(57)【要約】【課題】冷却装置及び電子装置において、自然蒸発した冷媒が大気中に逃げるのを防ぐこと。【解決手段】電子機器２５が浸漬される冷媒Cが溜められた浸漬槽２１と、浸漬槽２１において気化した冷媒Cを冷却して液化する冷却部２２と、冷却部２２において液化した冷媒Cを溜めると共に、大気が流通する孔２３ｂを備え、かつ浸漬漕２１に繋げられた冷媒タンク２３とを有し、冷媒タンク２３に溜められた冷媒Cの液面Csに、冷媒Cとは別の液の被膜３５が形成された冷却装置による。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器が浸漬される冷媒が溜められた浸漬槽と、
前記浸漬槽において気化した前記冷媒を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部において液化した前記冷媒を溜めると共に、大気が流通する孔を備え、かつ前記浸漬漕に繋げられた冷媒タンクとを有し、
前記冷媒タンクに溜められた前記冷媒の液面に、前記冷媒とは別の液の被膜が形成されたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記冷媒の前記液面の上方に、前記冷却部で液化した前記冷媒を前記液面に滴下する滴下口が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記浸漬槽は、前記電子機器を出し入れ可能な開口を有し、
前記開口に脱着可能な蓋を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記蓋の外面に固定されたコネクタと、
前記コネクタと前記電子機器とを接続するケーブルとを更に有することを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記浸漬槽が複数設けられたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
電子機器と、
前記電子機器を冷却する冷却装置とを有し、
前記冷却装置は、
前記電子機器が浸漬される冷媒が溜められた浸漬槽と、
前記浸漬槽において気化した前記冷媒を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部において液化した前記冷媒を溜めると共に、大気が流通する孔を備え、かつ前記浸漬漕に繋げられた冷媒タンクとを備え、
前記冷媒タンクに溜められた前記冷媒の液面に、前記冷媒とは別の液の被膜が形成されたことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやスーパーコンピュータ等の電子機器を冷却する液冷方式として、液槽に溜められた絶縁性の冷媒の中に電子機器を浸漬することにより、その電子機器を冷却する浸漬液冷が知られている。
【０００３】
その浸漬液冷は、液単相の冷却方式と、気液相変化を利用した冷却方式とに分けられる。
【０００４】
このうち、液単相の冷却方式は、冷媒を気化させることなしに、液相の冷媒により電子機器を冷却する方式である。
【０００５】
この方式では、電子機器に実装されているCPU(Central Processing Unit)等の電子部品の熱で冷媒が気化しないようにするため、その電子部品の発熱温度よりも十分に高い沸点を持つ化学合成オイルが冷媒として使用される。そして、ポンプを用いてその冷媒を熱交換器と液槽との間で循環させることにより、熱交換器で冷却された冷媒を液槽に供給し、その冷媒で液槽中の電子機器を冷却する。
【０００６】
しかしながら、化学合成オイルは粘性が高いため冷却能力が低く、その冷却能力を補うためにポンプの駆動力を増やして冷媒の循環を速める必要がある。
【０００７】
更に、粘性が高いと、メンテナンスのために電子機器を液槽から引き上げたときに、電子機器から冷媒が滴り落ちるのに時間がかかり、保守性が悪くなるという問題もある。
【０００８】
