(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に搭載される電子回路基板上の半導体デバイスを冷却する電子機器用の冷却システムにおいて、前記電子回路基板は、電子機器を構成する筐体内に着脱自在に装着される構成とし、前記冷却システムは、別構造体である熱移送部材と熱冷却部材で構成され、かつ前記熱移送部材と前記熱冷却部材は夫々内部に冷媒液を保持した密閉構造によって構成され、前記熱移送部材は、一端に前記半導体デバイスに熱的に接続する第１の熱伝達部を有し、他端に前記熱冷却部材と熱的に接続される第２の熱伝達部を有する構造であって、前記電子回路基板の前記筐体内への着脱に伴って、前記電子回路基板と一体に前記筐体に対し着脱自在となし、相変化する冷媒液を封入された密閉管状を有する部材であって、前記第１の熱伝達部において、前記半導体デバイスからの吸熱により冷媒液を気化して受熱し、前記第２の熱伝達部において熱的に接続された前記熱冷却部材の吸熱によって、前記熱移送部材の前記第１の熱伝達部で気化した冷媒液を液化して前記熱冷却部材に熱伝達する構成とし、前記熱移送部材の第２の熱伝達部は、前記電子回路基板を前記電子機器に装着することによって、前記電子機器における筐体の内側、あるいは外側に配置されたものであり、前記熱冷却部材は、前記半導体デバイスの発熱量に応じて、冷媒液を循環させる液冷方式とし、前記第２の熱伝達部において熱的に接続された構成を有し、前記熱移送部材における第２の熱伝達部の外周壁に熱的に接続するサーマルコネクタと、放熱部であるラジエータとを配管で接続した密封流路を有し、前記密封流路内で前記冷媒液を循環する構成とし、前記サーマルコネクタは、前記熱移送部材における第２の熱伝達部の外周壁を囲む略円筒形の中空状のジョイント構造として、前記サーマルコネクタの内部を複数の円周状の隔離壁によって複数の分割された流路を構成したことを特徴とする電子機器用の冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器用の冷却システムにおいて、前記空冷方式の熱冷却部材は、前記熱移送部材における第２の熱伝達部の外周壁に熱的に接続するサーマルコネクタと、前記サーマルコネクタと一体に構成されたフィンで形成されたヒートシンクと、送風用のファンとを有することを特徴とする電子機器用の冷却システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電子機器用の冷却システムにおいて、前記熱冷却部材は前記電子機器の外部に配置され、異なる冷却性能を有する前記熱冷却部材の１つを、選択的、かつ排他的に前記熱移送部材の第２の熱伝達部に熱的に接続することを特徴とする電子機器用の冷却システム。
【請求項４】
電子機器の筐体内部の電子回路基板に設置された半導体デバイスを冷却する冷却装置であって、第一の吸熱部および第一の放熱部を有する第一の冷却手段と、第二の吸熱部および第二の放熱部を有する第二の冷却手段とを含み、該第一の吸熱部を該半導体デバイスに接する形で設置し、該第二の吸熱部を該第一の放熱部に接する形で着脱自在に設置し、該第一の冷却手段には、相変化する冷媒を封入し、該第二の放熱部を筐体外部に設置し、前記第二の冷却手段は、固体の熱伝導部材で形成されたヒートシンクを含み、前記第二の吸熱部を含むサーマルコネクタを有し、前記半導体デバイスの発熱量に応じて、前記第二の冷却手段を、その内部に前記液体を封入し、前記循環手段を有する構成とするか否かを選択可能とし、前記サーマルコネクタは、その内部に複数の隔壁を設けることにより、複数に分割された液体流路を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
前記第一の冷却手段の内部に封入した前記冷媒が液体であることを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第一の吸熱部で気化した前記冷媒を、前記第一の放熱部で液化する構成としたことを特徴とする請求項５記載の冷却装置。
【請求項７】
前記電子回路基板の着脱に伴って、前記第一の冷却手段が前記電子回路基板と一体で前記筐体に対して着脱自在としたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記第二の冷却手段の内部に液体を封入したことを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項９】
