ以上の電子サーバから周囲の空気に消散させる冷却法を提供する。幾つかの実施の形態では、液体冷却装置を用いる。サーバシャーシは、複数の電子サーバを収容している。電子サーバの具体例としては、以下に限定されるものではないが、ブレードサーバ及びラックサーバ等がある。各電子サーバは、サーバシャーシ内のバックプレーン又はミッドプレーンに接続される。本明細書では、用語「バックプレーン」及び「ミッドプレーン」は、交換可能な用語として用いる。各電子サーバは、１つ以上の発熱素子を含んでいる。各電子サーバには、液体冷却装置が統合される。各液体冷却装置は、サーバポンプと、１つ以上のマイクロチャネル冷却板（microchannel cold plate：ＭＣＰ）とを備える。流体ラインは、好ましくは、ＭＣＰとサーバポンプとを接続する。他の実施の形態では、液体冷却装置の代わりに、ヒートパイプ又は伝熱器を用いてもよい。
【０００８】
各電子サーバ用の液体ベースの冷却装置は、除熱板を備える。各除熱板には、流体チャネル、好ましくは、マイクロチャネルが形成されている。これに代えて、各除熱板にマクロチャネルを形成してもよい。流体チャネルは、流体ラインに接続され、これにより、ＭＣＰ、サーバポンプ及び除熱板を含む第１の循環路が形成される。除熱板は、サーマルインタフェースマテリアル（thermal interface material）によってシャーシ冷却板に密着され、これにより、サーマルインタフェースが形成される。サーマルインタフェースは、電子サーバがサーバラックシャーシに挿入される挿入ベクトルに垂直でない平面沿って構成される。幾つかの実施の形態では、サーマルインタフェース平面は、挿入ベクトルに平行である。各電子サーバ用の除熱板は、このようにして、シャーシ冷却板に連結される。シャーシ冷却板は、サーバシャーシに連結される。シャーシ冷却板は、１つ以上の更なる熱交換要素を含む。
【０００９】
シャーシ冷却板は、流体チャネルを含み、この流体チャネルは、流体ラインを介して液体−空気熱交換装置に接続される。液体−空気熱交換装置は、除熱器、１つ以上のファン及び外部ポンプを含む。シャーシ冷却板、除熱器、外部ポンプ、及びこれに接続された流体ラインは、第２の循環路を形成する。
【００１０】
流体は、電子サーバ内の各発熱素子が発生した熱が、発熱素子に連結された各ＭＣＰを介して流れる流体に伝導されるように、第１の循環路を介してポンピングされる。加熱された流体は、除熱板内の流体チャネルを流れる。第２の循環システム内では、流体は、外部ポンプによってシャーシ冷却板の流体チャネルを介してポンピングされる。各除熱板を介して流れる流体内の熱は、サーマルインタフェースを介して、シャーシ冷却板に、及びシャーシ冷却板を介して流れる流体に伝導される。シャーシ冷却板内の加熱された流体は、液体−空気熱交換装置内の除熱器にポンピングされ、ここで、熱は、流体から空気に伝導される。
【００１１】
上述した独立した冷却循環路装置の動作の基本となるのは、電子サーバの除熱板と、サーバラックのシャーシ冷却板との間に形成されるサーマルインタフェースである。これらの冷却装置は、ラックの熱交換器と、電子サーバの熱交換器とを熱接触させる機構及び構造を提供する。熱抵抗を低くするために、サーマルインタフェースマテリアル（thermal interface material：ＴＩＭ）、例えば、サーマルグリース又はサーマルパッドを用いることができる。また、良好な熱接触を確実にするために、除熱板及びシャーシ冷却板の２つの熱交換器の間に圧力を印加する。圧力を印加する手法は、以下に限定されるわけではないが、機械的なクランプ（mechanical clamping）、スプリング、電気機械式モータ又はアクチュエータ、空気圧及び油圧（pneumatics and hydraulics）アクチュエータ等がある。熱交換器は、様々な形状に形成することができ、例えば、平面、円柱、曲線又は他の非平面状の形状を有していてもよい。熱交換器の接合面は、滑らかであってもよく、例えば、表面積を広くし、又はアラインメントを確実にするためのはめ込み歯等の物理的特徴を有していてもよい。熱接触は、サンドイッチ型構造を形成する１つ以上の表面において実現することができる。熱交換器は、単一の固体ピースであってもよく、非平面状の表面と係合する際の柔軟性のために、より小さい熱交換器のアレーとして構成してもよい。
【００１２】
熱交換器を取り付け、及び取り外すための取付機構は、２つの熱交換器に印加される力を分離する。取付機構は、印加された力が、電子サーバ又はラックシャーシの残りの部分に伝わることを防ぐインタロックチャネル（interlocking channel）を備える。この力を分離しないと、力が電子サーバに加わり、電子サーバとラックとの間の電気的接続が切断される虞があり、及び、電子サーバ及び／又はラックシャーシに機械的ストレスが加わってしまう虞がある。また、電子サーバをラックにロックする動作によって、熱交換器が熱接触を実現するように、取付機構を電子サーバロック機構に連結してもよい。これは、電子サーバ冷却循環路を接続する個別の手順が不要であるので、フェイルセーフな手続きであると言える。同様に、電子サーバをアンロックすると、熱交換器が解放されるので、電子サーバ冷却循環路又はラック冷却循環路の何れにも干渉を引き起こすことなく、電子サーバを取り外すことができる。
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点は、以下に示す本発明の実施の形態の詳細な説明によって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
幾つかの図面を参照して、本発明を説明する。適切であれば、同一の要素が２つ以上の図面に示されている場合に限り、このような同一の要素を指示するために、同じ参照符号を用いる。
【００１５】
本発明の実施の形態は、電子サーバ内の熱を発生するデバイス（以下、発熱素子という。）によって生成された熱を液体−空気熱交換装置に輸送する冷却システムを提供する。本明細書に開示する冷却システムは、以下に限定されるものではないが、ブレードサーバ及びラックサーバを含む、バックプレーンに取り付けられる如何なる電子サブシステムにも適用できる。サーバシャーシは、複数の電子サーバを収容する。各電子サーバは、サーバシャーシ内のバックプレーン又はミッドプレーンに接続される。各電子サーバは、当分野で周知の通り、１つ以上のプロセッサを含んでいる。各電子サーバには、冷却システムが統合される。幾つかの実施の形態では、冷却システムは、液体冷却装置である。各液体冷却装置は、サーバポンプと、１つ以上のマイクロチャネル冷却板（microchannel cold plate：ＭＣＰ）とを備える。各液体冷却装置は、好ましくは、電子サーバ内の各発熱素子毎に１つのＭＣＰを配設する。ＭＣＰ及びサーバポンプは、好ましくは、電子サーバに取り付けられる。流体ラインは、ＭＣＰとサーバポンプとを接続する。これに代えて、密封された環境内で流体を輸送する如何なる手法を用いてもよい。サーバポンプは、以下に限定されるわけではないが、電気浸透流ポンプ及び機械的ポンプを含む周知のポンプであってもよい。他の実施の形態では、液体冷却装置の代わりに、ヒートパイプ又は伝熱器を用いる。
【００１６】
第１の実施の形態では、各電子サーバ用の液体冷却装置は、除熱板を備える。また、ＭＣＰとサーバポンプとを接続する流体ラインは、流体チャネルを介して除熱板にも接続される。ＭＣＰ、サーバポンプ、除熱板及びこれに接続された流体ラインは、第１の循環路を形成する。各サーバシャーシは、少なくとも１つのシャーシ冷却板を備える。除熱板は、サーマルインタフェースマテリアルによってシャーシ冷却板に密着される。各電子サーバ用の除熱板は、全ての除熱板、したがって、各電子サーバ用の冷却システムがシャーシ冷却板に連結されるように、シャーシ冷却板に連結される。各電子サーバは、挿入ベクトルに沿ったバックプレーンにインストールされる。電子サーバの除熱板と、シャーシ冷却板との間のサーマルインタフェースは、挿入ベクトルに対して垂直でない平面に沿って形成される。幾つかの実施の形態では、サーマルインタフェースの平面は、挿入ベクトルに平行である。除熱板をシャーシ冷却板に連結するために、取付機構を用いる。
