CN103430644A - 机架型电子设备的冷却装置及数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有在箱体内具备发热量不同的电子电路设备的机架型电子设备，且通过热管对机架型电子设备进行冷却的机架型电子设备的冷却装置，具有多个热管，冷凝器部配备于箱体的顶面，蒸发器部配备于箱体的背面，按照发热量不同的电子电路设备而利用各自的热管来进行冷却。

Description

机架型电子设备的冷却装置及数据中心

技术领域

本发明涉及一种对收纳于机架型的收纳装置中的电子计算机等的电子设备进行冷却的机架型电子设备的冷却装置及数据中心。

背景技术

近年以来，随着电子产品的高性能化和电子产品向控制基板的高密度化的推进，来自控制基板的发热量飞跃性地增加。另外，电子产品等的小型化、高集成化及处理的信息量增加，提出有在发热部位附近有效地冷却的、机架独立冷却的方式。(例如，专利文献1)。

以下，参考图10说明现有的机架型电子设备的冷却装置。图10是现有的机架型电子设备的冷却装置的说明图。如图10所示，现有的机架型电子设备具备：在箱体101的内部构成电子电路的电路基板组102；由热管103及热交换器104等构成的冷却装置。电路基板组102在箱体101内以呈机架型的方式整齐地排列。并且，热管103设置成在电路基板组102的间隙中穿行。热交换器104设于箱体101的上部，在热交换器104上连接有热管103。在箱体101的上部设有成为吸入口105、吹出口106的开口。使设于吸入口105附近的鼓风机107动作，从而向箱体101流通外部的空气。并且，从吸入口105吸入的空气在通过热交换器104之后，从吹出口106排出。

在电路基板组102中产生的热量对周边的空气进行加热。成为了高温的空气与热管103内的制冷剂进行热交换而被冷却。接受了热量的制冷剂蒸发而在热管103内上升，并向热交换器104内移动。在热交换器104中，与由鼓风机107吸入的冰冷的外部空气进行热交换而再次成为液体，并在热管103内下降。

在这样的现有的冷却装置中，热管103设置成在电路基板组102之间穿行，故需要作为包括箱体101、电路基板组102在内的冷却装置整体来进行设计。由此，存在需要按照电路基板组102的大小、片数来设计热管103这样的课题。

并且，在图10所示的冷却装置中，热管103作为冷却装置整体而构成一个冷却循环。由此，难以与按照电路基板组102的发热量的差异进行对应。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-71299号公报

发明内容

本发明提供一种机架型电子设备的冷却装置，其具有在箱体内具备发热量不同的电子电路设备的机架型电子设备，利用具有冷凝器部与蒸发器部的热管对该机架型电子设备进行冷却，该机架型电子设备的冷却装置具备多个热管，冷凝器部配备于箱体的顶面，且具有冷凝器和外部空气鼓风机，蒸发器部配备于箱体的背面，且具有蒸发器，冷凝器与蒸发器通过液体管与蒸气管连接，在蒸发器中，液状的制冷剂利用来自电子电路设备的发热而气化，在冷凝器中，气化了的制冷剂利用从箱体的外部吸入的空气而液化，按照发热量不同的电子电路设备而利用各自的热管来进行冷却。

由此，与电子电路设备的配置无关地、对从电子电路设备排出的发热进行独立地处理。

附图说明

图1是具备了本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的数据中心的简要图。

图2是从侧面观察该机架型电子设备的冷却装置时的图。

图3是该机架型电子设备的冷却装置的门部敞开状态的立体图。

图4是该机架型电子设备的冷却装置的门部内部的蒸发器的配管连接图。

图5是将该机架型电子设备的冷却装置的门部设为两扇对开门型的简要立体图。

图6是将该机架型电子设备的冷却装置的门部设为折叶型的简要立体图。

图7是该机架型电子设备的冷却装置的控制箱的配置图。

图8是该机架型电子设备的冷却装置的控制箱的配置图。

图9是该机架型电子设备的冷却装置的控制箱的配置图。

图10是现有的机架型电子设备的冷却装置的说明图。

具体实施方式

以下，参考附图说明本发明的实施方式。

(实施方式)