前記第二の冷却手段の内部に封入した前記液体を循環させるための循環手段を有することを特徴とする請求項８記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記第二の放熱部を空冷するための冷却ファンを設置したことを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記サーマルコネクタが前記第一の放熱部の外周壁に接続可能な中空状のジョイント構造としたことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記第二の冷却手段が、前記サーマルコネクタと一体に構成されたフィンを有することを特徴とする請求項４〜１１のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記サーマルコネクタを有し、冷却性能の異なる複数種の前記第二の冷却手段の中から一種類の前記第二の冷却手段を排他的に選択可能としたことを特徴とする請求項４〜１２のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項１４】
請求項４〜１３のいずれかに記載の冷却装置を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータに代表される電子機器において、搭載されている中央処理装置（ＣＰＵ）等の半導体デバイスは、高集積化、および処理能力の高速、高機能化によって発熱量を増大している。一方、半導体デバイスは、所定の温度を超えると、性能の維持を図れないだけでなく、破損することもある。このため、発熱量の増大する半導体デバイスは、冷却等による温度管理を必要とされる。
【０００３】
また、サーバ等の電子機器においては、ユーザのニーズに合わせたシステムを柔軟に構築でき、かつユーザのニーズの変化に対応して拡張できるため、ラックマウント方式が大いに普及している。さらに、ラックマウント方式は、種々の機能、性能を持った個別の装置を着脱自在に選択、配置して電子機器を構成するものであり、システムの小形化を図りやすい利点を有している。
【０００４】
このような技術背景において、発熱量の増大する半導体デバイス（ＣＰＵ等）を搭載した電子回路基板（ＣＰＵブレード）は、電子機器（ブレードサーバ等）に装着自在の機能を有しながら、高性能な冷却装置による冷却が期待されている。
【０００５】
ラックマウント方式においては、着脱自在な情報処理装置に設けたＣＰＵブレードの半導体デバイスの熱を、半導体デバイスに取り付けられた受熱ジャケットを介して直接冷却媒体で冷却するために、自動開閉バルブによってブレードサーバ内の液冷の冷却システムを取り外し可能にした技術が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、電子機器内に液冷システムを搭載することにおけるスペースの占有、専用筐体の設置等の問題に対応するための技術が特許文献２に開示されている。
【０００７】
さらには、ＣＰＵブレードの取り外しを容易にするために、外部の冷却システムとＣＰＵブレードの半導体デバイスとの熱的な接続をソケット構成のサーマルコネクタとした技術が、特許文献３に開示されている。
【０００８】
なお、外部の冷却システムとの熱的な接続に関する技術が特許文献４に開示されている。
【０００９】
特許文献５には、電子回路の発熱部に結合され、発熱部を冷却するヒートパイプを含むスタックを備え、スタックが着脱可能に支持された電力変換装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３７４０８６号公報
【特許文献２】特開２００７−７２６３５号公報
【特許文献３】特開平７−１２２８６９号公報
【特許文献４】特開平６−４１７９号公報
【特許文献５】特開２００７−８９３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載されているラック搭載の情報処理装置の冷却方法は、キャビネットに内蔵した液冷システムから、キャビネットを構成する柱内に設けた流路に冷却媒体を通流し、自動開閉バルブを介して着脱可能なラック内の液冷構成の流路パイプと接続することによって液冷システムを構成したものである。さらに、空冷ファンを設けたラックをそのまま使用できる方法としている。
【００１２】