【００１７】
シャーシ冷却板は、流体チャネルを有し、流体チャネルは、流体ラインを介して、液体−空気熱交換装置に接続される。液体−空気熱交換装置は、除熱器と、１つ以上のファンと、外部ポンプとを含む。流体ラインは、除熱器をシャーシ冷却板に、除熱器を外部ポンプに、及び外部ポンプをシャーシ冷却板に接続する。シャーシ冷却板、除熱器、外部ポンプ、及びこれに接続された流体ラインは、第２の循環路を形成する。除熱器の表面上に気流を生成するために、少なくとも１つの送風ファンを設けることが好ましい。除熱器は、好ましくは、カウンタフローラジエータ（counter flow radiator）である。幾つかの実施の形態では、全体のシャーシ冷却板及び液体−空気熱交換装置は、サーバハウジング等の単一の筐体内に収容される。他の実施の形態では、シャーシ冷却板の一部は、サーバハウジングの外部に延び、液体−空気熱交換装置は、サーバハウジング外に設置される。
【００１８】
実際の動作では、液体冷却装置内で、各電子サーバのために、サーバポンプによって、流体ライン及びＭＣＰを介して流体がポンピングされ、これにより、電子サーバ内の各発熱素子によって生成された熱が流体に伝導し、発熱素子に連結された各ＭＣＰを介して流される。熱は、発熱素子から、ＭＣＰを介して流れる流体に伝導し、加熱された流体は、除熱板内の流体チャネルに流れる。第２の循環システム内では、流体は、外部ポンプによってシャーシ冷却板の流体チャネルを介してポンピングされる。除熱板、シャーシ冷却板、及び除熱板とシャーシ冷却板との間のサーマルインタフェースマテリアルの熱特性は、各除熱板を介して流れる流体内の熱が、シャーシ冷却板を介して流れる流体に伝導するように選択される。シャーシ冷却板内の加熱された流体は、液体−空気熱交換装置内の除熱器にポンピングされ、ここで、熱は、流体から空気に伝導される。冷却された流体は、ポンピングによって、液体−空気熱交換装置を出て、シャーシ冷却板に戻される。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に基づく例示的な冷却システム１０の斜視図である。冷却システム１０は、バックプレーン２０、シャーシ冷却板６０及び液体−空気熱交換装置７０を収容するシャーシハウジング１２を備える。冷却システム１０は、最大Ｎ個の電子サーバを冷却する。第１の電子サーバ３０、第２の電子サーバ３２及び第ｎの電子サーバ３４は、それぞれ、バックプレーン２０に取り付けられ、電気的に接続されている。ここでは、説明のため、各電子サーバ３０、３２、３４が、それぞれ２つのプロセッサを有するとする。なお、実際には、各電子サーバは、それぞれ別個の構成を有することができ、したがって、各電子サーバが有するプロセッサは、２個より多くても少なくてもよい。各電子サーバ３０、３２、３４には、液体冷却装置が連結されており、液体冷却装置は、少なくとも１つのサーバポンプ４０と、ＭＣＰ４２と、ＭＣＰ４４と、除熱板５０とを含む。液体冷却装置は、好ましくは、対応する電子サーバ内の各プロセッサ毎に１つのＭＣＰを有する。この具体例では、各電子サーバ３０、３２、３４は、２個のプロセッサを有し、各液体冷却装置は、好ましくは、各プロセッサ毎に１つ、すなわち、２個の対応するＭＣＰを備える。
【００２０】
サーバポンプ４０は、好ましくは、機械的ポンプである。これに代えて、サーバポンプ４０は、電気浸透流ポンプであってもよい。なお、ここで、如何なる種類のポンプを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。各ＭＣＰ４２、４４は、好ましくは、引用によって本願に援用される米国特許第７，０００，６８４号に開示されている流体マイクロチャネル熱交換器である。なお、ここで、如何なる種類の流体熱交換器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。除熱板５０は、好ましくは、そこを流れる流体に晒される表面積を最大にするマイクロチャネルを有する。
【００２１】
除熱板５０の底面は、シャーシ冷却板６０の上面に熱伝導可能に連結されている。このようにして、各電子サーバ３０、３２、３４の除熱板５０は、シャーシ冷却板６０に熱伝導可能に連結されている。シャーシ冷却板６０は、好ましくは、そこを流れる流体に晒される表面積を最大にするマイクロチャネルを有する。
【００２２】
電子サーバ３０、３２、３４のそれぞれは、挿入ベクトルに沿って、バックプレーン２０に接続される。挿入ベクトルは、バックプレーン２０に対して垂直である。除熱板５０とシャーシ冷却板６０との間のサーマルインタフェースは、挿入ベクトルに対して垂直でない平面に沿って形成される。幾つかの実施の形態では、サーマルインタフェースの平面は、挿入ベクトルに平行である。
【００２３】
液体−空気熱交換装置７０は、外部ポンプ７２、除熱器７４及びファン７６を備える。外部ポンプ７２及び除熱器７４は、シャーシ冷却板６０に連結されている。好ましくは、外部ポンプ７２は、機械的ポンプである。これに代えて、外部ポンプ７２は、電気浸透流ポンプであってもよい。なお、ここで、如何なる種類のポンプを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。除熱器７４は、好ましくは、互いに密接に配置されたマイクロチャネル及びフィンを有するラジエータである。より好ましくは、除熱器７４は、米国特許第６，９８８，５３５号に開示されているカウンタフローラジエータ（counter flow radiator）と同様の種類のラジエータである。なお、ここで、如何なる種類の除熱器を用いてもよいことは当業者にとって明らかである。ファン７６は、除熱器７４に亘って及び／又は介して気流を生成する１つ以上の送風ファンを備える。
【００２４】
液体−空気熱交換装置７０に連結される第ｎの電子サーバ３４の側面図を図２に示す。図２に示すように、サーバポンプ４０は、１つ以上の流体ライン４６によって、ＭＣＰ４２に接続されている。ＭＣＰ４２は、１つ以上の流体ライン４６によって、ＭＣＰ４４に接続されている。ＭＣＰ４４は、１つ以上の流体ライン４６によって、除熱板５０に接続されている。除熱板５０は、１つ以上の流体ライン４６によって、サーバポンプ４０に接続されている。流体ライン４６は、金属によって形成しても、非金属によって形成してもよい。
【００２５】
図２では、ＭＣＰ４２及びＭＣＰ４４は、直列に接続されているように示しているが、これに代わる構成を用いてもよい。例えば、液体冷却装置内の各ＭＣＰは、並列に接続してもよく、すなわち、各ＭＣＰに流れ込む流体が、他のＭＣＰを通過せず、他のＭＣＰによって加熱されないような構成にしてもよい。このように、並列に接続された各ＭＣＰに流れ込む流体は、直列に接続されたＭＣＰを流れる流体に比べて、より低温に保つことができる。このような代替の構成では、サーバポンプ４０は、１つ以上の流体ライン４６によって、ＭＣＰ４２に接続され、個別の流体ラインが、サーバポンプ４０をＭＣＰ４４に接続する。この変形例では、１つ以上の流体ラインが、ＭＣＰ４２を除熱板５０に接続し、１つ以上の流体ラインがＭＣＰ４４を除熱板５０に接続する。これに代えて、ＭＣＰ４２を出る１つ以上の流体ライン及びＭＣＰ４４を出る１つ以上の流体ラインを、除熱板５０に接続する前に合流させてもよい。更に他の代替の構成として、複数のＭＣＰを、直列の構成と、並列の構成とを任意に組み合せて構成してもよい。
【００２６】
ＭＣＰ４２、ＭＣＰ４４、除熱板５０、サーバポンプ４０及び流体ライン４６は、流体が流れる第１の循環路を形成する。第１の循環路を含む図２に示す液体冷却装置の機能は、電子サーバ３４内の２つのプロセッサ（図示せず）によって生成された熱を捕捉することである。ＭＣＰ４２は、電子サーバ３４内の第１のプロセッサに熱伝導可能に連結される。同様に、ＭＣＰ４４は、電子サーバ３４内の第２のプロセッサに熱伝導可能に連結される。流体がＭＣＰ４２を介して流れると、第１のプロセッサからの熱は、流体に伝導される。流体がＭＣＰ４４を介して流れると、第２のプロセッサからの熱は、流体に伝導される。