图1是具备了本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的数据中心的简要图。如图1所示，在数据中心1内设置有多个机架型电子设备2。机架型电子设备2具有在前表面侧和背面侧设有开口的箱体30。在箱体30的内部呈机架状地配备有多个电子电路设备3。另外，朝向机架型电子设备2的前表面侧地配备有未图示的操作面板及显示部。并且，在机架型电子设备2的背面侧设有进行电子电路设备3彼此、或者与外部设备的连接的未图示的配线类、电源线类。需要说明的是，不局限于在全部的电子电路设备3中配备操作面板或者显示部。机架型电子设备2在数据中心1内设置多台，作为整体被称之为电子计算机房或者服务器室等。

图2是从侧面观察本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置时的图。如图2所示，冷却装置4包括：以覆盖箱体30的背面30b的方式设置的蒸发器部5；设于箱体30的顶面30a的冷凝器部6。在蒸发器部5安装有多片平板状的蒸发器5a。在冷凝器部6内内置有多个平板状的冷凝器6a与外部空气鼓风机19。另外，冷凝器部6和蒸发器部5均具有使空气前后通过内部的开口。即，在冷凝器部6设有外部空气吸入口7与外部空气吹出口8。在蒸发器部5设有排气吸入口9与排气吹出口10。

图3是本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的门部敞开状态的立体图。如图3所示，蒸发器部5以借助转动轴13a能够呈门状开闭的方式安装。并且，蒸发器部5设置成单开形式。

另一方面，机架型电子设备2如前所述，在前表面和背面具有供空气通过的开口。空气进入口11为该前表面侧的开口。空气喷出口12为背面侧的开口。空气进入口11及空气喷出口12只要为实质上供空气通过的开口即可。空气进入口11可以为穿孔或者格子状、网状。在图3中，空气喷出口12在门状的蒸发器部5敞开时，背面的大致整体成为一个开口。并且，在箱体30的内部，与顶板面(或者底板面)平行地排列有多个电子电路设备3。需要说明的是，电子电路设备3也可以与侧面平行地排列。并且，在对机架型电子设备2的内部进行冷却时，从空气进入口11吸入空气。并且，该空气在通过与顶板面(或者侧面)平行排列的电子电路设备3时，吸收由电子电路设备3产生的热量，之后从空气喷出口12排出。

接着，关于蒸发器部5进行说明。蒸发器部5在框体内由门部13和框部14构成。在此，框体由周围的框和供空气从前表面侧向背面侧穿过的格子状的面板部构成。在门部13上，与面板部平行地设有板状的蒸发器5a。框部14对门部13进行轴支承。面板部与空气进入口11同样地只要是供空气通过的结构，则可以为穿孔或者网状等。蒸发器5a以对在机架型电子设备2的箱体30内通过了的空气进行冷却的方式配置于蒸发器部5整体。在本发明的实施方式中，四片蒸发器5a上下排列。

图4是本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的门部内部的蒸发器的配管连接图。如图4所示，将蒸发器5a与冷凝器6a连接的液体管15a及蒸气管15b沿着框部14的内壁面而配置在铅垂方向上。液体管15a将端部设置在蒸发器5a的下边附近。并且，设于蒸发器5a下边的液体管连接口16和液体管15a的端部通过弯曲自如的橡胶管17a连接。另一方面，蒸气管15b将端部设置在比蒸发器5a的上边靠上侧的位置。蒸气管15b的端部和设于蒸发器5a的上边的蒸气管连接口18通过橡胶管17b连接。

橡胶管17a、橡胶管17b最好采用内表面为IIR(Isobutylene-lsopreneRubber)系橡胶的或者内表面由尼龙系树脂涂敷而成的、例如制冷剂用管即可。并且，橡胶管17a、橡胶管17b配置为在门部13的转动轴13a附近成为大致水平方向(与转动轴13a大致正交的方向)。如此，蒸发器5a和蒸气管15b通过与转动轴13a正交的、弯曲自如的挠性配管即橡胶管17a、橡胶管17b连接。