しかし、液冷システムをキャビネットのラックに載置するため、液冷システムが限られた形状となり、大幅な性能向上のための対応には、限界を有することになる。さらには、自動開閉型バルブにおける接続ミス等において液漏れの懸念を有する。また、搭載されるＣＰＵブレードの半導体デバイスからの発熱量の増減や、変動に対する配慮については何らの記載もなされていない。
【００１３】
特許文献２に記載されている液冷システムは、電子機器内に載置されるＣＰＵブレードの半導体デバイスに電子機器外部に導出される配管を連結した受熱ジャケットを取り付け、液冷システムを電子機器の背面側の扉に設置して、電子機器内に載置されたファンで液冷システムのラジエータを冷却する構成としている。この液冷システムは、ラック背面扉に集約配置していることから、ラック部の変更を行うことなく、冷却システムの変更が行えるとしている。
【００１４】
しかし、液冷システムのラジエータの冷却を電子機器内のファンで対応させているため、基本的には、液冷システムを接続しない状態のファンによる冷却性能を得るに過ぎない懸念を有するものである。さらには、受熱ジャケットと液冷システムとの着脱を継ぎ手によって行うことから、特許文献１と同様に、接続ミス等による液漏れの懸念がある。
【００１５】
特許文献３に記載されている電子機器の冷却機構は、ＣＰＵブレードの半導体デバイスに取り付けられたヒートパイプによって冷却システムに着脱可能な構造とし、ＣＰＵブレードとともに着脱可能としている。ヒートパイプと冷却システムとの熱接続の構造は、ソケット構造とし、冷却機構が電子部品に取り付けられており、修理やメンテナンスの際にＣＰＵブレードの取り外しや、交換を容易にできるとしている。
【００１６】
しかしながら、冷却システムと電子機器とは別体の筐体に有しながら、一体に接続されていることから、ＣＰＵブレードの半導体デバイスの発熱量に対応した冷却システムを取り替えて対応することの配慮はなされていない。
【００１７】
特許文献４に記載されているＣＰＵブレードの半導体デバイスの冷却構造は、ＣＰＵブレードを冷却系とユニット化して、ジョイントを介して外部の冷却システムの冷媒液との接続を着脱可能にしている。ただ、冷媒冷却器の高温となった冷媒液を、冷却液または冷却風で熱交換するとされているが、熱交換器の具体的な構造の記載もなく、十分な冷却性能を得ることのできない懸念を有する。また、ＣＰＵブレード内部の冷媒冷却器と外部の冷却システムとをジョイントで着脱接続するため、特許文献１と同様の接続ミス等による液漏れの懸念がある。
【００１８】
上記のような従来技術には、着脱されるＣＰＵブレードの半導体デバイスの発熱量に対応して最適な冷却を行うために解決しなければならない課題を有している。
【００１９】
本発明の目的は、電子機器に着脱自在なＣＰＵブレードの半導体デバイスを最適に冷却することのできる冷却装置、およびこれを用いる小型で省電力の図れる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の冷却装置は、電子機器の筐体内部の電子回路基板に設置された半導体デバイスを冷却する冷却装置であって、第一の吸熱部および第一の放熱部を有する第一の冷却手段と、第二の吸熱部および第二の放熱部を有する第二の冷却手段とを含み、該第一の吸熱部を該半導体デバイスに接する形で設置し、該第二の吸熱部を該第一の放熱部に接する形で着脱自在に設置し、該第一の冷却手段には、相変化する冷媒を封入し、該第二の放熱部を筐体外部に設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電子機器に着脱自在なＣＰＵブレードの半導体デバイスを低コストで、効率よく冷却することのできる冷却装置、およびこれを用いる小型で省電力の図れる電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
半導体デバイス（ＣＰＵ）を搭載した電子回路基板（ＣＰＵブレード）を装着自在とした電子機器（ブレードサーバ）に関し、ＣＰＵブレードのＣＰＵを冷却する冷却装置に関するものである。
【００２３】