【００２７】
液体冷却装置で用いられる流体の種類は、好ましくは、水を基体とする流体である。これに代えて、液体冷却装置内の流体は、以下に限定されるものではないが、プロピレングリコール、エタノール及びイソプロパノール（ＩＰＡ）を含む有機溶液の組合せを基体としてもよい。更にこれに代えて、液体冷却装置内の流体は、ポンプで送られる冷媒であってもよい。また、液体冷却装置で用いられる流体は、凍結温度が低く、防錆特性を有することが望ましい。液体冷却装置及び電子サーバプロセッサの動作特性応じて、一実施の形態では、流体は、液体冷却装置内を循環している間、単相流として存在する。他の実施の形態においては、流体は、二相流となる温度に加熱され、流体は、液体から、蒸気又は液体／蒸気混合体に相転移する。
【００２８】
加熱された流体は、ＭＣＰ４２、４４から除熱板５０内のマイクロチャネルに流れ込む。熱は、マイクロチャネル内の加熱された流体から除熱板５０の材料に伝導される。サーマルインタフェースマテリアル６２は、除熱板５０からの熱がシャーシ冷却板６０の材料に伝達されるように、除熱板５０とシャーシ冷却板６０との間に効率的な熱輸送を提供する。サーマルインタフェースマテリアル６２は、好ましくは、例えば、サーマルグリース、はんだ、又は間隙に埋め込まれ、熱伝導性を有する何らかの材料を含む適応性がある材料である。
【００２９】
図２に示すように、シャーシ冷却板６０は、１つ以上の流体ライン６４によって、外部ポンプ７２に連結されている。シャーシ冷却板６０は、１つ以上の流体ライン６４によって、除熱器７４に連結されている。除熱器７４は、１つ以上の流体ライン６４によって、外部ポンプ７２に連結されている。流体ライン６４は、金属によって形成しても、非金属によって形成してもよい。シャーシ冷却板６０、除熱器７４、外部ポンプ７２及び流体ライン６４は、流体が流れる第２の循環路を形成する。第２の循環路に用いられる流体は、好ましくは、第１の循環路に関して説明した流体と同じ種類の流体である。第２の循環路の流体は、第１の循環路の流体から独立している。
【００３０】
第２の循環路及び液体−空気熱交換装置７０の機能は、シャーシ冷却板６０から周囲の空気に熱を伝導することである。流体がシャーシ冷却板６０内のマイクロチャネルを介して流れると、シャーシ冷却板６０の材料からの熱は、流体に伝導される。そして、加熱された流体は、除熱器７４に流れ込む。
【００３１】
加熱された流体が除熱器７４を介して流れると、熱は、流体から除熱器７４の材料に伝導される。ファン７６は、除熱器７４の表面に空気を吹きつけ、これにより、熱は、除熱器７４から周囲の空気に伝導される。シャーシ１２（図１）は、好ましくは、冷却システム１０（図１）に／から空気を出入りさせるための吸気口及び排気口を備える。冷却された流体は、除熱器７４を出て、シャーシ冷却板６０に戻る。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態に基づく例示的な冷却システムの側面図を図３に示す。冷却システム１１０は、冷却システム１０の液体−空気熱交換装置７０（図１）が外部給水器１７０によって置換されている点を除けば、図１の冷却システム１０と同様である。外部給水器１７０は、例えば、殆どの商業施設及び住居に水を提供する公共の上水道等、連続的な給水を行う給水源である。これに代えて、外部給水器１７０は、熱が伝導される如何なる種類の流体の外部流体源であってもよい。冷却システム１１０の実際の動作では、外部給水器１７０からの新しい水が、シャーシ冷却板６０に流れ込む。シャーシ冷却板６０からの熱は、冷却システム１０（図１）に説明した原理と同様の原理によって、水に伝導される。加熱された水は、シャーシ冷却板６０から外部給水器１７０に流れ、加熱された水は、廃棄される。外部給水器１７０から流体ライン６４に流れ込む水の水圧は、シャーシ冷却板６０を介して、廃棄のために外部給水器に水が戻るように水を循環させるために十分な水圧とする。これに代えて、外部給水器１７０とシャーシ冷却板６０との間で、外部ポンプを流体ライン６４に接続し、シャーシ冷却板６０に水をポンピングしてもよい。
【００３３】
第３の実施の形態では、シャーシ冷却板は、クイックコネクト（quick connect）を有するように変更され、除熱板は、各電子サーバから取り除かれ、各電子サーバの液体冷却装置内の流体ラインが、クイックコネクトを介して、シャーシ冷却板内のマイクロチャネルに直接接続される。各液体冷却装置内の流体ラインは、シャーシ冷却板上のクイックコネクトに連結する適切なフィッティングを有するように変更される。第３の実施の形態の代替の構成では、クイックコネクトは、液体冷却装置の流体ライン上に構成され、シャーシ冷却板は、各電子サーバにおいて、クイックコネクトに結合する適切なフィッティングを有する。
【００３４】
図５は、本発明の第３の実施の形態に基づく例示的な冷却システム２１０の側面図である。図５では、冷却システム２１０は、単一の電子サーバ１３４のみを備えているように示しているが、実際には、図１の冷却システム１０に関して説明した構成と同様に、冷却システム２１０は、シャーシハウジング（図示せず）と、最大Ｎ個の電子サーバが接続されるバックプレーン（図示せず）とを備える。ここでは、説明のため、冷却システム２１０内の各電子サーバが、それぞれ２つのプロセッサを有していると仮定する。なお、実際には、各電子サーバは、それぞれ別個の構成を有することができ、したがって、各電子サーバが有する発熱素子、例えばプロセッサは、２個より多くても少なくてもよい。
【００３５】
液体冷却装置は、電子サーバ１３４に連結される。液体冷却装置は、１つ以上の流体ライン１４６を介して互いに連結されたＭＣＰ１４２及びＭＣＰ１４４を含む。液体冷却装置は、電子サーバ１３４内の各プロセッサに連結された１つのＭＣＰを含む。各ＭＣＰ１４２、１４４は、ＭＣＰ４２、４４（図１〜図３）と機能的に同じものである。
【００３６】
冷却システム２１０は、１つ以上の流体ライン１６４を介してシャーシ冷却板１６０に連結された液体−空気熱交換装置７０を備える。シャーシ冷却板１６０には、ここを流れる流体に触れる表面積が大きくなるように、マイクロチャネルが形成されている。また、シャーシ冷却板１６０には、クイックコネクト１７０、１７２が設けられている。流体ライン１４６は、クイックコネクト１７０、１７２に結合される適切なフィッティングを備える。冷却システム２１０では、流体ライン１４６は、クイックコネクト１７０、１７２を介して、シャーシ冷却板１６０のマイクロチャネルに直接接続されている。このようにして、電子サーバ１３４、シャーシ冷却板１６０、除熱器７４、外部ポンプ７２及び流体ライン１６４に連結された液体冷却装置は、単一の循環路を形成する。この循環路内で流体は、外部ポンプ７２によってポンピングされる。第３の実施の形態の冷却システムで用いられる流体の種類は、第１の実施の形態の冷却システム１０で用いられる流体と同じ種類であってもよい。
【００３７】
図５は、シャーシ冷却板１６０から流体ライン１４６に流体を流す単一のクイックコネクト１７０を示しているがクイックコネクト１７０は、シャーシ冷却板１６０のマイクロチャネルから１つ以上の流体ライン１４６に流体を流す１つ以上の物理的なクイックコネクトを代表している。同様に、図５は、流体ライン１４６からシャーシ冷却板１６０に流体を流す単一のクイックコネクト１７２を示しているが、クイックコネクト１７２は、１つ以上の流体ライン１４６からシャーシ冷却板１６０内のマイクロチャネルに流体を流す１つ以上の物理的なクイックコネクトを代表している。
【００３８】
