JP2005182776A - 大部分をコンピュータ筐体外部に配置されて動作する１つまたは複数の熱交換部品 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器をコンピュータシステムの筐体内部に配置することによって生じる問題を解消する。
【解決手段】
コンピュータシステムにおいて、大部分をコンピュータ筐体（１１２）外部に配置されて動作し、コンピュータ筐体（１１２）内部に支持される１つまたは複数の発熱部品（１０４）の１つまたは複数の温度を低下させる役目を果たす１つまたは複数の熱交換部品（１０２）を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータシステム等に用いられる熱交換部品に関する。

コンピュータシステムは、筐体により支持される１つまたは複数の発熱部品を備える。発熱部品は一例において、集積回路、コンピュータドライブ、およびプロセッサを含む。コンピュータシステムは、ヒートシンク、ファン、および／または熱交換部品を使用して、発熱部品の１つまたは複数の温度を低下させる。

ヒートシンクは一例において発熱部品に当接する。例えば、ヒートシンクは、発熱部品からの熱を伝導して発熱部品の温度を下げる。ヒートシンクは、熱伝導金属または熱伝導合金を含む。ヒートシンクは一例において１つまたは複数のフィンを備える。ヒートシンクのフィンは、発熱部品からの熱を伝導して発熱部品の温度を下げる。一例において、ファンは、ヒートシンクのフィンに空気を強制的に当てて、発熱部品から伝導された熱を放散させる。別の例において、ファンは、発熱部品に空気を強制的に当てて発熱部品の温度を下げる。

熱交換部品は一例において発熱部品の温度を低下させる。熱交換部品は、１つまたは複数の管部分および１つまたは複数のフィンを備える。熱交換部品は管部分を通して流体を送る。管部分は一例において発熱部品に当接する。例えば、流体が発熱部品からの熱を伝達する。発熱部品からの熱を伝達する際、熱交換部品は、フィンを通して流体を送り、流体からフィンに熱を伝達させる。フィンは一例において、熱を放散させて発熱部品の温度を低下させる。ファンは一例において、フィンに空気を強制的に当てて熱の放散を助ける。

上記の背景部分を参照すると、熱交換器はコンピュータシステムの筐体内部に配置される。１つの欠点として、熱交換部品を筐体内部に配置することは、追加のコンピュータ部品に使用しうる空間を占有してしまう。別の欠点として、筐体は、ヒートシンク、熱交換器、および／またはファンのサイズを制限する。例えば、筐体内の制限された空間のために、熱交換器は、発熱部品を十分に冷却するのに十分な大きさでない場合がある。熱交換器は、筐体内部に配置されるので、動作中に筐体内に熱を排出する。さらに別の欠点として、筐体には、排出された熱を筐体から除去するために追加の冷却機構（例えば追加の冷却ファン）が必要である。さらに別の欠点として、ファンおよび／またはヒートシンクは、コンピュータシステムの１つまたは複数のコンピュータ部品に対する電気的衝撃および／または物理的衝撃の原因となり、コンピュータシステムを損傷する可能性がある。ファンおよび／またはヒートシンクはまた、筐体に固定されなくなる（筐体から外れる）ことで、コンピュータシステムの１つまたは複数のコンピュータ部品の損傷の原因となる可能性がある。

本発明の実施形態には装置が含まれる。本装置は、大部分をコンピュータ筐体外部に配置されて動作し、コンピュータ筐体により支持される１つまたは複数の発熱部品の１つまたは複数の温度を低下させる役目を果たす１つまたは複数の熱交換部品を備える。

本発明の別の実施形態には装置が含まれる。本装置は、１つまたは複数の発熱部品に対して流体を送り、１つまたは複数の発熱部品の１つまたは複数の温度を低下させる手段を備える。本装置は、１つまたは複数の発熱部品に対して流体を送る手段の大部分をコンピュータ筐体外部に配置し動作させる手段を備える。