本発明の冷却装置は、電子機器に搭載されるＣＰＵブレードの半導体デバイスを冷却する冷却装置であって、ＣＰＵブレードは、電子機器の筐体内に着脱自在に装着される構成とし、ＣＰＵブレードの半導体デバイスの冷却装置は、別構造体である第一の冷却手段および第二の冷却手段で構成され、かつ該第一の冷却手段および該第二の冷却手段はそれぞれ、内部に冷媒液を保持した密閉構造によって構成され、第一の冷却手段は、一端にＣＰＵブレードの半導体デバイスに熱的に接続する第一の吸熱部を有し、他端に第二の冷却手段と熱的に接続する第一の放熱部を有する構造として、ＣＰＵブレードの筐体内への着脱に伴ってＣＰＵブレードと一体に筐体に着脱自在となし、第一の放熱部は、ＣＰＵブレードを電子機器に装着することによって、電子機器における筐体の内側または外側に配置され、電子機器の筐体の外部に配置され、異なった性能を有する第二の冷却手段の１つを選択的、かつ排他的に第一の放熱部に熱的に接続する。
【００２４】
また、第一の冷却手段は、相変化する冷媒を封入した密閉管状を有する部材であって、第一の吸熱部において、ＣＰＵブレードの半導体デバイスから熱を受けて冷媒を気化させ、第一の放熱部において熱的に接続され、第二の冷却手段の吸熱によって、第一の冷却手段で気化した冷媒を液化して第二の冷却手段に熱伝達する構成とする。第二の冷却手段は、冷却ファンによる空冷方式、および／または液体を循環させる液冷方式であって、ＣＰＵブレードの半導体デバイスの発熱量に応じて選択可能とし、第一の放熱部において熱的に接続される。
【００２５】
さらに、液冷方式の第二の冷却手段は、第一の放熱部の外周壁に熱的に接続するサーマルコネクタと、大気へ放熱するラジエータ部材とを配管で接続した密封流路を有し、密封流路内に液体を循環する構成とし、サーマルコネクタは、第一の放熱部の外周壁を囲む略円筒形の中空状のジョイント構造として、サーマルコネクタの内部を複数の隔壁によって複数に分割された流路を有する。
【００２６】
さらに、空冷方式の第二の冷却手段は、第一の放熱部の外周壁に熱的に接続するサーマルコネクタと、サーマルコネクタと一体に構成されたフィンで形成されたヒートシンクと、送風用のファンとを有する。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明におけるブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子機器、およびその冷却装置の構成を示す概念斜視図である。図１は、説明をわかりやすくするために電子機器の一部を透視して示している。図１に示すように、ラックマウントキャビネット１は、筐体２および蓋体３を含み、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格／ＥＩＡ（Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格等の特定の規格に基づく形状で形成された複数の棚４を有している。複数の棚４には、個々の機能を持った装置５を選択して自由な配置で搭載できることから、システム構成の柔軟性と拡張性とを併せ持つものである。
【００２９】
図２は、本発明におけるブレードサーバの構成の概略を示す構成斜視図である。
【００３０】
図２において、ブレードサーバ５１は、サーバフレーム５２内に、ＣＰＵ５３を載置した複数のＣＰＵブレード５４、複数のＣＰＵブレード５４を接続するバックプレーン５５、ならびに、（以下、図示していない）電源モジュール、スイッチモジュールおよびマネージメントモジュール等を搭載している。
【００３１】
電子機器の高性能化および高機能化によって、ラックマウントキャビネット１に搭載される個々の装置５も多くなる状況に対応して、装置５が搭載されるラックマウントキャビネット１における棚４の数量の増大を図るためにも、ラックマウントキャビネット１に搭載される個々の装置５の小形化、および冷却装置の省スペース化が望まれている。一方、電子機器に搭載されるＣＰＵ５３等の半導体デバイスは、高性能化に伴って発熱量も増大している。また、作業内容によって発熱量も大きく変動する状況にあって、効率の良い冷却が要求されている。これらのことに対応するために、詳細は後述するが、ＣＰＵ５３の冷却装置は、ＣＰＵ５３の発熱に対して接する形で設置、すなわち熱的に接続して受熱するための冷媒液を封入した第一の冷却手段６１と、第一の冷却手段６１から受熱して電子機器の外部で放熱するための第二の冷却手段６２とに二分割した構成としている。そして、冷却方式および冷却構造によって冷却能力が異なる第二の冷却手段６２をラックマウントキャビネット１の外部に設置する構成としている。ここで、第二の冷却手段６２または６２ｂは図５、６に示してある。
【００３２】