一方、気液相変化を利用した冷却方式では、電子機器の熱により冷媒を気化してその気化熱で電子機器を冷却する方式であり、電子機器の熱で冷媒が気化できるように沸点が低く蒸発し易い冷媒が使用される。
【０００９】
このように沸点が低い冷媒は、液単相の冷却方式で使用されるものと比較して粘性が低い。よって、前述のようにポンプの駆動力を増やす必要もないし、電子機器から冷媒が短時間で滴り落ちるので保守性もよい。
【００１０】
但し、気液相変化を利用した冷却方式には、自然蒸発した冷媒が大気中に逃げるのを防ぐという点で改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭６０−１１８３３号公報
【特許文献２】特開平４−２２６０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一側面によれば、冷却装置及び電子装置において、自然蒸発した冷媒が大気中に逃げるのを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一側面によれば、電子機器が浸漬される冷媒が溜められた浸漬槽と、前記浸漬槽において気化した前記冷媒を冷却して液化する冷却部と、前記冷却部において液化した前記冷媒を溜めると共に、大気が流通する孔を備え、かつ前記浸漬漕に繋げられた冷媒タンクとを有し、前記冷媒タンクに溜められた前記冷媒の液面に、前記冷媒とは別の液の被膜が形成された冷却装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以下の開示によれば、大気が流通する孔によって冷媒タンクや浸漬槽の内部が大気圧に維持されるため、冷媒タンクや浸漬槽を耐圧化する必要がない。
【００１５】
しかも、冷媒の液面に形成した被膜によって、冷媒が蒸発して大気に逃げるのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本願発明者が検討に使用した冷却装置の構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る電子装置の構成図である。
【図３】図３は、第１実施形態において冷媒の消失量の調査結果を示す図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る浸漬槽の斜視図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る浸漬槽の分解斜視図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る冷却装置の構成図である。
【図７】図７は、第４実施形態に係る冷却装置の構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
【００１８】
図１は、その検討に使用した冷却装置の構成図である。
【００１９】
この冷却装置１は、冷媒Cの気液相変化を利用した冷却装置であって、冷媒Cが溜められた浸漬槽２と、その浸漬槽２の内部を気密にするための蓋３とを有する。
【００２０】
冷媒Cには、サーバやスーパーコンピュータ用の回路基板４が浸漬される。回路基板４には、CPU等の電子部品４ａが実装されており、その電子部品４ａの熱により冷媒Cが気化する。
【００２１】
このように気化した冷媒Cを液化するため、浸漬槽２の内部には熱交換器５が設けられる。熱交換器５は、配管内に冷却水を流すことにより冷媒Cを冷却するものであり、この例では冷媒Cの液面の上方に設けられる。熱交換器５で液化した冷媒Cが重力で浸漬槽２内に滴下するため、浸漬槽２内で冷媒Cを循環させる機構が不要にすることができる。
【００２２】
この冷却装置１においては、電子部品４ａの熱で冷媒Cを気化し、その気化熱で電子部品４ａを冷却する。そのため、冷媒Cとしてはその沸点が電子部品４ａの発熱温度よりも低い液が使用される。
【００２３】
例えば、3M社製のノベック（登録商標）は、型番が7000の製品で沸点が３４℃、型番が649の製品で沸点が４９℃、型番が7100の製品で沸点が６１℃である。よって、電子部品４ａの発熱温度が８０℃程度の場合にはノベックを冷媒Cとして使用し得る。