本発明のさらに別の実施形態には方法が含まれる。１つまたは複数の熱交換部品を使用して、１つまたは複数の発熱部品の１つまたは複数の温度を下げる。１つまたは複数の熱交換部品は、大部分がコンピュータ筐体外部に配置されて動作する。

本発明の例示的な実施形態の特徴は、本明細書、特許請求の範囲および添付図面から明らかとなるだろう。

図１を参照すると、装置１００は一例において、ハードウェア部品等多数の部品を備える。装置１００の一例では、そのような部品をいくつか組み合わせるか、または分割することができる。装置１００は一例において任意の（例えば、横、斜め、縦の）向きを含み、本明細書中の説明および図面は、装置１００の１つの例示的な向きを説明の目的で示す。

装置１００は一例において、１つまたは複数の熱交換部品１０２、１つまたは複数の発熱部品１０４、１つまたは複数の冷却板１０６、１つまたは複数のファン１０８および１１０、ならびに筐体１１２を備える。熱交換部品１０２は一例において、発熱部品１０４の１つまたは複数の温度を下げる。

熱交換部品１０２は一例において、ポンプ部品１１４、１つまたは複数の管部分１１６、および１つまたは複数のフィン１１８を含む。ポンプ部品１１４は、管部分１１６を通して流体１１７を送る。例えば、熱交換部品１０２は管部分１１６を通して流体１１７を移動させ、発熱部品１０４の温度を低下させる。流体１１７は、フィン１１８に熱を伝達して、流体１１７の温度および発熱部品１０４の温度を低下させる。

発熱部品１０４は一例において、コンピュータシステムにおける使用により熱を放散する。発熱部品１０４は一例において、筐体１１２内部のプリント回路基板上に実装されたプロセッサおよび集積回路のうちの１つまたは複数を含む。発熱部品１０４は、冷却板１０６に熱を伝達する。

冷却板１０６は一例において、発熱部品１０４および管部分１１６のうちの１つまたは複数に当接して、発熱部品１０４から管部分１１６内の流体１１７への熱の伝達を可能にする。冷却板１０６は一例において、熱伝導金属および熱伝導合金のうちの１つまたは複数を含む。熱交換部品１０２は、管部分１１６を通して流体１１７を送る。冷却板１０６は一例において、発熱部品１０４から管部分１１６を介して流体１１７に熱を対流および／または伝導により伝達する。例えば、熱交換部品１０２は、発熱部品１０４の温度を低下させる。

冷却板１０６から流体１１７に熱が伝達されると、流体１１７の温度は上昇し、発熱部品１０４の温度は低下する。流体１１７は一例において水と冷媒の混合液を含む。冷媒は一例において、エチレングリコールを含み、腐食および／または流体１１７の低温凍結を防ぐ。

熱交換部品１０２は、ポンプ部品１１４を使用して、管部分１１６を通して流体１１７を移動させる。ポンプ部品１１４は、流体１１７を冷却板１０６へ送り出し、発熱部品１０４から流体１１７に熱を伝達させる。発熱部品１０４から熱が伝達されると、ポンプ部品１１４は、冷却板１０６からフィン１１８へ流体１１７を移動させる。フィン１１８は管部分１１６に当接する。例えば、管部分１１６はフィン１１８を通って延在する。フィンは、熱伝導金属または熱伝導合金のうちの１つまたは複数を含む。管部分１１６およびフィン１１８のうちの１つまたは複数は一例において、１つまたは複数の熱伝達部を含む。流体１１７は、管部分１１６の熱伝達部を通過し、フィン１１８の熱伝達部に熱を対流および／または伝導により伝達する。流体１１７は一例において、フィン１１８に熱を伝達し、流体１１７の温度を低下させる。

流体１１７の温度が低下すると、熱交換部品１０２は一例において、管部分１１６を通して流体１１７を送り、１つまたは複数の発熱部品１０４のうち別のものの温度を低下させる。例えば、ポンプ部品１１４は、閉ループシステムの管部分１１６を通して流体１１７を循環させる。