つぎに、ラックマウントキャビネット１に搭載される個々の装置５の１つのうちで、作業内容によって発熱量の増減が大きいブレードサーバ５１について説明する。
【００３３】
冷却装置の一部である第二の冷却手段６２は、電子機器の外部に設けることは前述したが、他方の第一の冷却手段６１は、発熱量の相違する個々のＣＰＵ５３に関わらず、ＣＰＵ５３を載置したＣＰＵブレード５４に一体に設置され、ＣＰＵ５３には、第一の冷却手段６１における第一の吸熱部６１１が熱的に接続して載置されている。すなわち、図２に示すように、ＣＰＵブレード５４は、サーバブレード５１に対し白抜き矢印に示す方向への挿抜されることから、第一の冷却手段６１もＣＰＵブレード５４と一体に挿抜されるものである。
【００３４】
ＣＰＵブレード５４をサーバフレーム５２に装着した状態において、第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２は、ラックマウントキャビネット１の内部の壁面近傍または壁面より外側に配置されるようにしている。これは、ラックマウントキャビネット１に装着されたＣＰＵ５３の発熱を冷却するために、電子機器の外部に配置されるいずれかの第二の冷却手段６２が、第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２と熱的な接続を行いやすくするためである。
【００３５】
図２においては、ラックマウントキャビネット１の蓋体３側に配置されるように記載されているが、対向面の筐体２側に配置される構成であっても良い。もちろん、電子機器の筐体２または蓋体３には、冷却装置６の内外に接続のための開口部、および防塵のカバー部材等が設けられることは言及するまでもない。
【００３６】
ここで、サーバフレーム５２の内部に載置される第一の冷却手段６１において、ＣＰＵブレードの半導体デバイスからの受熱、および受熱した熱の移送の状態を説明する。
【００３７】
図３は、本発明におけるＣＰＵと、ＣＰＵに熱的に接続して付設される第一の冷却手段を分解して示した構成斜視図である。図３において、ＣＰＵブレード５４には、ＣＰＵブレードの半導体デバイスとしてＣＰＵ５３を載置している。なお、ＣＰＵブレード５４に載置されている他の回路部品等は説明をわかりやすくするために割愛し、記載していない。
【００３８】
第一の冷却手段６１における第一の吸熱部６１１は、ＣＰＵ５３と対向して配置され、図示しない熱伝導性シートまたは感熱ペーストを介在させて、ＣＰＵ５３と熱伝達部６１１との平面の接触隙間を抑制し熱的な接続の向上を図り、締結部材（図示せず）によりＣＰＵ５３と固着されている。よって、熱伝達部６１１は、熱伝導性の金属製の材質で構成されることが好ましい。
【００３９】
この構成において、ＣＰＵ５３における発熱は、まず、第一の吸熱部６１１に熱伝達されることになる。ここで、第一の吸熱部６１１は、内部に冷媒液を封入される密閉空間部を有している。第一の吸熱部６１１に封入された冷媒液は、第一の吸熱部６１１の内壁平面から熱伝達された熱によって気化され、冷媒液の気化熱によってＣＰＵ５３の熱を吸熱する構成としている。気化した冷媒は、体積膨張による圧力増加によって、図に白抜きの矢印で示されるように、第一の吸熱部６１１における密閉空間内の上部に移送される。第一の吸熱部６１１の上端部には、冷媒移送部６１３を連続して付設している。本実施例では、冷媒移送部６１３は、内部空間を気化した冷媒の通流する上部と、第一の放熱部６１２において液化した冷媒を還流する下部とを壁によって分離した構造である。また、冷媒移送部６１３は、冷媒の通流を容易にするために、所定の角度（α）をもって上方に傾斜して設置している。
【００４０】
さらに、冷媒移送部６１３の先端部には、気化した冷媒の熱を外部に設置される第二の冷却手段６２に熱伝達するための第一の放熱部６１２を設けている。第一の放熱部６１２において、熱的に接続された第二の冷却手段６２は、冷媒の凝縮熱を吸熱し、冷媒を液化させる。液化された冷媒は、傾斜して付設されている冷媒移送部６１３の下部の流路によって、塗りつぶし矢印に示すように第一の吸熱部６１１に還流される。なお、着脱と実装の関係で、この傾斜はつけなくて、ストレートでもよい。すなわち、α＝０でもよい。
【００４１】
なお、第一の冷却手段６１は、第一の吸熱部６１１、冷媒移送部６１３、および第一の放熱部６１２を密閉した空間としているため、内部に封入された冷媒の相変化においても冷媒が漏洩することはないものである。さらには、少なくとも冷媒移送部６１３は、断熱構造として構成されている。