また、図５では、ＭＣＰ１４２及びＭＣＰ１４４は、直列的に接続されているように示しているが、これに代わる構成を用いてもよい。例えば、所定の液体冷却装置内の各ＭＣＰは、並列に接続してもよい。このような変形例では、クイックコネクト１７０は、１つ以上の流体ライン１４６によってＭＣＰ１４２に接続され、個別の流体ラインが、クイックコネクト１７０をＭＣＰ１４４に接続する。この変形例では、１つ以上の流体ラインがＭＣＰ１４２をクイックコネクト１７２に接続し、１つ以上の流体ラインがＭＣＰ１４４をクイックコネクト１７２に接続する。これに代えて、クイックコネクト１７０の数と、液体冷却装置のＭＣＰの数との間には、一対一の関係がなく、ＭＣＰの数と、クイックコネクト１７２の数との間にも一対一の関係がなくてもよい。更に他の代替の構成では、複数のＭＣＰを直列及び並列の如何なる組合せによって構成してもよい。
【００３９】
ＭＣＰ１４２、１４４及び流体ライン１４６を含む図５の液体冷却装置は、電子サーバ１３４内の２つのプロセッサ（図示せず）が発生した熱を捕捉する。ＭＣＰ１４２は、電子サーバ１３４内の第１のプロセッサに熱伝導可能に連結される。同様に、ＭＣＰ１４４は、電子サーバ１３４内の第２のプロセッサに熱伝導可能に連結される。流体がＭＣＰ１４２を介して流れると、第１のプロセッサからの熱は、流体に伝導される。流体がＭＣＰ１４４を介して流れると、第２のプロセッサからの熱は、流体に伝導される。
【００４０】
流体ライン１４６からの加熱された流体は、クイックコネクト１７２を介してシャーシ冷却板１６０内のマイクロチャネルに流れる。図５に示すように、シャーシ冷却板１６０は、１つ以上の流体ライン１６４によって、外部ポンプ７２に連結されている。更に、シャーシ冷却板１６０は、１つ以上の流体ライン１６４によって、除熱器７４に連結されている。シャーシ冷却板１６０のマイクロチャネル内の加熱された流体は、流体ライン１６４を介して除熱器７４に流れる。流体ライン１６４は、金属によって形成しても、非金属によって形成してもよい。
【００４１】
上述のように、液体−空気熱交換装置７０は、流体から周囲の空気に熱を伝導する。加熱された流体が除熱器７４を流れると、熱は、流体から除熱器７４の材料に伝導される。ファン７６は、除熱器の外表面に空気を吹きつけ、これにより、熱は、除熱器７４から周囲の空気に伝導される。冷却された流体は、除熱器７４を出て、流体ライン１６４を介して、シャーシ冷却板１６０に戻る。冷却された流体は、シャーシ冷却板１６０から、クイックコネクト１７０を介して、流体ライン１４６に流れる。そして、冷却された流体は、ＭＣＰ１４２、１４４に流れ込む。
【００４２】
この冷却システムは、図１〜図５に示す部品に制限されず、他の部品及び機器を備えていてもよいことは当業者にとって明らかである。例えば、図１には示していないが、冷却システム１０は、液体冷却装置の循環路、及びシャーシ冷却板６０、除熱器７４、外部ポンプ７２及び流体ライン６４の循環路の一方又は両方に接続された流体タンクを備えていてもよい。流体タンクは、時間の経過と共に、浸透のために失われた流体を補うために使用される。
【００４３】
クイックコネクトを介して、電子サーバをラックシステムに接続する場合、更に検討しなくてはならない問題がある。１つの検討事項は、このような液体接続がデータルーム内で行われるということである。接続が行われ、又は接続部分が故障したとき、液体が漏出する虞がある。また、この接続は、通常、電子サーバをラックに挿入し、ロックする際の電気的接続とは、別の工程として行われる。このような接続は、個別の接続であるため、フェイルセーフではない。例えば、冷却循環路に接続されていないプロセッサが動作すると、過熱が生じ、又はＣＰＵが破損する虞がある。他の検討事項として、冷却循環路が正しく接続された場合、電子サーバの冷却循環路は、ラックシステム全体で、同じ流体を共有するという点がある。ラックシステムで流体を共有することによって、信頼性に関する問題、特に「詰まり（clogging）」に関する問題が生じやすい。プロセッサから熱を伝導するために用いられる効率的な熱交換器内の要素は、ミクロン単位で寸法決めされる。冷却水ラインの寸法及び細部の設計は、ラックレベルの冷却においては、問題にならないかもしれないが、基板レベルでは、熱交換器の動作に影響する。他の検討事項として、より大きな寸法の冷却システムに用いられる材料と、電子サーバの冷却循環路に用いられる材料とでは、制御のレベルが異なり、腐食が問題になることもある。図２及び図３を参照して上述した、独立した循環冷却システムでは、これらの問題が解決されている。
【００４４】
更に、図１〜図５を用いて上述した実施の形態は、液体冷却装置に関するものであるが、例えば、ヒートパイプ、熱伝導材料等、他の冷却装置を用いてもよい。
【００４５】
上述した独立した冷却循環路システムの動作の基本となるのは、電子サーバの除熱板と、サーバラックのシャーシ冷却板との間に形成されるサーマルインタフェースである。これらの冷却システムは、ラックの熱交換器と、電子サーバの熱交換器とを熱接触させる機構及び構造を提供する。熱抵抗を低くするために、サーマルインタフェースマテリアル（thermal interface material：ＴＩＭ）、例えば、サーマルグリース又はサーマルパッドを用いることができる。また、良好な熱接触を確実にするために、除熱板及びシャーシ冷却板の２つの熱交換器の間に圧力を印加する。熱交換器を押し付ける圧力は、例えば、２０−３０ｐｓｉである。圧力を印加する手法は、以下に限定されるわけではないが、機械的なクランプ、スプリング、電気機械式モータ又はアクチュエータ、空気圧及び油圧アクチュエータ等がある。熱交換器は、様々な形状に形成することができ、例えば、平面、円柱、曲線又は他の非平面状の形状を有していてもよい。熱交換器の接合面は、滑らかであってもよく、例えば、表面積を広くし、又はアラインメントを確実にするためのはめ込み歯等の物理的特徴を有していてもよい。熱接触は、サンドイッチ型構造を形成する１つ以上の表面において実現することができる。熱交換器は、単一の固体ピースであってもよく、非平面状の表面と係合する際の柔軟性のために、より小さい熱交換器のアレーとして構成してもよい。
【００４６】
熱交換器を取り付け、及び取り外すための取付機構は、２つの熱交換器に印加される力を分離する。取付機構は、印加された力が、電子サーバ又はラックシャーシの残りの部分に伝わることを防ぐインタロック機構（interlocking channel mechanism）を備える。この力を分離しないと、力が電子サーバ及び／又はラックシャーシに加わり、電子サーバとラックとの間の電気的接続が切断される虞があり、及び、電子サーバ及び／又はラックシャーシに機械的ストレスが加わってしまう虞がある。また、電子サーバをラックにロックする動作によって、熱交換器が熱接触を実現するように、取付機構を電子サーバロック機構に連結してもよい。これは、電子サーバ冷却循環路を接続する個別の手順が不要であるので、フェイルセーフな手続きであると言える。同様に、電子サーバをアンロックすると、熱交換器が解放されるので、電子サーバ冷却循環路又はラック冷却循環路の何れにも干渉を引き起こすことなく、電子サーバを取り外すことができる。
【００４７】
図４は、サーマルインタフェースマテリアル６２によって密着される除熱板５０の接合面と、シャーシ冷却板６０の接合面との間での熱輸送構成の例示的な実施の形態を示している。図４に示す構成では、除熱板５０及びシャーシ冷却板６０の２つの接合面は、ウェッジ（くさび）として構成されている。除熱板ウェッジ５０の厚い部分は、シャーシ冷却板ウェッジ６０の薄い部分に当接している。除熱板ウェッジ５０の薄い部分は、シャーシ冷却板ウェッジ６０の厚い部分に当接している。電子サーバをバックプレーンに挿入することによって、ウェッジ形状は、除熱板ウェッジ５０とシャーシ冷却板６０との間に圧力を生じさせる。この圧力は、良好なサーマルインタフェースを形成するのに役立つ。第１の循環路では、ＭＣＰ４２、４４（図２及び図３）からの加熱された流体は、除熱板ウェッジ５０の厚い部分を流れる。冷却された流体は、除熱板ウェッジ５０の薄い部分からサーバポンプ４０（図２及び図３）に流れる。第２の循環路では、流体は、液体−空気熱交換装置１７０（図２）又は外部給水器１７０（図３）からシャーシ冷却板ウェッジ６０の厚い部分に流れる。シャーシ冷却板６０の薄い部分からの加熱された流体は、液体−空気熱交換装置７０（図２）又は外部給水器１７０（図３）に流れる。除熱板ウェッジ５０及びシャーシ冷却板ウェッジ６０は、それぞれ、第１の循環路を流れる流体からウェッジ界面を介して第２の循環路を流れる流体に効率的な熱輸送を可能にするチャネル構造を有する。変形例として、ウェッジとは異なる寸法及び形状を用いて、除熱板５０及びシャーシ冷却板６０を構成してもよい。