熱交換部品１０２は一例において、フィン１１８を介して熱を放散させる。フィン１１８を介して熱を放散させる際、フィン１１８は一例において、流体１１７からより多くの熱を吸収する。一例において、熱交換部品１０２は、自然対流を使用して熱を放散させる。別の例において、熱交換部品１０２は、１つまたは複数のファン１０８および１１０を使用して熱を放散させる。例えば、ファン１０８および１１０は、フィン１１８に空気を強制的に当てて熱を放散させる。一例において、ファン１０８は筐体１１２内部に配置される。別の例において、ファン１１０は筐体１１２外部に配置される。筐体１１２外部に配置されるファン１１０は、筐体１１２内部に配置されるファン１０８よりも大きくすることができる。例えば、ファン１１０のサイズは筐体内部のサイズに制限されない。

筐体１１２は一例においてコンピュータ筐体またはサーバケースを含む。筐体１１２は高さ１２０および幅１２２を有する。幅１２２は一例において４３ｃｍ（１７インチ）である。高さ１２０は一例において１Ｕ単位で測定することができる。例えば、１Ｕは４．４ｃｍ（１．７５インチ）である。ファン１０８は、筐体１１２の幅１２２および高さ１２０と同じ大きさの幅および／または高さを有することができる。コンピュータまたはサーバケースのうちの１つまたは複数は一例においてラックに収まる。例えば、このラックは４３ｃｍの幅１２２および４２Ｕの高さ１２０を有する。ファン１１０は、ラックの幅および高さと同じ大きさの幅および／または高さを有することができる。ファン１１０がラックの幅および高さと同じ大きさの幅および／または高さを有する場合、ファン１１０は、より小さなファンよりも多くの空気を熱交換部品１０２に強制的に当てることができる。例えば、ファン１１０は、より小さなファンよりも大量の熱をフィン１１８から放散する。

熱交換部品１０２は、大部分を筐体１１２外部に配置されて動作し、熱交換部品１０２の効率、保守性、および柔軟性のうちの１つまたは複数を向上させる。フィン１１８は一例において熱交換部品１０２の大部分をなす。例えば、フィン１１８は、熱交換部品１０２の動作中に筐体外部に配置されていることになる。一例において、熱交換部品１０２の大部分を筐体１１２外部に配置することにより、筐体１１２内部の空間が増す。例えば、熱交換部品１０２をコンピュータ筐体１１２外部に配置すると、熱交換部品１０２を筐体１１２内部に配置する場合よりも、コンピュータ筐体１１２内部に余分な空間ができる。熱交換部品１０２をコンピュータ筐体１１２外部に配置することにより、１つまたは複数の追加のコンピュータ部品を設けるための余分な空間が利用できるようになる。コンピュータ部品は一例において、回路基板、プロセッサ、およびファン１０８のうちの１つまたは複数を含む。

別の例において、熱交換部品１０２を筐体１１２外部に配置することにより、熱交換部品１０２から筐体内の部品への熱伝達が減る。例えば、熱交換部品１０２を筐体１１２内部に配置した場合、熱交換部品１０２は発熱部品１０４に熱を伝達する。熱交換部品１０２を筐体１１２外部に配置することにより、発熱部品１０４の温度を低下させる効率を上昇させる。例えば、熱交換部品１０２の位置が筐体１１２外部である場合、発熱部品１０４の１つまたは複数の温度は、熱交換部品１０２を筐体１１２内部に配置した場合よりも低下する。熱交換部品１０２を筐体１１２外部に配置すると、熱交換部品１０２を筐体１１２内部に配置した場合よりも発熱部品１０４の温度が低下するため、発熱部品１０４の温度を低下させる効率を上昇させる。

さらに別の例において、熱交換部品１０２を筐体１１２外部に配置することにより、ファン１１０をファン１０８よりも大きくすることができる。一例において、筐体１１２内部よりも筐体１１２外部により大きな解放空間があるため、ファン１１０はファン１０８よりも大きい。例えば、ファン１１０は、筐体１１２の幅１２２および高さ１２０と同じ大きさの幅および高さを有することができる。１つまたは複数の筐体１１２をラックに収納する場合、さらなるファンをラックと同じ大きさにすることもできる。筐体１１２外部に配置される熱交換部品１０２はファン１０８、１１０を１つまたは複数使用し、これらのさらなる追加のファンにより、フィン１１８の１つまたは複数の温度を低下させてもよい。一例において、熱交換部品１０２を筐体１１２外部に配置することにより、フィン１１８に空気を強制的に当ててフィン１１８における熱の放散を促す自然対流が可能になる。