【００２４】
このように低沸点の冷媒Cを使用することで電子部品４ａの冷却が促されるため、電子部品４ａのリーク電流が抑制されてその消費電力を低減できる。
【００２５】
但し、このように低沸点の冷媒Cは、自然に蒸発して大気中に逃げてしまうため、長期の使用の際には補充が必要となる。特に、ノベック等のように低沸点の冷媒Cは高価であるため、頻繁に補充をすると装置のランニングコストが上昇してしまう。
【００２６】
冷媒Cが大気中に逃げるのを防止するには、この例のように浸漬槽２に蓋３を設けるのが有効であると考えられる。
【００２７】
しかし、蓋３によって浸漬槽２を完全に密閉してしまうと、浸漬槽２の内部と外部との温度差によって浸漬槽２に大きな圧力が印加されてしまう。
【００２８】
本願発明者の試算によれば、上面視したときの蓋３の面積が５００mm2のとき、浸漬槽２の内部の温度が外部よりも２０℃高くなると、浸漬槽２の内部から蓋３に１７０kgfの力が加わる。これでは浸漬槽２が変形したり破損したりするおそれがあるため、蓋３で浸漬槽２を完全に密閉するのは危険である。
【００２９】
そして、このような危険性を除去するには、浸漬槽２を高耐圧化する等の対策が必要となり、装置構成が大掛かりになるという問題がある。
【００３０】
以下に、冷媒が蒸発して大気中に逃げるのを簡便な構造で防止し得る各実施形態について説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図２は、本実施形態に係る電子装置の構成図である。
【００３２】
この電子装置１０は、回路基板２５とそれを冷却するための冷却装置２０とを有する。
【００３３】
回路基板２５は、電子機器の一例であって、例えばサーバやスーパーコンピュータ等の計算機用の回路基板である。その回路基板２５には、動作時に発熱するCPU等の電子部品２５ａが実装される。
【００３４】
また、冷却装置２０は、冷媒の気液相変化を利用した冷却装置であって、浸漬槽２１と、冷却部２２と、冷媒タンク２３とを有する。
【００３５】
このうち、浸漬槽２１は絶縁性の冷媒Cを溜めるための容器であり、その側壁には浸漬槽２１に液相の冷媒Cを供給するための供給口２１ａが設けられる。
【００３６】
浸漬槽２１の形状や大きさは特に限定されないが、この例では浸漬槽２１を長さL1が１８０mm、内部高さZ1が２３０mm、幅が５０mmの直方体形状とする。そして、浸漬槽２１の内部を観察できるようにするため、例えば厚さが５mmの透明アクリル板で浸漬槽２１を作製する。
【００３７】
但し、浸漬槽２１の材料はこれに限定されず、強度があり厚さを薄くすることが可能なポリカーボネート樹脂やABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂等のエンジニアリングプラスチックを浸漬槽２１の材料として使用してもよい。このようなエンジニアリングプラスチックは、軽量であるため装置全体の軽量化に有利であり、更に安価であるため装置を低廉化することもできる。
【００３８】
なお、ステンレス板やアルミニウム板を加工することにより浸漬槽２１を作製してもよい。
【００３９】
また、この浸漬槽２１に溜められる冷媒Cの種類は特に限定されない。この例では、沸点が低く粘性が低い3M社製のノベック7100を冷媒Cとして使用する。なお、ノベック7100に代えて、ノベック7000やノベック649を使用してもよい。ノベックは、フッ素系の化学的に安定な冷媒であり、金属や樹脂等の各種材料を腐食するおそれがない。また、引火点を持たないため安全性が高いこともノベックの利点である。
【００４０】
そして、その冷媒Cには回路基板２５が浸漬される。なお、前述の冷媒Cは絶縁性であるため、冷媒Cによって回路基板２５が電気的にショートするおそれはない。
【００４１】
回路基板２５に実装されている電子部品２５ａの発熱温度は冷媒Cの沸点よりも高いため、電子部品２５ａの熱によって冷媒Cが気化し、その気化熱で電子部品２５ａが冷却される。また、このように冷媒Cが気化すると、その蒸気Vが浸漬槽２１で発生する。