【００４８】
取付アセンブリ６６は、除熱板ウェッジ５０をシャーシ冷却板６０に固定する。取付アセンブリ６６は、クリップ、ネジを始めとして、他の周知の如何なる保持機構であってもよい。
【００４９】
図６〜図８は、各電子サーバをサーバラックに係合させるために使用される取付アセンブリの実施の形態を示している。上述したように、２つの熱交換器である電子サーバの除熱板とラックのシャーシ冷却板との間のサーマルインタフェースは、ＴＩＭ６２等（図４）のサーマルインタフェースマテリアルによって、除熱板をシャーシ冷却板に対して十分に押し付けることによって形成される。電子サーバ又はラックシャーシの残りの部分に力が伝わることを防ぐために、取付アセンブリ内のインタロックチャネルを用いる。取付アセンブリは、力を封じ込め、これにより、歪みがラックのバックプレーンの電気的接続又は電子サーバ又はラックシャーシ内の部品に伝わることを防いでいる。ラック側には、ラックに取り付けられた突出したラックチャネルが設けられている。ラックチャネルは、ラック上の電子サーバガイド機構の一部として使用される。ラックチャネル内には、ラック側の熱交換器であるシャーシ冷却板が固定されている。電子サーバシャーシの側には、ラック側のラックチャネルに挿入される、シャーシガイドと呼ばれる相補的な形状の突出構造体が取り付けられている。シャーシガイド内には、電子サーバ除熱板、１つ以上のスプリングが取り付けられている。除熱板は、引き込み機構（retracting mechanism）によって、窪んだ部分に保持される。電子サーバをラックにインストールする際には、シャーシガイドがラックチャネルに挿入される。電子サーバをラック内で固定し、電子サーバを適切な位置にロックするラックロックが有効になると、引き込み機構は、除熱板を解放し、スプリングが除熱板をシャーシ冷却板に押し付け、サーマルインタフェースを形成するために必要な圧力が印加される。
【００５０】
具体的には、図６は、電子サーバをサーバラックに連結し、サーマルインタフェースを形成する取付アセンブリの側面図を示している。図７は、図６に示す取付アセンブリが係合された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。図８は、図６に示す取付アセンブリが解放された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。図６〜図８は、電子サーバ３４（図２）の全体ではなく、電子サーバシャーシ３６の一部、インレット及びアウトレット流体ライン４６及び除熱板５０のみを示している。シャーシガイド５２は、電子サーバシャーシ３６の側面から延び出ている。更に、シャーシガイド５２は、除熱板５０及びスプリング８０を収容している。ラックチャネル１４は、ラック（図示せず）に連結され、シャーシ冷却板６０を取り囲んでいる。ラックチャネル１４は、突起部１６を有し、シャーシガイド５２は、突起部５４を有する。突起部１６及び突起部５４は、互いに噛み合い、インタロックチャネルを形成している。スプリング８０によって除熱板５０及びシャーシ冷却板６０に印加された力は、ラックチャネル１４及びシャーシガイド５２内に加わる。突起部５４は、電子サーバシャーシ３６に対して浮動状態にあるので、力は、取付アセンブリ内に封じられ、取付アセンブリの外の電子サーバ３４又はバックプレーン２０（図１）には伝わらない。２つの冷却板に力を印加することによって、相補的な反力も生成される。この反力は、取付アセンブリ内に封じられる。取付アセンブリがなければ、電気的接続を介するラックのバックプレーンへのインタフェースの位置によっては、この反力は、電子サーバに加わる虞がある。このような力は、電子サーバとラックとの間の電気的インタフェースを不安定にし、システムに悪影響を与えることがある。
【００５１】
シャーシガイド５２は、電子サーバシャーシ３６に対して浮動状態にあり、インタロックチャネルと電子サーバシャーシ３６との間のフロート領域（float area）５６（図７）を形成している。フロート領域５６によって、シャーシガイド５２は、電子サーバシャーシ３６に対して動くことができる。この間隙は、電子サーバ３４をラックにインストールする際、シャーシガイド５２をラックチャネル１４に係合させるために使用される。一旦、電子サーバ３４がラックに挿入されると、シャーシガイド５２及びラックチャネル１４は、互いに摺動し、引き込み機構は解放され、図７に示すように、スプリング８０が、除熱板５０をシャーシ冷却板６０に押し付ける。一方、図８は、引き込み機構が係合している間の取付アセンブリを示している。この構成では、取付アセンブリは、解放され、除熱板５０は、シャーシ冷却板６０に熱伝導可能に連結されていない。
【００５２】
引き込み機構が解放されると、スプリング８０は、除熱板５０に力を印加し、ラックチャネル１４及びシャーシガイド５２は、互いに拡がり、これにより、対応する突起部５４、１６が係合し、インタロックチャネルが形成される。そして、インタロックチャネルは、取付アセンブリ内に力を封じる。フロート領域５６は、この拡張のために、したがって、インタロックチャネルの形成のために取付アセンブリに生じる小さな動きを許容する。このようにして、インストールの際、シャーシガイド５２は、フロート領域５６によって、ラックチャネル１４に入り込むことができ、そして、除熱板５０及びシャーシ冷却板６０を押し合わせる力が加わり、サーマルインタフェースが形成される。
【００５３】
これに代えて、フロート領域は、電子サーバシャーシとラックチャネルとの間以外の位置に形成してもよい。例えば、ラックシャーシと、取付アセンブリのラック側のラックチャネルとの間にフロート領域を配設してもよい。包括的に言えば、フロート領域は、電子サーバをラックに取り付け、及びラックから取り外す際に、シャーシガイドとラックチャネルとの間に間隙が生じるように、取付アセンブリ内のどこかに設けられる。
【００５４】
図９〜図１１は、各電子サーバをサーバラックに係合させるために使用される取付アセンブリの他の実施の形態を示している。図９〜図１１に示す取付アセンブリは、ラック側ラックチャネルがより深く、シャーシガイド内の除熱板の背面側ではなく、ラックチャネル内のシャーシ冷却板の背面側にスプリングが追加されている点を除けば、図６〜図８の取付アセンブリと同様である。幾つかの実施の形態では、シャーシ冷却板は、スプリングに予負荷を与えるように、背面側から、肩付きネジによって、適切な位置に保持される。電子サーバがラックに挿入されると、駆動機構は、除熱板をシャーシ冷却板に対して、間に挟まれているサーマルインタフェースマテリアルを介して、移動させ又は押し付ける。除熱板の動きの最後には、スプリングが対応する量だけ圧縮され、この結果、除熱板とシャーシ冷却板との間にサーマルインタフェースを形成する力が加わる。このような構成により、取付アセンブリを解放しても、スプリング力に逆らわないので、電子サーバをラックから簡単に取り外すことができる。
【００５５】
具体的には、図９は、電子サーバをサーバラックに装着し、サーマルインタフェースを形成するために使用される取付アセンブリの側面図を示している。図１０は、図９に示す取付アセンブリが係合された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。図１１は、図９に示す取付アセンブリが解放された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。シャーシガイド１５２は、電子サーバシャーシ３６の側面から延び出ている。更に、シャーシガイド１５２は、除熱板５０を収容している。ラックチャネル１１４は、ラック（図示せず）に連結されている。ラックチャネル１１４は、シャーシ冷却板６０及びスプリング１８０を収容している。ラックチャネル１１４は、突起部１１６を有し、シャーシガイド１５２は、突起部１５４を有する。突起部１１６及び突起部１５４は、互いに噛み合い、インタロックチャネルを形成している。スプリング１８０によって除熱板５０及びシャーシ冷却板６０に印加された力は、ラックチャネル１１４及びシャーシガイド１５２内に加わる。突起部１５４は、電子サーバシャーシ３６に対して浮動状態にあるので、力は、取付アセンブリ内に封じられ、取付アセンブリの外の電子サーバ３４又はバックプレーン２０（図１）には伝わらない。