さらに別の例では、熱交換部品１０２を筐体１１２外部に配置することにより、筐体１１２へのアクセスおよび筐体１１２の保守のうちの１つまたは複数を容易にする。この配置は一例において、筐体１１２へのアクセスを容易にし、筐体１１２の保守を容易にする。例えば、この配置は、ユーザが、熱交換部品１０２を筐体１１２から分離することなく筐体１１２をラックに対して出し入れすることを可能にする。この配置は、ファン１１０および熱交換部品１０２のうちの１つまたは複数を修理または交換可能にすることで、保守性を向上させる。

本明細書中で説明するステップまたは動作は例示に過ぎない。本発明の精神から逸脱することなく、これらのステップまたは動作に対して多くの変形を行うことができる。例として、ステップは異なる順序で行うか、あるいはステップを追加、削除、または修正してもよい。

本明細書では本発明の例示的な実施形態を詳細に図示および説明してきたが、関連分野の当業者には、本発明の精神から逸脱することなく様々な修正、追加、置き換え等を行うことができ、よってそれらの修正、追加、置き換え等は、添付の請求の範囲に定義される本発明の範囲内にあるとみなされることが明らかであろう。

１つまたは複数の熱交換部品、１つまたは複数の発熱部品、１つまたは複数の冷却板、１つまたは複数のファン、および筐体を備える装置の例示的な実施形態の図である。

符号の説明

１００ 装置
１０２ 熱交換部品
１０４ 発熱部品
１０６ 冷却板
１１０ ファン
１１２ コンピュータ筐体
１１６ 管部分
１１７ 流体
１１８ フィン

Claims (10)