另外，在橡胶管17a、橡胶管17b各自的两端的连接部分(液体管15a、蒸发器5a与橡胶管17a的连接部分及蒸气管15b、蒸发器5a与橡胶管17b的连接部分)，既可以夹入弯头，也可以使橡胶管17a、橡胶管17b弯曲。在本发明的实施方式中，虽然设为了橡胶管17a、橡胶管17b，但只要能够弯曲，也可以采用橡胶以外的材质的软管。例如，也可以为金属制的挠性管等的挠性配管。

接着，关于冷凝器部6进行说明。如图2所示，冷凝器部6在箱形的冷凝器部箱体内配备有冷凝器6a与外部空气鼓风机19。在此，箱形的冷凝器部箱体以使作为能够通风的开口的外部空气吸入口7与外部空气吹出口8面对面的方式形成。另外，外部空气吸入口7和外部空气吹出口8与其他的通气口同样地，只要是供空气通过的结构，也可以为格子状、穿孔或者网状等。冷凝器6a以使外部空气鼓风机19送出的空气碰撞地通过的方式配置。在图2中，冷凝器6a相对于通风方向倾斜地倾倒配置。另外，冷凝器6a具备与蒸发器5a的片数同样的片数。一片蒸发器5a与一片冷凝器6a通过图4所示的液体管15a、蒸气管15b连接，从而构成一个热虹吸型热管。

如图1所示，在数据中心1内设有多个机架型电子设备2。另外，如图2所示，冷却装置4以垂挂的形态安装在机架型电子设备2上。即，冷凝器部6以搭载于箱体30的顶面30a的方式进行安装。另外，蒸发器部5安装于箱体30的背面30b。

并且，如图1所示，数据中心1以顶面30a为界分隔为下部的主体空间51和上部的外部空气通风空间52。在此，机架型电子设备2配置在主体空间51中。另外，在各个机架型电子设备2上配备有冷却装置4。另外，冷凝器6a配置在外部空气通风空间52中。在主体空间51中设有进行该主体空间51的内部的温度调节的空调装置53。

关于上述结构中的、来自机架型电子设备2的发热的处理方法进行说明。首先，在外部空气通风空间52中，在冷凝器部6，在所通过的外部空气的作用下，对冷凝器6a内的制冷剂进行冷却、冷凝。液化了的制冷剂向蒸发器5a下降。另一方面，从机架型电子设备2内产生的热量利用设于机架型电子设备2内的排气鼓风机(未图示)而向主体空间51内排出。此时，高温的排气空气通过蒸发器部5，故使蒸发器5a内的制冷剂气化而进行热交换，从而被冷却。并且，利用空调装置53对主体空间51整体进行温度调节。

因而，利用冷却装置4使从机架型电子设备2向主体空间51内排出的热量变小，故空调装置53的负载得以减轻。并且，通过有效地利用外部空气，作为数据中心1整体能够实现能量消耗少的温度控制。另外，如图2所示，按照机架型电子设备2来设置冷却装置4，因此按照各个冷却装置4来进行外部空气鼓风机19的鼓风量控制。由此，能对于每个机架型电子设备2的发热量进行适当的冷却。

如前所述，在机架型电子设备2的背面30b侧设有进行内部的电子电路设备3彼此或者与外部设备的连接的配线类、电源线类。如图4所示，蒸发器5a与冷凝器6a之间的配管采用橡胶管17a、橡胶管17b，故蒸发器部5能够呈门状打开。因而，设置时的配线作业或者设置后的维修能够容易地进行。并且，橡胶管17a、橡胶管17b设置成与蒸发器部5的转动轴13a正交。由此，橡胶管17a、橡胶管17b不会扭转，而蒸发器部5借助较小的力即可进行开闭动作。

另外，如图3所示，在机架型电子设备2内收纳有发热量不同的电子电路设备3。但是，在冷却装置4内配置有多个热管31，因此形成为即便发热量不同也能够实现冷却的系统结构。

图5是将本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的门部设为两扇对开门型的简要立体图。门状的蒸发器部5不仅仅是图3所示那样的单开形式，也可以为图5所示那样的两扇对开型。在这种情况下，机架型电子设备2的背面侧所需的空间变小。

图6是将本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的门部设为折叶型的简要立体图。如图6所示，蒸发器部5也可以为呈折叶型开闭的类型。在这种情况下，转动轴13a沿着水平方向配置。由此，与蒸发器5a连接的橡胶管17a、橡胶管17b的转动轴13a附近成为大致铅垂方向。另外，在这种情况下，若使每个蒸发器5a可开闭，则背面30b侧所需的空间变小。