【００４２】
そして、浸漬槽２１内において冷媒Cよりも上方の空間は、蒸気Vを一時的に貯留する蒸気チャンバ室として機能する。
【００４３】
一方、冷却部２２は、蒸気Vが通る蛇行配管２７と、その蛇行配管２７を外から冷却する水冷部２８とを有する。
【００４４】
蛇行配管２７は、蒸気管２６を介して浸漬槽２１と接続されており、蒸気Vを冷却して液化する機能を有する。この例では、例えば長さが１５０mmで外径が８mmの１０本の銅製の直管をU字管で接続することで蛇行配管２７を作製する。
【００４５】
このとき、冷媒Ｃの流れの下流に行くに従い蛇行配管２７を低い位置に設けることで、液化した冷媒Cが淀みなく蛇行配管２７を流通できるようにするのが好ましい。
【００４６】
また、蛇行配管２７は、冷却部２２から出る出口２７ａと、冷却部２２に入る入口２７ｂとを有する。この例では、出口２７ａを入口２７ｂよりも低くすることで、液化した冷媒Cが重力によって出口２７ａからスムーズに排出できるようにする。
【００４７】
一方、水冷部２８には、建屋から冷却水が供給される。冷却水の温度は、冷媒Cの沸点よりも低ければ特に限定されず、例えば２２℃とし得る。なお、その冷却水と蒸気Vとの熱交換を促すために、蛇行配管２７の内壁に複数の溝を設け、当該内壁の表面積を増やしてもよい。
【００４８】
そして、冷媒タンク２３は、冷却部２２において液化した冷媒Cを一時的に溜めるタンクである。
【００４９】
その冷媒タンク２３のサイズは特に限定されないが、例えば冷媒タンク２３の内部高さZ2は４００mmである。また、上面視したときの冷媒タンク２３の形状は、一辺の長さL2が５０mmの正方形状とする。
【００５０】
更に、冷媒タンク２３の下部には、液相の冷媒Cを排出する排出口２３ａが設けられる。
【００５１】
その排出口２３ａは、浸漬槽２１の供給口２１ａと液管３７により繋げられており、その液管３７を介して冷媒タンク２３から浸漬槽２１に冷媒Cが供給される。
【００５２】
ここで、浸漬槽２１内において蒸気Vが発生していない場合には、浸漬槽２１と冷媒タンク２３の各々の冷媒Cの液面に均等に大気圧がかかるため、これらの液面は同じ高さにある。
【００５３】
一方、浸漬槽２１内において蒸気Vが発生している状態では、浸漬槽２１における冷媒Cの液面が低下し、かつ冷媒タンク２３における冷媒Cの液面Csが上昇するため、各液面に高低差hが生じる。
【００５４】
本実施形態では、その高低差hから生じる圧力差ΔP=ρghが冷媒タンク２３から浸漬槽２１に冷媒Cを供給する動力源となるため、冷媒Cを循環させるためのポンプ等の動力源は不要である。なお、ρは冷媒Cの密度であって、ノベック7100の場合は１５２０kg/m3である。また、gは重力加速度である。
【００５５】
高低差hが大きいほど圧力差ΔP（=ρgh）が大きくなり、冷媒Cが冷却装置２０内を循環し易くなる。例えば、浸漬槽２１の底面２１ｘと冷媒タンク２３の底面２３ｘとを同じ高さにしたときに、浸漬槽２１内の冷媒Cの液面が底面２１ｘから２３０mmの高さにある場合を考える。このとき、冷媒タンク２３内の冷媒Cの液面Csが底面２３ｘから４００mmの高さにあると、高低差hは１７０mm（＝４００mm−２３０mm）となり、２．５kPa程度の圧力差ΔPを得ることができる。
【００５６】
なお、大きな高低差hを得るには、冷媒タンク２３の内部において液面Csが上昇できる空間を確保するのが好ましい。そのような空間を確保するために、冷媒タンク２３の内部高さZ2を浸漬槽２１の内部高さZ1よりも高くするのが好ましい。
【００５７】
また、この例では、冷媒タンク２３の天板３０に、大気が流通する孔２３ｂが設けられる。その孔２３ｂにより、冷媒タンク２３やこれに連通する浸漬槽２１内の圧力は常に大気圧に維持される。そのため、電子部品２５ａの熱によって浸漬槽２１内で冷媒Cの蒸気Vが発生しても、浸漬槽２１や冷媒タンク２３の内部の圧力が大気圧よりも高くなることはなく、浸漬槽２１や冷媒タンク２３を耐圧構造とする必要がない。
【００５８】
