JP2010027700A - サーバ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、サーバ装置に関するものであり、消費電力の抑制を図ることを目的とする。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、管理室２と、この管理室２内に配置された複数のサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃと、前記サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内に、複数のサーバを配置するとともに、このサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃに空気を通す排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃを設け、この排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃ内の所定位置で液体を気化する気化手段６ａ、６ｂ、６ｃを備え、液体の気化熱を利用してサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃの排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃ内の温度を低下させ、高密度化するサーバ発熱を処理するための電力消費を抑制するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバ装置に関するものである。

サーバ装置の一般的な構成は、管理室内に、サーバと冷却装置を設けたものとなっている。

すなわち、サーバはその演算スピードが向上すればするほど、また小型化、高密度化が進めばすすむほど、発熱量が増加し高温となるので、その動作保証を図るため、上述のごとく管理室内に、冷却装置も設けている（なお、これに類似する先行文献としては、たとえば下記特許文献１がある）。
特開昭６３−２９８５１３号公報

近年ますますＩＴ化が進展し、これに伴い前記管理室内には、複数のサーバが配置されることとなっている。

しかしこのように管理室内に、複数のサーバが配置されると、それに伴い前記冷却装置の能力を大きくしなければならず、この結果としてこの冷却用の電力消費が増加する状態となっている。

更に昨今、サーバの高密度化が急速に進んでおり、この高密度なサーバからの発熱量が極端に大きいため前記管理室内において温度ムラや局所的な高温化（ホットスポット）が発生し、必要以上に前記冷却装置の能力を大きくしなければならず、これにともない電力消費が急増するという課題が発生している。

以上のことを鑑み、本発明は、電力消費の抑制を図ることを目的とするものである。

本発明のサーバ装置は、上記目的を達成するために、管理室と、この管理室内に配置された複数のサーバ室と、前記サーバ室内に、複数のサーバを配置するとともに、このサーバ室に空気を通す排熱風路を設け、この排熱風路内の所定位置で液体を気化させる気化手段を備えたことを特徴とする。そして、本発明によれば、液体の気化熱を利用してサーバ室の排熱風路内の温度を低下させ、高密度化するサーバ発熱を処理するための電力消費を抑制することができるサーバ装置が得られる。

また、気化手段は、排熱風路内のサーバ風上側に位置することを特徴とする。

また、気化手段は、排熱風路内のサーバ風下側に位置することを特徴とする。

また、気化手段は、排熱風路内のサーバ表面の一部分に位置することを特徴とする。

また、気化手段において気化しきらなかった余剰液体を回収して前記気化手段に還流させることを特徴とする。

また、気化手段に供給する液体を水道水としたことを特徴とする。

また、気化手段に供給する液体を純水または超純水としたことを特徴とする。

また、気化手段は液体をミスト状に微細化する機能を備え、ミスト状に微細化された液体を気化させることを特徴とする。

また、排熱風路通過後の気化した液体を含んだ空気を、屋外に排出することを特徴とする。

また、管理室内に冷却装置を設け、排熱風路通過後の空気を前記冷却装置に供給し、前記冷却装置において空気中に気化した液体成分を凝縮することを特徴とする。

本発明によれば、管理室内に配置された複数のサーバ室に空気を通す排熱風路を各々設け、この排熱風路内の所定位置で液体を気化させることにより、排熱風路内の温度を低下させて高密度化するサーバ発熱を処理するための電力消費を抑制することができるという効果のあるサーバ装置を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、管理室と、この管理室内に配置された複数のサーバ室と、前記サーバ室内に、複数のサーバを配置するとともに、このサーバ室に空気を通す排熱風路を設け、この排熱風路内の所定位置で液体を気化させる気化手段を備えたものであり、液体の気化熱を利用してサーバ室の排熱風路内の温度を低下させ、高密度化するサーバ発熱を処理するための電力消費を抑制することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項２記載の発明は、気化手段は、サーバ室の排熱風路内のサーバ風上側に位置するものであり、これによりサーバ室の排熱通路の流入空気温度を低下せしめて冷却能力を増加させ、サーバからの除熱を促進することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項３記載の発明は、気化手段は、排熱風路内のサーバ風下側に位置するものであり、これによりサーバ室の排熱風路から流出する空気温度を低下せしめて、管理室内の温度ムラを解消し、管理室の空調エネルギーの低減を図ることができるという作用を有する。

また、本発明の請求項４記載の発明は、気化手段は、排熱風路内のサーバ表面の一部分に位置するものであり、液体がサーバの表面で気化することにより、サーバを気化熱で直接的に冷やして除熱量を高めることができるという作用を有する。

また、本発明の請求項５記載の発明は、気化手段において気化しきらなかった余剰液体を回収して前記気化手段に還流させるものであり、余剰液体を再利用して使用液量を削減することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項６記載の発明は、気化手段に供給する液体を水道水としたものであり、液体の調達を容易にするとともに液体消費に伴うランニングコストを低減することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項７記載の発明は、気化手段に供給する液体を純水または超純水としたものであり、これら純水または超純水の導電率の低さによりサーバの信頼性を損なうことなく冷却効果を高めることができるという作用を有する。

