データセンターの冷却技術の最新動向
〜液浸冷却、べーパーチャンバー、沸騰冷却〜

１．データセンターの液浸冷却システムの開発と消費電力の低減

KDDI(株)　加藤 真人 氏

【本講座で学べること】
・冷却機器や冷却数値だけの検証ではなく、サーバメーカと連携したサーバ視点での実証結果の共有
・50社以上の異業種連携で活用した共同実証環境の構成公開
・サーバ機器に着目した課題と検証結果を共有
・液浸冷却で得られる驚異的冷却結果
・冷媒が与えるサーバ機器へ与えるダメージ

【講座概要】
従来の冷却機器や冷却数値に着目した検証では、サーバの実際の動作や運用環境を十分に捉えることが困難です。本講座では、サーバメーカとの連携を通じて、サーバ視点での実証の重要性を明らかにします。
特に、実機を用いた検証には、これまで接点のなかった異業種との協力が不可欠であり、大規模な設備が必要となるため、単独企業での取り組みには限界があります。こうした背景のもと、KDDIが主導となって大規模な検証設備を構築し、50社以上の多様な業種が集結して共同検証を実施しました。ここまで大規模な実証実験は少なく、貴重な実証結果も公開します。

１．本実証の背景と実施構成
　1.1 液浸データセンター実証実験（PoC）の目的
　1.2 データセンター（DC）での現状と課題
　1.3 実証実験ステップ
　1.4 液浸データセンターPoC Phase3の目的
　1.5 液浸冷却システムの構成概要と結果
　1.6 液浸冷却の実証数値
　1.7 運用体制構築
　1.8 検証動画紹介

２．実証実験内容
　2.1 液浸システム利用するための4つの対策
　2.2 高性能液浸冷却油の開発
　2.3 ケーブル実装方式の改善
　2.4 サーバ・NW機器保守用設備
　2.5 統合監視システム
　2.6 冷却油の洗浄

３．標準化や社会実装への取り組み
　3.1 標準化に向けた取り組み
　3.2 高性能液浸冷却油に適したヒートシンク設計
　3.2 高性能液浸冷却油の物性相性を評価

４．今後の取り組み

【質疑応答】

２．べーパーチャンバーを用いたサーバー用チップ冷却ユニットの開発と熱輸送特性

(株)フジクラ　萩野 春俊 氏

【本講座で学べること】
・べーパーチャンバーの動作原理と
・ベーパチャンバーを用いた高発熱密度電子機器冷却技術
・サーマルマネジメント技術

【講座概要】
ベーパチャンバーは内部作動液の潜熱を利用した熱輸送機器であり、電子機器冷却用途として注目されております。特に高発熱密度のサーバー用チップ冷却ユニットとして利用が見込まれております。本講座ではベーパチャンバーの構造・原理について解説いたします。また、サーバー用ベーパチャンバー空冷、水冷ユニットの冷却性能と設計方法について説明し、冷却ユニットとして期待される要求性能について解説いたします。

１．べーパーチャンバーについて
　1.1 電子機器の冷却技術
　1.2 べーパーチャンバーの基本原理
　1.3 べーパーチャンバーの内部構造
　1.4 べーパーチャンバーの性能計算
　1.5 べーパーチャンバー冷却ユニットの構成と比較

２．空冷べーパーチャンバー冷却ユニット
　2.1 サーバー向け空冷ユニットに求められる要求性能
　2.2 サーバー向け空冷ユニットの構造
　2.3 サーバー向け空冷ユニットの性能評価

３．水冷べーパーチャンバー冷却ユニット
　3.1 サーバー向け水冷ユニットに求められる要求性能
　3.2 サーバー向け水冷ユニットの構造
　3.3 サーバー向け水冷ユニットの性能評価

４．べーパーチャンバーの信頼性と今後の展望
　4.1 べーパーチャンバーの信頼性要求と評価結果
　4.2 サーバー向け冷却ユニットの今後の展望

５．まとめ

【質疑応答】

３．ハニカム多孔質体による沸騰冷却の新展開
　 ― データセンター冷却から世界の脱炭素へ ―

九州大学　森 昌司 氏

【本講座で学べること】
・データセンターや電子機器における最新の熱制御・省エネ課題の動向
・沸騰冷却を基盤とした新しい冷却技術の考え方と設計アプローチ
・ハニカム多孔質体を活用した次世代冷却構造の概要と応用展開
・熱・流動現象の計測および可視化手法（赤外線・全反射など）の基礎理解
・冷却技術のスケールアップ・社会実装に向けた展望

【講座概要】
データセンターや電子機器の高性能化に伴い、従来の空冷・水冷方式では処理しきれない高熱流束が発生し、熱制御と省エネルギーの両立が喫緊の課題となっています。本講座では、沸騰冷却の原理と限界を超えるための新しい冷却概念をわかりやすく解説し、ハニカム多孔質体などの新構造を例に、最新の冷却技術の考え方と応用の方向性を紹介します。また、赤外線計測や全反射法などによる熱・流動現象の可視化手法にも触れ、研究開発・製品設計の現場に役立つ知見を提供します。次世代データセンターや高発熱デバイスに向け、沸騰冷却技術の可能性を俯瞰的に学ぶ機会とします。

１．はじめに　―地球を冷やすという新しい課題意識
　1.1 データセンターの電力構造と冷却エネルギー問題
　1.2 空冷の限界と沸騰冷却への転換
　1.3 冷却技術が支えるカーボンニュートラル社会

２．ハニカム多孔質体による沸騰冷却の原理と革新性
　2.1 沸騰限界（CHF）向上の既往研究と課題
　2.2 ハニカム多孔質体（HPP）の構造と作動原理
　2.3 液供給・蒸気排出の自律制御メカニズム
　2.4 毛細限界モデルによる設計指針

３．二層構造設計による超高熱流束冷却
　3.1 過薄多孔層でのドライアウト問題と限界
　3.2 二層HPPによる液供給安定化と8倍のCHF向上
　3.3 熱伝達率（HTC）向上と安定作動の両立

４．自己組織化電解析出によるマイクロハニカム構造の創製
　4.1 電解析出による自己組織化多孔構造の形成原理
　4.2 細孔径・空隙率の電位依存制御とX線CT観察
　4.3 液ウィッキング特性とCHFの相関解析
　4.4 非定常液供給モデルによる限界予測

５．応用展開：次世代データセンター冷却への挑戦
　5.1 CPU冷却パーツ「Mira-Cooler」による製品化構想
　5.2 ゲーミングPC市場からデータセンターへの展開戦略
　5.3 液浸冷却を超える「沸騰冷却」の実装可能性
　5.4 熱マネジメント革新によるCO2削減効果

６．まとめと今後の展望
　6.1 ハニカム多孔質体による冷却技術の新しいパラダイム
　6.2 冷却・電解・脱水素へと広がる「Bubb-logy」の世界
　6.3 日本発の技術で世界を冷やす挑戦

【質疑応答】