更に、このように浸漬槽２１内の圧力が大気圧に維持されるため、浸漬槽２１内の冷媒Cの沸点が上昇することがない。よって、冷媒Cの沸点を低く保つことができ、電子部品２５ａの熱で確実に冷媒Cを気化させることができる。
【００５９】
なお、前述の孔２３ｂは、冷媒タンク２３内に冷媒Cを供給する供給口としての機能も兼ねる。孔２３ｂの直径も特に限定されないが、本実施形態ではその直径を１０mmとする。
【００６０】
また、冷媒タンク２３の天板３０には、前述の蛇行配管２７に繋がる滴下口３１が設けられる。滴下口３１は、蛇行配管２７の下部開口端に設けられており、冷却部２２で液化した冷媒Cを液面Csに滴下する。
【００６１】
その滴下口３１から滴下される冷媒Cは、冷却部２２で冷却された直後であるため、温度が低く大気に触れても蒸発し難い。よって、前述のように冷媒タンク２３に孔２３ｂを設けても、その孔２３ｂから外に逃げる冷媒Cの蒸気を少なくすることができる。
【００６２】
更に、本実施形態では、冷媒タンク２３に溜められた冷媒Cの液面Csに冷媒Cよりも密度が小さい絶縁性の液を予め一定量だけ添加しておくことで、当該液の被膜３５を液面Csに形成する。
【００６３】
これにより、冷媒タンク２３内の大気が液面Csに直接触れなくなるため、冷媒Cが液面Csから蒸発してタンク外に逃げるのを防ぐことができる。
【００６４】
被膜３５用の液は特に限定されないが、その被膜３５が自然蒸発するのを防止するために、揮発し難い炭化水素系のオイルを被膜３５用の液として使用するのが好ましい。また、そのオイルがその冷媒Cに溶解してしまうと被膜３５を形成するのが難しくなるため、冷媒Cに溶解しないオイルを使用するのが好ましい。
【００６５】
そのようなオイルとしては、例えば、エクソンモービル社製のポリアルファオレフィン合成油であるSpectraSyn 8がある。SpectraSyn 8は、密度が８３０kg/m3であって、冷媒Cとして使用するノベック7100の密度（１５２０kg/m3）の半分程度の密度が小さい液体である。
【００６６】
この例では、SpectraSyn 8を冷媒Cに２５cc程度添加することにより、厚さが１cm程度の被膜３５を形成する。
【００６７】
なお、液状オイルは引火点を有しており、日本国内の消防法では引火点が２５０℃未満の液状オイルは危険物に指定され、引火点が２５０℃以上の場合でも使用する量によっては指定可燃物となる。前述のSpectraSyn 8は、引火点が２５０℃以上であり危険物の指定は受けず、また使用量も数十cc程度と少量であるから安全性が高い。
【００６８】
また、被膜３５用の液に塩素等や硫黄等の不純物が含まれていると、これらの不純物によって回路基板２５で使用されているはんだが腐食されるおそれがある。
【００６９】
そのため、被膜３５用の液としては、天然オイルと比較してこれらの不純物が少ない化学合成オイルを使用するのが好ましい。前述のSpectraSyn 8は、天然オイルを含まない化学合成オイルであるため、このように回路基板２５を腐食するおそれが少ない。
【００７０】
以上説明した本実施形態によれば、冷媒タンク２３に大気が流通する孔２３ｂを設けたため、浸漬槽２１で冷媒Cが蒸発している状態も浸漬漕２１や冷媒タンク２３内を大気圧に維持することができ、浸漬漕２１や冷媒タンク２３を耐圧化する必要がない。
【００７１】
しかも、冷媒タンク２３内の冷媒Cの液面Csに被膜３５を形成するため、液面Csに大気が直接触れなくなり、冷媒Cが蒸発して消失するのを防ぐことができる。
【００７２】
本願発明者は、回路基板２５を動作させることにより、この冷却装置２０の冷却性能を確認した。
【００７３】
その結果、電子部品２５ａの消費電力の如何によらず、電子部品２５ａの温度は冷媒Cであるノベック7100の沸点（６１℃）付近であり、冷媒Cによって電子部品２５ａが良好に冷却できていることが確認できた。
【００７４】
なお、電子部品２５ａの温度をこれよりも低くしたい場合には、ノベック7100よりも沸点が低いノベック649（沸点４９℃）やノベック7000（沸点３４℃）を冷媒Cとして使用すればよい。