在冷却装置4中，需要具备进行外部空气鼓风机19的运转控制的电子电路的控制箱20。控制箱20内的控制装置对蒸发器5a的出口侧的温度进行检测，来进行外部空气鼓风机19的鼓风量控制。

图7是本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的控制箱的配置图。如图7所示，控制箱20a配置在门部13的下部。

图8是本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的控制箱的不同的配置图。如图8所示，控制箱20b也可以配置在框部14的内壁面14a。

图9是本发明的实施方式的机架型电子设备的冷却装置的控制箱的又一不同的配置图。如图9所示，控制箱20c也可以配置在冷凝器部6与蒸发器部5之间。控制箱20a、20b、20c各自的设置位置为冷却装置4或者机架型电子设备2的无用空间，实现了空间的有效利用。并且，控制箱20a、20b、20c分别设置在冷却装置4侧，因此，对机架型电子设备2的形态未带来影响，从而能够后安装冷却装置4。

工业实用性

本发明的机架型电子设备的冷却装置能够利用于在内部具备电子电路设备的室内型的发热体收纳装置的冷却之中。

附图符号说明

1  数据中心

2  机架型电子设备

3  电子电路设备

4  冷却装置

5  蒸发器部

5a  蒸发器

6  冷凝器部

6a  冷凝器

7  外部空气吸入口

8  外部空气吹出口

9  排气吸入口

10  排气吹出口

11  空气进入口

12  空气喷出口

13  门部

13a  转动轴

14  框部

14a  内壁面

15a  液体管

15b  蒸气管

16  液体管连接口

17a、17b  橡胶管

18  蒸气管连接口

19  外部空气鼓风机

20、20a、20b、20c  控制箱

30  箱体

30a  顶面

30b  背面

31  热管

51  主体空间

52  外部空气通风空间

53  空调装置

Claims (10)

1.一种机架型电子设备的冷却装置，其具有在箱体内具备发热量不同的电子电路设备的机架型电子设备，利用具有冷凝器部与蒸发器部的热管对所述机架型电子设备进行冷却，

所述机架型电子设备的冷却装置的特征在于，

该机架型电子设备的冷却装置具备多个所述热管，

所述冷凝器部配备于所述箱体的顶面，且具有冷凝器和外部空气鼓风机，

所述蒸发器部配备于所述箱体的背面，且具有蒸发器，

所述冷凝器与所述蒸发器通过液体管与蒸气管连接，

在所述蒸发器中，液状的制冷剂利用来自所述电子电路设备的发热而气化，

在所述冷凝器中，气化了的所述制冷剂利用从所述箱体的外部吸入的空气而液化，

按照发热量不同的所述电子电路设备而利用各自的所述热管来进行冷却。

2.如权利要求1所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器部通过转动轴而以呈门状的方式进行开闭。

3.如权利要求2所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器部以单开的方式进行开闭。

4.如权利要求2所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器部以两扇对开的方式进行开闭。

5.如权利要求2所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器部以呈折叶型的方式进行开闭。

6.如权利要求2所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器与所述蒸气管通过与所述转动轴正交的、弯曲自如的挠性配管连接。

7.如权利要求1所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器部具备设有所述蒸发器的门部，在所述门部的下部配置有进行所述外部空气鼓风机的运转控制的控制箱。

8.如权利要求7所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

所述蒸发器部具备对所述门部进行轴支承的框部，在所述框部的内壁面上配置所述控制箱。

9.如权利要求1所述的机架型电子设备的冷却装置，其特征在于，

在所述蒸发器部与所述冷凝器部之间配置有进行所述外部空气鼓风机的运转控制的控制箱。

10.一种数据中心，其特征在于，

该数据中心配置有多台所述机架型电子设备，

该数据中心被分隔为比所述顶面靠上部的外部空气通风空间和比所述顶面靠下部的主体空间，所述机架型电子设备配置在所述主体空间中，按照发热量不同的所述电子电路设备而配备权利要求1所述的机架型电子设备的冷却装置，所述冷凝器配置在所述外部空气通风空间中。

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