【００５６】
シャーシガイド１５２は、電子サーバシャーシ３６に対して浮動状態にあり、インタロックチャネルと電子サーバシャーシ３６との間のフロート領域１５６（図１０）を形成している。フロート領域１５６によって、シャーシガイド１５２は、電子サーバシャーシ３６に対して動くことができる。この間隙は、電子サーバ３４をラックにインストールする際、シャーシガイド１５２をラックチャネル１１４に係合させるために使用される。突起部１５４、１１６によって形成されるフロート領域１５６及びインタロックチャネルの形状及び動作は、図６〜図８に関連して上述した突起部５４、１６によって形成されるフロート領域５６及びインタロックチャネルの形状及び動作と同様である。
【００５７】
幾つかの実施の形態では、シャーシ冷却板は、スプリングに予負荷を与えるように、背面側から、肩付きネジによって、適切な位置に保持される。このようにして、シャーシ冷却板６０は、力が加えられていない状態では、固定された、外側に延びる位置を維持する。図１１は、この固定された位置を示している。
【００５８】
電子サーバ３４がラックに挿入されると、シャーシガイド１５２及びラックチャネル１１４は、互いに摺動し、並進運動機構（translation mechanism：図示せず）は、図１０に示すように、間に挟まれているＴＩＭ６２を介して、除熱板５０をシャーシ冷却板６０の方向に、及びシャーシ冷却板６０に対して押し付ける。除熱板５０の動きの最後には、スプリング１８０が対応する量だけ圧縮され、この結果、除熱板５０とシャーシ冷却板６０との間にサーマルインタフェースを形成する力が加わる。一方、図１１は、並進運動機構が解放されている間の取付アセンブリを示している。この構成では、シャーシ冷却板５０は、非動作位置に位置し、並進運動機構による力は、除熱板５０には加わっていない。したがって、除熱板５０は、シャーシ冷却板６０に熱伝導可能に連結されていない。
【００５９】
図６〜図１１に示した取付アセンブリは、除熱板に力を印加するスプリングを備えているが、これに代えて、以下に限定されるものではないが、機械的クランプ、他のスプリング、空気圧及び油圧アクチュエータ等を用いてもよい。
【００６０】
また、完全な係合用の除熱板及びシャーシ冷却板の必要な移動を実現するために、様々な並進運動機構を用いることができる。１つの手法として、水平カム又は垂直カムを用いてもよい。これらによって、回転動作を直線運動に変換することができる。更に、直線的な機械的リンク機構（mechanical linkage）にカムを取り付け、Ｘ軸方向の動きをＹ軸方向の動きに変換してもよい。カムの形状は、異なる種類の並進運動を実現するために、カスタム設計してもよい。例えば、同様に形成されたカムを用いることによって、シャーシ冷却板の側面に対して、除熱板を一様に移動させることができる。また、僅かに異なるように形成されたカムを用いることによって、除熱板の１つの端部がシャーシ冷却板に向かって前方へ動き、次に、除熱板の他方の端部が動くといった、漸進的な移動が実現する。これは、システムを解放する場合、及びＴＩＭジョイントを解除する場合に有用である。
【００６１】
図１２は、図９〜図１１の取付アセンブリ内の除熱板及びシャーシ冷却板の斜視図である。図１２に示すように、除熱板５０は、横方向に移動する。除熱板５０を右から左に移動させると、サーマルインタフェースが係合される。除熱板５０を左から右に移動させると、サーマルインタフェースが解放される。除熱板５０の背面５１には、１つ以上のカムを連結してもよい。図１３Ａは、水平のカム構成の第１の実施の形態の斜視図である。ここでは、複数のカム２０２が、背面５１に対して水平に配設されている。カム２０２は、リンクロッド２０４を介して連結されている。また、複数のカム２０６が、背面５１に対して水平に配設されている。カム２０６は、リンクロッド２０８を介して連結されている。図１３Ｂは、図１３Ａの水平のカム構成の第１の実施の形態の側面図である。除熱板５０の側面から側面、又は上面から底面の並進運動は、カム２０２、２０６の形状によって決定される。カム２０２の形状及びカム２０６に対する向きは、除熱板５０の上面の、底面に対する並進運動を決定する。カム２０２及びカム２０６が同じ形状及び向きを有する場合、除熱板５０の全体が一様に移動する。カム２０２及びカム２０６が異なる形状又は向きを有する場合、除熱板５０の一方の面は、他方の面に対して異なる動きを示す。なお、３つ以上のカム２０２を用いてもよく、及び／又は３つ以上のカム２０６を用いてもよい。また、３列以上のカムを用いてもよい。
【００６２】
図１４Ａは、水平のカム構成の第２の実施の形態を示している。ここでは、背面５１の中心線に対して水平に複数のカム２１０が配設されている。カム２１０は、リンクロッド２１２を介して連結されている。図１４Ｂは、図１４Ａの水平のカム構成の第２の実施の形態の側面図である。除熱板５０の並進運動は、カム２１０の形状によって決定される。カム２１０の形状及び互いに対する向きは、除熱板５０の一方の側面の、他方の側面に対する並進運動を決定する。カム２０２のそれぞれが同じ形状及び向きを有する場合、除熱板５０の全体が一様に移動する。カム２１０のそれぞれが異なる形状又は向きを有する場合、除熱板５０の一方の面は、他方の面に対して異なる動きを示す。なお、３つ以上のカム２１０を用いてもよい。
【００６３】
図１５Ａは、垂直カム構成の第１の実施の形態を示している。ここでは、複数のカム２１４が、背面５１に対して垂直に配設されている。図１５Ｂは、図１５Ａの垂直カム構成の第１の実施の形態の平面図である。除熱板５０の側面から側面の並進運動は、カム２１４の形状によって決定される。カム２１４の形状及び互いに対する向きは、除熱板５０の一方の側面の、他方の側面に対する並進運動を決定する。カム２１４のそれぞれが同じ形状及び向きを有する場合、除熱板５０の全体が一様に移動する。カム２１４のそれぞれが異なる形状又は向きを有する場合、除熱板５０の一方の面は、他方の面に対して異なる動きを示す。なお、３つ以上のカム２１４を用いてもよい。
【００６４】
図１６Ａは、垂直カム構成の第２の実施の形態の斜視図である。ここでは、背面５１の中心線に対して垂直に単一のカム２１６が配設されている。これにより、除熱板５０の背面の単一の点に力が加わるので、除熱板５０とシャーシ冷却板６０との間の圧力の均衡が実現する。図１６Ｂは、図１６Ａの垂直カム構成の第２の実施の形態の平面図である。除熱板５０の並進運動は、カム２１６の形状によって決定される。
【００６５】
図１２〜図１６Ｂについて言えば、カムは、除熱板５０を、シャーシ冷却板６０に向かって、右から左に移動させる。なお、カムは、除熱板５０をシャーシ冷却板６０から引き離すことはできない。除熱板５０をシャーシ冷却板６０から引き離すために、１つ以上のスプリング（図示せず）が除熱板５０の背面５１に取り付けられている。したがって、除熱板５０をシャーシ冷却板６０に向かって移動させるには、カムは、取り付けられているスプリングのスプリング力より強い力を加えなくてはならない。除熱板５０をシャーシ冷却板６０から引き離すには、カムを初期位置に回転させることによって、カムを解放する。これに応じて、スプリングは、除熱板５０を、例えば、図１２〜図１６Ｂでは左から右に移動させ、シャーシ冷却板６０から引き離す。背面５１にスプリングが取り付けられていなければ、カムを解放しても、除熱板５０を移動させる力は加わらない。
【００６６】