【００７５】
また、本願発明者は冷媒Cの消失量を調査した。
【００７６】
その調査結果を図３に示す。
【００７７】
この調査では、不図示の容器に冷媒Cとしてノベック7100を入れた。そして、ノベック7100の液面に被膜３５を形成せずにその液面を大気に露出させた比較例と、本実施形態のように液面に被膜３５を形成した場合の各々について、冷媒Cの消失量を調査した。
【００７８】
なお、図３の横軸は調査を開始してからの経過時間を示し、縦軸は調査を開始してからの冷媒Cの質量変化を示す。
【００７９】
まず、被膜３５がない比較例では、冷媒Cとして使用したノベック7100は２４時間で２０ccが消失した。
【００８０】
一方、本実施形態では、１２５時間で１ccのみの消失となり、被膜３５がない比較例の１／１５０以下の消失量となった。
【００８１】
この結果より、冷媒Cのコストが２０，０００円／kgであるとすると、被膜３５がない場合には一か月で１８，０００円分の冷媒Cが消失することになるが、本実施形態では一か月で１００円程度の冷媒Cしか消失しないことが明らかとなった。
【００８２】
以上のように、本実施形態においては冷媒Cの自然蒸発を防ぐことで冷媒Cの補充量を低減でき、冷却装置２０のランニングコストを低減できることが確かめられた。
【００８３】
（第２実施形態）
本実施形態では、メンテナンス性に優れた浸漬槽について説明する。
【００８４】
図４は、本実施形態に係る浸漬槽２１の斜視図である。なお、図４において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００８５】
図４に示すように、本実施形態においては、浸漬槽２１の上部開口２１ｚに脱着可能な蓋４０を設ける。
【００８６】
その蓋４０は、平面視で上部開口２１ｚを塞ぐ矩形状であり、その外面４０ａには外部コネクタ４１が設けられる。そして、その外部コネクタ４１には、外部ケーブル４３の先端が固定される。
【００８７】
図５は、この浸漬槽２１の分解斜視図である。
【００８８】
図５に示すように、外部コネクタ４１は、互いに着脱自在な雄型コネクタ４１ａと雌型コネクタ４１ｂとを有する。
【００８９】
このうち、雌型コネクタ４１ｂは、蓋４０の外面４０ａに固定されており、ケーブル４５を介して回路基板２５と電気的に接続される。
【００９０】
また、浸漬槽２１の上部開口２１ｚは、回路基板２５を出し入れ可能な大きさを有しており、その上部開口２１ｚを通じて浸漬槽２１に回路基板２５を出し入れすることができる。
【００９１】
以上説明した本実施形態によれば、浸漬槽２１に脱着可能な蓋４０を設けたことにより、蓋４０を外して浸漬槽２１から簡単に回路基板２５を引き上げることができ、浸漬槽２１のメンテナンス性が向上する。
【００９２】
更に、外部コネクタ４１と回路基板２５とをケーブル４５で接続したため、浸漬槽２１に回路基板２５が収容されている状態であっても、浸漬槽２１の外部と回路基板２５との間で信号の送受信を行うことができる。
【００９３】
（第３実施形態）
図６は、本実施形態に係る冷却装置の構成図である。なお、図６において、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９４】
図６に示すように、本実施形態に係る冷却装置２０においては、複数の浸漬槽２１が並列に接続される。浸漬槽２１の個数は複数個であれば特に限定されず、ここではその個数を５個とする。
【００９５】
また、液管３７には、冷媒タンク２３から複数の浸漬槽２１の各々に液相の冷媒Cを分岐する第１のマニフォルド５１が接続される。第１のマニフォルド５１は、複数の第１の分岐配管５１ａを有しており、各々の第１の分岐配管５１ａは第１の継手５３により各浸漬槽２１と接続される。
【００９６】
第１のマニフォルド５１の大きさは特に限定されない。この例では、第１のマニフォルド５１の横幅を約４００mm程度とし、液管３７に接続される部分の第１のマニフォルド５１の流路の断面積を４０mm2程度とする。
【００９７】