【００４２】
つぎに、電子機器内部の第一の冷却手段６１と、外部の第二の冷却手段６２との熱伝達の構造について説明する。
【００４３】
図４は、本発明による液冷方式の第二の冷却手段におけるサーマルコネクタの概略構造を示す概念斜視図である。
【００４４】
図４に示す第二の冷却手段６２のサーマルコネクタ６２１は、第二の吸熱部を含む。サーマルコネクタ６２１は、液体を循環する液冷方式とした第二の冷却手段６２の一実施例を示したものである。
【００４５】
第二の冷却手段６２のサーマルコネクタ６２１は、内周壁部６２１１において、第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２の外周部と感熱ペースト、あるいは熱伝導性グリース等を介して挿抜自在（着脱自在）に熱的に接続されるジョイント構造としたものである。よって、第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２に熱移送されたＣＰＵ５３の熱は、サーマルコネクタ６２１の内周壁部６２１１に熱伝達される。ここで、サーマルコネクタ６２１の内周壁部６２１１は、第二の冷却手段６２における第二の吸熱部である。第一の冷却手段６１により第一の放熱部６１２に熱移送された熱は、第二の吸熱部でサーマルコネクタ６２１の内部を循環する液体に熱伝達される。第二の吸熱部は、銅、アルミニウムなどの熱伝導率の高い部材、すなわち熱伝導部材で構成されること望ましい。
【００４６】
ここで、サーマルコネクタ６２１は、内周壁部６２１１と、外周壁部６２１２とで、輪管状の密閉した空間６２１３を有する構成としている。さらには、密閉空間６２１３は、液体を円周方向に通流するように複数の隔壁６２１４によって分割されて構成され、各分割された密閉空間６２１３毎に外周壁部６２１２の一部に液体の流入口６２１５と、流出口６２１６とを設けており、各流入口６２１５、および各流出口６２１６は、それぞれ液体の通入管６２１７、通出管６２１８に接続してあり、液体の循環を可能としている。図４に示す例は、通入管６２１７、通出管６２１８の簡素化のため、各流入口６２１５、流出口６２１６の共通の通流管としているが、各流入口６２１５、各流出口６２１６に直接通流する専用管として設けても良い。
【００４７】
通入管６２１７より通流される液体は、矢印の示すように流入口６２１５から密閉空間６２１３に通流され、内周壁部６２１１において、第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２と熱伝達を行うことになる。サーマルコネクタ６２１によって熱交換された液体は、通出管６２１８から電子機器の外部の設けられた第二の冷却手段６２によって放熱される。
【００４８】
図５は、本発明の冷却装置における液冷方式の第二の冷却手段による熱伝達状態を示す概念説明図である。図４で示した液体による第二の冷却手段６２は、前述したサーマルコネクタ６２１と、サーマルコネクタ６２１で受熱した液体の熱を放熱する第二の放熱部であるラジエータ６２２とを有し、サーマルコネクタ６２１とラジエータ６２２との間を液体が矢印に示すように循環可能に接続する配管６２３と、液体を循環するためのポンプ６２４、および液体を補充するタンク６２５を密閉状態に接続した構成として、電子機器の外部に配置されている。また、ラジエータ６２２においてファン６２６により送風された空気に液体の熱を熱伝達し、冷却した液体をサーマルコネクタ６２１に循環する構成である。液体を循環させるため手段は、ポンプ６２４に限定されるものではなく、液体に振動を与えて第二の吸熱部と第二の放熱部との間を循環させる加振手段を用いてもよい。加振手段は超音波素子を利用してもよい。ここで、該加振手段を含め、液体を循環させるための手段を総称して循環手段と定義する。
【００４９】
電子機器の内部に着脱自在に装着される第一の冷却手段６１と、電子機器の外部に配置される第二の冷却手段６２との熱的な接続がそれぞれ、密閉空間内に冷媒液および液体を封入した構成であることから、電子機器におけるＣＰＵブレード５４の挿抜を冷媒液および液体の漏洩なく可能にしている。
【００５０】
また、ＣＰＵブレード５４の挿抜に対応するために２分割した冷却装置６構造とすることで、ＣＰＵ５３の発熱量に応じて、所定の冷却能力を持つ第二の冷却手段６２をラックマウントキャビネット１の外部から熱的に接合できることから、ＣＰＵブレード５４の搭載後における冷却能力の変化においても、最適な第二の冷却手段６２に切り替えて接合することができるため、電子機器の省電力、効率化を図ることが可能となる。