図１２〜図１６Ｂには示していないが、カムは、共通のリンクアセンブリに連結してもよい。共通のリンクアセンブリ、例えば、駆動ロッドは、カムを動作させるために用いられる。リンクアセンブリは、手動で操作してもよい。また、リンクアセンブリは、電子サーバがインストールされる際に、ラックに電子サーバをロックするために用いられる電子サーバロック機構に連結してもよい。これにより、カムは、ラックロック機構と同時に動作し、電子サーバをラックにロックする動作によって、除熱板とシャーシ冷却板とが、熱接触を構成するように係合する。
【００６７】
他の並進運動機構として、傾斜プロファイルを用いてもよい。すなわち、除熱板の背面に傾斜を設ける。これに代えて、傾斜プロファイルは、個別の部品として、除熱板に取り付けてもよい。これらの傾斜プロファイルは、シャーシガイドに対して配設された移動傾斜又はローラに係合する。ローラを使用することによって、摩擦を少なくし、したがって、必要な力を小さくすることができる。傾斜又はローラは、除熱板の一方の面を、他方の面より先にシャーシ冷却板に押し付ける「漸進的」移動を提供するように、別々の形状を有していてもよい。これは、個々のカムが異なる形状又は向きを有する、上述したカム構成と同様である。図１７は、第１の傾斜並進運動機構の平面図である。除熱板１５０は、背面１５１に沿って、１つ以上の傾斜プロファイル１５２を有する。駆動機構２２０は、１つ以上の傾斜プロファイル２２２が、１つ以上の傾斜プロファイル１５２に一致するように構成されている。駆動機構は、例えば、シャーシガイド５２の内面等、シャーシガイド５２内の固定面（fixed surface）に対して配設されている。幾つかの実施の形態では、駆動機構２２０は、シャーシガイド５２に対して固定され、これにより、電子サーバ３４がラックにインストールされると、除熱板１５０が駆動機構２２０に沿って滑り、傾斜プロファイル２２２は、傾斜プロファイル１５２に沿って滑り、この結果、除熱板１５２がシャーシ冷却板６０に押し付けられる。図１７に示すように、除熱板１５０は、この動作によって、右から左に移動する。他の実施の形態では、駆動機構２２０は、シャーシガイド５２に沿って滑る。電子サーバ３４がラックにインストールされた後に、例えば、図１７の上から下に、駆動機構２２０をシャーシガイドに沿って移動させる独立した動作が行われ、これにより、傾斜プロファイル２２２は、傾斜プロファイル１５２に沿って滑り、この結果、除熱板１５２がシャーシ冷却板６０に押し付けられる。この動作は、電子サーバ３４をラックにロックするために用いられるロック動作の一部として自動的に実行してもよく、又は、ロック動作の後に、手動でこの動作を行ってもよい。
【００６８】
図１８は、第２の傾斜並進運動機構の平面図である。第２の傾斜平行並進運動機構は、駆動機構上の傾斜プロファイル２２２がローラに置換されている点を除けば、第１の傾斜並進運動機構と同様である。具体的には、駆動機構２３０は、１つ以上の傾斜プロファイル１５２に当接する１つ以上のローラ２３２によって構成されている。駆動機構は、例えば、シャーシガイド５２の内面等、シャーシガイド５２内の固定面に対して配設されている。ローラ２３２は、傾斜プロファイル１５２に対する摩擦を小さくする。幾つかの実施の形態では、駆動機構２３０は、シャーシガイド５２に対して固定される。他の実施の形態では、駆動機構２２０は、シャーシガイド５２に沿って滑る。また、駆動機構２３０を移動させるときに生じる摩擦を更に減少させるために、更なるスライド２３４を用いてもよい。なお、傾斜とローラの位置を逆にしてもよい同じ作用を実現することができる。カム構成と同様に、第１及び第２の傾斜並進運動機構を用いる場合、シャーシ冷却板６０から除熱板１５０を解放する引き込み機構が必要である。第１及び第２の傾斜並進運動機構の何れにおいても、カム構成に関して上述したものと同様のスプリングを設けることができる。
【００６９】
他の並進運動機構として、除熱板と、シャーシガイド内の固定面との間にシザージャッキを配設してもよい。図１９は、シザージャッキ並進運動機構の平面図である。シザージャッキ２４２は、除熱板５０の背面５１と、シャーシガイド５２の内面等、シャーシガイド５２内の固定面との間に配設される。シザージャッキ２４２を開き及び閉じるために、シザージャッキ２４２には、駆動ロッド２４０が接続されている。例えば、図１９に示すように、駆動ロッド２４０を上方に移動させると、シザージャッキ２４２が開き、駆動ロッド２４０を下方に移動させると、シザージャッキ２４２が閉じる。シザージャッキ２４２は、支持部材２４４によって、シャーシガイド５２内で適切な位置に保持される。幾つかの実施の形態では、駆動ロッド２４０は、電子サーバ３４をラックにロックするために用いられるロック動作の一部として自動的に駆動される。他の実施の形態では、駆動ロッド２４０は、ロック動作から独立して駆動される。カム構成と同様に、第１及び第２の傾斜並進運動機構を用いる場合、シャーシ冷却板６０から除熱板１５０を解放する引き込み機構が必要である。シザージャッキ並進運動機構においては、カム構成に関して上述したものと同様のスプリングを設けることができる。これに代えて、シザージャッキは、引き込みのための力も提供するように構成してもよい。
【００７０】
他の並進運動機構は、スロット及びピン及び組み合わせてカムを用いる。カムの回転運動は、除熱板の直線運動に変換される。この並進運動機構は、除熱板をシャーシ冷却板に係合させるように移動させ、及び除熱板をシャーシ冷却板から解放するように移動させるために使用される。図２０Ａは、カム、スロット及びピンを用いる並進運動機構の例示的な実施の形態の解放位置の平面図である。解放位置では、除熱板５０は、シャーシ冷却板６０から解放されている。除熱板５０には、冷却板拡張部２５２が取り付けられている。シャーシガイド５２（図９）の中心位置２６２には、１つ以上のカム２６０が連結されている。カム２６０は、中心位置２６２を中心に自由に回転できるが、シャーシガイド５２に対しては、直線的に固定されている。中心位置２６２は、冷却板拡張部２５２のセンタースロット２５６内に配設される。各カム２６０は、カム２６０の表面から垂直に延びるピン２６４を有する。ピン２６４は、冷却板拡張部２５２のピンスロット２５４内に挿入される。カム２６０が時計回りに回転すると、ピン２６４には、ピンスロット２５４に沿って、Ｙ方向（図２０Ａでは上方向）に力が加わり、これにより、Ｘ方向に直線的な力が生成される。この直線的な力は、冷却板拡張部２５２、したがって、除熱板５０をＸ方向に移動させ、図２０Ｂに示すように、シャーシ冷却板６０に係合させる。
【００７１】
除熱板５０をシャーシ冷却板６０から解放する場合は、カム２６０を逆時計回りに回転させる。カム２６０を逆時計回りに回転すると、ピン２６４には、ピンスロット２５４に沿ってＹ方向（図２０Ｂでは下方向）に力が加わり、Ｘ方向に直線的な力が生成される。この直線的な力は、冷却板拡張部２５２、したがって、除熱板５０をＸ方向に移動させ、図２０Ａに示すように、シャーシ冷却板６０から解放する。各カム２６０は、機械的リンク機構（図示せず）を介して連結することができる。幾つかの実施の形態では、機械的リンク機構は、電子サーバ３４をラックにロックするために用いられるロック動作の一部として自動的に動作する。他の実施の形態では、機械的リンク機構は、ロック動作から独立して駆動される。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂに示す構成とは異なる代替の構成を想到することもできる。例えば、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すピンスロット２５４のプロファイルは、Ｙ方向に直線的に延び、この結果、回転運動を直線運動に線形的に変換する。このプロファイルを調整することによって、除熱板に加わる機械的な力の特性を変更することができる。
【００７２】