1. 大部分をコンピュータ筐体外部に配置されて動作し、前記コンピュータ筐体内部に支持される１つまたは複数の発熱部品の１つまたは複数の温度を低下させる１つまたは複数の熱交換部品を備えることを特徴とする装置。
2. 前記１つまたは複数の熱交換部品は、１つまたは複数の管部分を有する熱交換部品を含み、
   前記熱交換部品は前記１つまたは複数の管部分を通して流体を送り、前記１つまたは複数の発熱部品の前記１つまたは複数の温度のうちの１つまたは複数を低下させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記熱交換部品は１つまたは複数のフィンを含み、前記１つまたは複数のフィンに対する前記１つまたは複数の管部分のうち１つまたは複数を前記流体が通過する際、前記流体は前記１つまたは複数のフィンに熱を伝達し、
   前記１つまたは複数のフィンは前記１つまたは複数の発熱部品の前記１つまたは複数の温度のうちの前記１つまたは複数を低下させることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記１つまたは複数の管部分は１つまたは複数の熱伝達部を含み、前記１つまたは複数の熱伝達部は、前記１つまたは複数の発熱部品に当接する第１の熱伝達部を含み、
   前記熱交換部品は、前記第１の熱伝達部を通して前記流体を移動させて前記１つまたは複数の発熱部品から熱を伝達し、前記１つまたは複数の発熱部品からの熱の伝達は、前記１つまたは複数の発熱部品の前記１つまたは複数の温度のうちの前記１つまたは複数を低下させ、
   前記１つまたは複数の熱伝達部は、前記１つまたは複数のフィンに当接する第２の熱伝達部を含み、前記熱交換部品は、前記１つまたは複数のフィンのうちの１つまたは複数に対して前記流体を移動させ、前記流体から前記１つまたは複数のフィンのうちの前記１つまたは複数に熱を伝達させることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記熱交換部品は、前記１つまたは複数のフィンを介して熱を放散させ、前記１つまたは複数の発熱部品の前記１つまたは複数の温度のうちの前記１つまたは複数を低下させ、
   前記熱交換部品は、前記コンピュータ筐体外部の自然対流を使用して熱を放散させ、前記１つまたは複数のフィンのうちの１つまたは複数は前記コンピュータ筐体外部に配置され、前記自然対流は、前記１つまたは複数のフィンのうちの前記１つまたは複数に対して流れて熱を放散させることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記熱交換部品は、前記コンピュータ筐体外部に配置される１つまたは複数のファンを使用して熱を放散させ、前記１つまたは複数のフィンのうちの１つまたは複数が前記コンピュータ筐体外部に配置されて機能し、前記１つまたは複数のファンは、前記１つまたは複数のフィンのうちの前記１つまたは複数に空気を強制的に当てて熱を放散させることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. １つまたは複数の冷却板が前記１つまたは複数の発熱部品のうちの１つまたは複数に当接し、
   前記１つまたは複数の管部分のうちの１つまたは複数が前記１つまたは複数の冷却板を通過し、
   前記熱交換部品は、前記１つまたは複数の管部分のうちの前記１つまたは複数を通して前記流体を送り、前記１つまたは複数の冷却板から前記流体に熱を伝達させ、
   前記冷却板は、前記１つまたは複数の冷却板から前記流体へ熱を伝達して、前記１つまたは複数の発熱部品の前記１つまたは複数の温度のうちの前記１つまたは複数を低下させることを特徴とする請求項２に記載の装置。
8. 前記１つまたは複数の熱交換部品は前記コンピュータ筐体の外面に結合され、
   前記１つまたは複数の熱交換部品は、大部分が前記コンピュータ筐体外部に配置されて動作する熱交換部品を含み、
   前記配置は、前記熱交換部品に対するアクセスを容易にし、前記アクセスの容易さは、前記熱交換部品の保守を容易にし、
   前記熱交換部品を大部分が前記コンピュータ筐体内部ではなく前記コンピュータ筐体外部である位置に配置することにより、前記コンピュータ筐体内部の利用可能な空間を増加させ、前記利用可能な空間により、前記コンピュータ筐体内部に１つまたは複数の追加のコンピュータ部品を設置することができることを特徴とする、前記コンピュータ筐体と組み合わされた請求項１に記載の装置。
9. １つまたは複数の熱交換部品を使用して、１つまたは複数の発熱部品の１つまたは複数の温度を低下させるステップと、
   前記１つまたは複数の熱交換部品の大部分をコンピュータ筐体外部に配置して動作させるステップとを含むことを特徴とする方法。
10. 前記１つまたは複数の熱交換部品は熱交換部品を含み、前記熱交換部品は１つまたは複数の管部分を含み、
    前記熱交換部品を使用して、前記１つまたは複数の発熱部品の前記１つまたは複数の温度を低下させるステップは、
    水と冷媒の混合液を、前記１つまたは複数の管部分を通して前記１つまたは複数の発熱部品へ送り出すステップと、
    前記１つまたは複数の発熱部品のうちの１つまたは複数から前記混合液によって熱を伝達するステップと、
    前記混合液を、前記１つまたは複数の管部分を通して、前記１つまたは複数の発熱部品のうちの前記１つまたは複数から前記熱交換部品へ送り出すステップとを含み、
    前記１つまたは複数の発熱部品のうちの１つまたは複数は１つまたは複数の冷却板に当接し、前記１つまたは複数の発熱部品のうちの前記１つまたは複数から前記混合液に熱を伝達するステップは、
    前記１つまたは複数の発熱部品のうちの前記１つまたは複数から前記１つまたは複数の冷却板に熱を伝達するステップと、
    前記１つまたは複数の管部分内で前記１つまたは複数の冷却板を通して前記混合液を移動させるステップと、
    前記１つまたは複数の発熱部品のうちの前記１つまたは複数の前記１つまたは複数の温度低下させるために、前記１つまたは複数の冷却板から熱を伝達するステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
    
    

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