【００５１】
図６は、本発明の冷却装置における空冷方式の第二の冷却手段による熱伝達状態を示す概念説明図である。ここで、空冷方式の第二の冷却手段６２ｂは、図５の液冷方式の第二の冷却手段６２と選択的、排他的に第一の冷却手段６１の第一の放熱部６１２に熱的な接続を行って使用されるものである。選択的、排他的とは、所定の放熱量を確保できる第二の冷却手段を選択し、第二の冷却手段を一種類選択した場合、他の冷却手段を第二の冷却手段として使用しない、という意味である。
【００５２】
第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２の外周部との熱的な接続は、液冷方式のサーマルコネクタ６２１と同様なサーマルコネクタ６２１ｂによって、感熱ペースト、あるいは熱伝導性グリース等を介して挿抜自在に熱的に接続されるジョイント構造により行われる。サーマルコネクタ６２１ｂは、内周壁面６２７１を熱伝達面とした円筒状のヒートシンク６２７を有し、ヒートシンク６２７は外周平面にフィン６２７２を付設してある。また、ヒートシンク６２７は、ファン６２６ｂによる送風で冷却される。
【００５３】
ここで、サーマルコネクタ６２１ｂの内周壁部６２７１は、第二の冷却手段６２における第二の吸熱部であり、ヒートシンク６２７の外周平面およびフィン６２７２は、第二の放熱部である。ヒートシンク６２７の内周壁部６２７１において、第一の冷却手段６１における第一の放熱部６１２に熱移送されたＣＰＵ５３の熱は、ヒートシンク６２７において冷却風に熱伝達して放熱する。ここで、ヒートシンク６２７は、銅、アルミニウム等の固体金属で形成することが望ましい。また、ヒートシンク６２７の内部には、温度変化に伴って相変化を起こす液体または固体を封入してもよい。また、温度変化に伴う相変化が少ない液体であっても、図５で述べたような加振手段を設置することにより、物理的に伝熱促進を行うこともできる。
【００５４】
本発明は、半導体デバイスの発熱量に応じて、第二の冷却手段を図５に示すような液冷方式、すなわち、その内部に前記液体を封入し、前記循環手段を有する構成とするか、図６に示すような空冷方式とするかを選択可能とすることも特徴の一つである。
【００５５】
上記のように、冷却装置６を２分割して、冷却性能を形状と構成によって異なる第二の冷却手段６２、６２ｂを電子機器の外部に配置する構成とすることから、ＣＰＵブレード５４に搭載される半導体デバイスであるＣＰＵ５３の発熱量に応じて最適な冷却装置６を選択することができる。すなわち、ＣＰＵ５３毎に必要かつ十分な冷却能力による冷却装置を選択して冷却することによって、電子機器全体の省電力化、および省スペース化、低コスト化を図れるだけでなく、高効率な冷却装置６による電子機器の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子機器、およびその冷却装置の構成を示す概念斜視図である。
【図２】本発明によるブレードサーバの構成を示す概略構成斜視図である。
【図３】本発明によるＣＰＵ、およびＣＰＵに熱的に接続して付設される第一の冷却手段を分解して示す構成斜視図である。
【図４】本発明による液冷方式の第二の冷却手段におけるサーマルコネクタの概略構造を示す概念斜視図である。
【図５】本発明による冷却装置における液冷方式の第二の冷却手段を示す概念説明図である。
【図６】本発明の冷却装置による空冷方式の第二の冷却手段を示す概念説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：ラックマウントキャビネット、２：筐体、３：蓋体、４：棚、５、５１：ブレードサーバ、６：冷却装置、５２：サーバフレーム、５３：ＣＰＵ、５４：ＣＰＵブレード、５５：バックプレーン、６１：第一の冷却手段、６２、６２ｂ：第二の冷却手段、６１１：第一の吸熱部、６１２：第一の放熱部、６２１、６２１ｂ：サーマルコネクタ、６２２：ラジエータ、６２３：配管、６２４：ポンプ、６２５：タンク、６２６、６２６ｂ：ファン、６２７：ヒートシンク。
【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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