他の並進運動機構は、ピンと、スロットプロファイルを有するスロットとの組合せを用いる。第１の方向の直線運動は、好ましくは、第１の方向に垂直な第２の方向の直線運動に変換される。この並進運動機構は、除熱板がシャーシ冷却板に係合するように適切に形成されたスロットを用いる。図２１Ａは、スロット及びピンを用いる並進運動機構の例示的な実施の形態の解放位置の平面図である。図２１Ｃは、図２１Ａの例示的な並進運動機構の側面図である。解放位置では、除熱板５０は、シャーシ冷却板６０から解放される。除熱板５０には、冷却板拡張部３５２が取り付けられている。冷却板拡張部３５２は、１つ以上のスロット３５４を備える。駆動ロッド３２０は、駆動ロッドの表面から垂直に延びる１つ以上のピン３２２を備える。各ピン３２２は、冷却板拡張部３５２のスロット３５４の１つに挿入される。駆動ロッド３２０は、Ｙ方向には前後に滑るが、Ｘ方向には固定されている。駆動ロッド３２０がＹ方向に移動すると、ピン３２２は、スロット３５４内で移動する。駆動ロッド３２０のＹ方向における直線運動は、スロット３５４のスロットプロファイルに応じて、冷却板拡張部３５２、したがって、取り付けられた除熱板５０の直線運動に変換される。各スロット３５４のスロットプロファイルは、除熱板５０に求められる動きに応じて、同じであっても異なっていてもよい。スロットプロファイルを変更することによって、除熱板５０に加えられる機械的な力が変化する。図２１Ａ及び図２１Ｂの構成では、駆動ロッド３２０がＹ方向に移動すると、除熱板５０は、Ｘ方向に一様に移行し、図２１Ｂに示すように、シャーシ冷却板６０に係合する。図２１Ｃは、図２１Ａの例示的な並進運動機構の側面図である。図２１Ｃでは、駆動ロッド３２０は、紙面に対して垂直に移動する。
【００７３】
除熱板５０をシャーシ冷却板６０から解放する場合、駆動ロッド３２０は、Ｙ方向に移動する。幾つかの実施の形態では、駆動ロッド３２０は、電子サーバ３４をラックにロックするために用いられるロック動作の一部として自動的に動作する。他の実施の形態では、駆動ロッド３２０は、ロック動作から独立して移動する。なお、図２１Ａ及び図２１Ｂに示す構成とは異なる代替の構成を想到することもできる。
【００７４】
図２２は、シャーシ冷却板及び除熱板の代替の構成を示している。シャーシ冷却板２６０は、Ｕ字状に形成され、各電子サーバは、２つの除熱板２５０を有する。除熱板２５０は、図２２に示すように、Ｕ字状のシャーシ冷却板２６０内に収容されている。除熱板２５０の間には、拡張機構２７０が配設されている。拡張機構２７０の具体例としては、以下に限定されるわけではないが、ベロー（bellow）又はブラダ（bladder）がある。また、拡張機構２７０は、上述した駆動機構又はその変形の何れであってもよい。拡張機構２７０が除熱板２５０に対して拡張すると、除熱板は、シャーシ冷却板２６０に係合する。上述した構成は、（図２２に示すように、）力封込めアセンブリ（force containment assembly）５２を含んでいてもよく、力封込めアセンブリ５２を含んでいなくてもよい。
【００７５】
これまで説明した様々な並進運動機構を駆動するために用いられる駆動力は、様々なアクチュエータを用いて提供できる。このようなアクチュエータの具体例としては、以下に限定されるわけではないが、例えば、プッシュ／プルロッド、駆動ネジ、電気機械式モータ又はアクチュエータ、空気圧及び油圧アクチュエータ等の機械的リンク機構がある。
【００７６】
なお、上述した取付アセンブリ及び駆動機構の特定の実施の形態は、例示的な具体例に過ぎない。包括的に言えば、電子サーバの除熱板は、電子サーバ回路基板に対して可動であってもよく、固定されていてもよく、及び／又はラックのシャーシ冷却板は、ラックシャーシに対して可動であってもよく、固定されていてもよく、上述した取付アセンブリ及び駆動機構の何れも、可動な及び／又は固定された除熱板及びシャーシ冷却板構成の様々な組合せに適用できる。
【００７７】
また、サーマルインタフェースは、実例に応じて、ラック接続側を除く電子サーバの全ての表面に形成することができる。
【００７８】
本発明の構成及び動作原理を明瞭に説明するために、様々な詳細を含む特定の実施の形態を用いて本発明を説明した。このような特定の実施例の説明及びその詳細は、特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、例示的に選択された実施の形態を変更できることは、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に基づく例示的な冷却システムの斜視図である。
【図２】液体−空気熱交換装置に接続された第ｎの電子サーバの側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に基づく例示的な冷却システムの側面図である。
【図４】サーマルインタフェースマテリアルにとって密着される除熱板の接合面と、シャーシ冷却板の接合面との間での熱輸送構成例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に基づく例示的な冷却システムの側面図である。
【図６】電子サーバをサーバラックに連結し、サーマルインタフェースを形成する取付アセンブリの側面図である。
【図７】図６に示す取付アセンブリが係合された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図８】図６に示す取付アセンブリが解放された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図９】電子サーバをサーバラックに装着し、サーマルインタフェースを形成するために使用される第２の取付アセンブリの側面図である。
【図１０】図９に示す取付アセンブリが係合された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図１１】図９に示す取付アセンブリが解放された状態の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図１２】図９〜図１１の取付アセンブリ内の除熱板及びシャーシ冷却板の斜視図である。
【図１３Ａ】水平のカム構成の第１の実施の形態の斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの水平のカム構成の第１の実施の形態の側面図である。
【図１４Ａ】水平のカム構成の第２の実施の形態の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの水平のカム構成の第２の実施の形態の側面図である。
【図１５Ａ】垂直カム構成の第１の実施の形態の斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの垂直カム構成の第１の実施の形態の平面図である。
【図１６Ａ】垂直カム構成の第２の実施の形態の斜視図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの垂直カム構成の第２の実施の形態の平面図である。
【図１７】第１の傾斜並進運動機構の平面図である。
【図１８】第２の傾斜並進運動機構の平面図である。
【図１９】シザージャッキ並進運動機構の平面図である。
【図２０Ａ】カム、スロット及びピンを用いる並進運動機構の例示的な実施の形態の解放位置の平面図である。
【図２０Ｂ】カム、スロット及びピンを用いる並進運動機構の例示的な実施の形態の係合位置の平面図である。
【図２１Ａ】スロット及びピンを用いる並進運動機構の例示的な実施の形態の解放位置の平面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａの並進運動機構の例示的な実施の形態の係合位置の平面図である。
【図２１Ｃ】図２１Ａの例示的な並進運動機構の側面図である。
【図２２】シャーシ冷却板及び除熱板の代替の構成例を示す図である。
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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