また、第１の継手５３は切り離し可能なステムとボディとを有しており、これらを切り離しても第１の継手５３から冷媒Cは漏れ出ないため、第１のマニフォルド５１から浸漬槽２１を切り離してメンテナンスするのが容易である。このような継手としては、例えば、スウェージロック社製のSS-QC6-B-600やSS-QC6-D-600がある。
【００９８】
また、第１の分岐配管５１ａとしては、例えば外形が３／８インチの樹脂チューブを使用し得る。
【００９９】
更に、複数の浸漬槽２１の各々には、各浸漬槽２１で発生した冷媒Cの蒸気Vを集めて冷却部２２に供給する第２のマニフォルド５２が接続される。第２のマニフォルド５２は、複数の第２の分岐配管５２ａを有しており、各々の第２の分岐配管５２ａは第２の継手５４により各浸漬槽２１と接続される。
【０１００】
なお、第２のマニフォルド５２、第２の分岐配管５２ａ、及び第２の継手５４としては、それぞれ第１のマニフォルド５１、第１の分岐配管５１ａ、及び第１の継手５３と同じものを使用し得る。
【０１０１】
また、各々の浸漬槽２１に浸漬する回路基板２５の枚数は一枚とする。そして、各々の浸漬槽２１には、第２実施形態で説明した着脱可能な蓋４０が設けられる。
【０１０２】
なお、各部品の位置と大きさは第１実施形態と同じである。例えば、浸漬槽２１と冷媒タンク２３のそれぞれの底面２１ｘ、３１ｘは同じ高さにあり、冷媒タンク２３の内部高さは４００mm、浸漬槽２１の内部高さは２３０mmである。本願発明者の試算によれば、この大きさとすることで、一枚の回路基板２５の発熱量が１００Wであり、５枚の回路基板２５の合計の発熱量が最高で５００Wになった場合でも、冷却装置２０内で冷媒Cを循環させることができる。
【０１０３】
以上説明した本実施形態によれば、複数の回路基板２５のうちの一枚のみをメンテナンスする場合には、当該回路基板２５を収容している浸漬槽２１の蓋４０を外し、その浸漬槽２１のみを大気解放すればよい。
【０１０４】
よって、メンテナンスの対象となっていない動作中の回路基板２５を収容している浸漬槽２１の蓋４０を閉じたままにすることができ、その回路基板２５の熱で気化した大量の冷媒Cが大気中に逃げるのを防止することができる。
【０１０５】
更に、メンテナンスの対象ではない回路基板２５を収容している浸漬槽２１においては、冷媒Cでその回路基板２５を冷却し続けることができるので、その回路基板２５が動作している状態を維持し続けることが可能となる。
【０１０６】
特に、複数の回路基板２５の各々が一台のスーパーコンピュータの各計算ノードの場合には、メンテナンスの対象となっていない計算ノードを動作させることができるため、スーパーコンピュータ自身を動作させ続けることが可能となる。
【０１０７】
（第４実施形態）
第１実施形態で説明したように、冷却装置内で冷媒Cが循環する駆動力は、浸漬槽２１と冷媒タンク２３の各々における液面の高低差hに起因した圧力差ΔP(=ρgh)にあり、高低差hが大きいほど冷却装置内で冷媒Cを循環させる駆動力が大きくなる。
【０１０８】
本実施形態では、その高低差hを確保するのに有用な構造について説明する。
【０１０９】
図７は、本実施形態に係る冷却装置の構成図である。なお、図７において、第１〜第３実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１１０】
第１〜第３実施形態と同様に、本実施形態においても冷却装置２０内において冷媒Cが循環する。
【０１１１】
このように循環する際、冷媒Cは冷却装置２０において様々な圧力損失を受ける。そのような圧力損失としては、液相の冷媒Cが冷媒タンク２３から浸漬槽２１に移動する際の圧力損失、蒸気Vが浸漬槽２１から冷却部２２に移動する際の圧力損失、及び冷却部２２内を冷媒Cが移動する際の圧力損失がある。
【０１１２】
そして、これらの圧力損失の総和と前述のΔPとが釣り合うように高低差hが定まることになる。
【０１１３】
本実施形態では、冷媒タンク２３の底面２３ｘを、浸漬槽２１の底面２１ｘよりも高い位置に設ける。そして、冷媒タンク２３の排出口２３ａを、浸漬槽２１の供給口２１ａよりも高い位置に設ける。
【０１１４】
これにより、冷媒タンク２３内の冷媒Cの液面Csが、浸漬槽２１内における液面よりも高くなり易くなる。その結果、両液面の高低差hが大きくなり、冷却装置内で冷媒Cが循環するのに十分な大きさの駆動力を確保することが可能となる。
【０１１５】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１１６】
（付記１）  電子機器が浸漬される冷媒が溜められた浸漬槽と、
前記浸漬槽において気化した前記冷媒を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部において液化した前記冷媒を溜めると共に、大気が流通する孔を備え、かつ前記浸漬漕に繋げられた冷媒タンクとを有し、
前記冷媒タンクに溜められた前記冷媒の液面に、前記冷媒とは別の液の被膜が形成されたことを特徴とする冷却装置。
【０１１７】
（付記２）  前記冷媒の前記液面の上方に、前記冷却部で液化した前記冷媒を前記液面に滴下する滴下口が設けられたことを特徴とする付記１に記載の冷却装置。
【０１１８】
（付記３）  前記冷媒タンクの底面は、前記浸漬槽の底面よりも高い位置にあることを特徴とする付記１又は付記２に記載の冷却装置。
【０１１９】
（付記４）  前記冷媒タンクに設けられた前記冷媒の排出口と、
前記浸漬漕に設けられた前記冷媒の供給口と、
前記排出口と前記供給口とを繋ぎ、前記冷媒タンクから前記浸漬槽に液相の前記冷媒を供給する液管とを有し、
前記排出口を前記供給口よりも高い位置に設けたことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の冷却装置。
【０１２０】
（付記５）  前記液は化学合成オイルであることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の冷却装置。
【０１２１】
（付記６）  前記浸漬槽は、前記電子機器を出し入れ可能な開口を有し、
前記開口に脱着可能な蓋を設けたことを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の冷却装置。
【０１２２】
（付記７）  前記蓋の外面に固定されたコネクタと、
前記コネクタと前記電子機器とを接続するケーブルとを更に有することを特徴とする付記６に記載の冷却装置。
【０１２３】
（付記８）  前記浸漬槽が複数設けられたことを特徴とする付記６又は付記７に記載の冷却装置。
【０１２４】
（付記９）  電子機器と、
前記電子機器を冷却する冷却装置とを有し、
前記冷却装置は、
前記電子機器が浸漬される冷媒が溜められた浸漬槽と、
前記浸漬槽において気化した前記冷媒を冷却して液化する冷却部と、
前記冷却部において液化した前記冷媒を溜めると共に、大気が流通する孔を備え、かつ前記浸漬漕に繋げられた冷媒タンクとを備え、
前記冷媒タンクに溜められた前記冷媒の液面に、前記冷媒とは別の液の被膜が形成されたことを特徴とする電子装置。
【符号の説明】
【０１２５】
１…冷却装置、２…浸漬槽、３…蓋、４…回路基板、４ａ…電子部品、５…熱交換器、１０…電子装置、２０…冷却装置、２１…浸漬槽、２１ａ…供給口、２１ｘ…底面、２１ｚ…上部開口、２２…冷却部、２３…冷媒タンク、２３ａ…排出口、２３ｂ…孔、２３ｘ…底面、２５…回路基板、２５ａ…電子部品、２６…蒸気管、２７…蛇行配管、２７ａ…出口、２７ｂ…入口、２８…水冷部、３０…天板、３１…滴下口、３５…被膜、３７…液管、４０…蓋、４１…外部コネクタ、４１ａ…雄型コネクタ、４１ｂ…雌型コネクタ、４３、４５…ケーブル、５１…第１のマニフォルド、５１ａ…第１の分岐配管、５２…第２のマニフォルド、５２ａ…第２の分岐配管、５３…第１の継手、５４…第２の継手。
【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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