また、本発明の請求項８記載の発明は、気化手段は液体をミスト状に微細化する機能を備え、ミスト状に微細化された液体を気化させるものであり、ミスト状の微細液滴がサーバ室内に満遍なく行き渡り、空気が流れ難い領域にもミストが拡散して気化冷却が行われるためサーバ内部での温度ムラ、局所的な発熱を抑制することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項９記載の発明は、排熱風路通過後の気化した液体を含んだ空気を、屋外に排出するものであり、液体を再凝縮するためのエネルギーコスト、すなわち管理室内を空調する空調機の運転コストを削減することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項１０記載の発明は、管理室内に冷却装置を設け、排熱風路通過後の空気を前記冷却装置に供給し、前記冷却装置において空気中に気化した液体成分を凝縮するものであり、空気中の液体成分の濃度上昇を抑制するという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すごとく本実施形態のサーバ装置は、屋根１の下方に設けた管理室２と、この管理室２内に配置された複数のサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃと、前記管理室２内に配置された冷却装置４ａ、４ｂとを備えている。

前記各サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃは、対向する二つの側面が開口した箱形状状となっており、この開口部を通じてサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内部に空気を流通させる排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃを各々形成している。

また、サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内部には、棚上に複数のサーバ（図２で記載）が配置されており、これらのサーバは排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃを流れる空気と接触するように排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃ内に設けられている。

また、各サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃの側面開口部の一方は、管理室２に開放されており、側面開口部の他方には、例えば遠心式加湿器の構成を有する気化手段６ａ、６ｂ、６ｃが各々設けられている。

この気化手段６ａ、６ｂ、６ｃには、純水器７ａ、７ｂ、７ｃを各々介して純水または超純水が供給される構成となっており、その電気抵抗率の高さから絶縁不良によるサーバの動作不良などが抑制される構成となっている。

また、この気化手段６ａ、６ｂ、６ｃは遠心力により供給水をミスト状に微細化する機能を備えたものであり、供給水の中で気化しきれなかった水や微細化できなかった大粒の水滴を下方に滴下して回収し、再び回転部に給水して遠心噴霧する構成となっているので、気化及び微細化出来なかった余剰水が再利用されて水の消費量が低減されることになる。

また、排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃは、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃが配設された側面開口部から管理室２内の空気を吸込み、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃを介してサーバ（図示せず）周辺を通した後にサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃの他の側面開口部から管理室２内に放出するような風路構成となっており、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃがサーバの風上側に配置されていることになる。

したがってサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内のサーバ（図示せず）に送られる空気は、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃによって純水が噴霧されて加湿されるとともに気化熱によって熱が奪われて温度が低下した低温空気であるので、サーバの熱をより効果的に冷却することができる。

そしてこのサーバ（図示せず）から熱を奪いサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃから放出された空気は、管理室２内に広がり冷却装置４ａ、４ｂに吸い込まれて冷却される。冷却された空気は、床下の風路８に送られ、サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃの気化手段６ａ、６ｂ、６ｃが配置された側の側面開口部近傍の床面開口部から流出して再び排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃに吸い込まれることになる。

このように気化手段６ａ、６ｂ、６ｃにおいて加湿されることにより温度が低下した空気でサーバを冷却するので、サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃの中で仮に発熱量が極めて大きいサーバが配置された場合でも、管理室２内の温度平準化が図られるとともに、ホットスポットのような局部的な温度上昇がなくなり、管理室２の冷却効率が高められることになる。

すなわち、局部的な温度上昇エリアの空調負荷に冷却装置４ａ、４ｂの冷却能力を合わせる必要が無くなるので、空調用電力消費を抑制することができるのである。

また、結果的に気化手段６ａ、６ｂ、６ｃで加湿された高湿空気が管理室２内に放出されることになるが、温度に比べて湿気は拡散しやすいため、局部的に滞留することなく管理室２内に満遍なく拡散し、空気とともに冷却装置４ａ、４ｂに吸い込まれて冷却装置で冷却されて凝縮することになる。

この凝縮水は、ドレン配管９ａ、９ｂから管理室２の外部に排水されるため、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃで加湿しつづけても管理室２内の湿度が上昇しつづけることは無い。

図２は、この実施形態のサーバ装置の詳細構成を示しており、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃの一例として遠心式加湿器１０と、サーバ１１ａ、１１ｂの構成を示している。

遠心式加湿器１０は、積層された複数枚の回転板１２と、この回転板１２の下方に設けられた給水管１３と、回転板１２および給水管１３を回転させる駆動モータ１４を備えている。

この駆動モータ１４を駆動することにより、給水管１３を通じて遠心力で純水が上方に吸い上げられて、回転板１２から周囲に放散される。この回転板１２から分離する際に純水はミスト状に微細化され、この中の細かな水滴は側面開口部１５からサーバ室内に導入された空気とともに下流にあるサーバ１１ａ、１１ｂ側に送られる。

一方、微細化しきれなかった大粒の水滴は回転板１２の下方に滴下して給水管１３を通じて再び回転板１２に給水されることになる。

また、サーバ室内に導入されたミスト状の微細液滴は、その一部を空気中で気化しつつもサーバ１１ａ、１１ｂ内部に拡散していく。

このサーバ１１ａ、１１ｂの内部には、半導体素子１６ａ、１６ｂやメモリー１７ａ、１７ｂなどの高温発熱体が基板上に実装されており、また、これら高温発熱体を冷却するためのヒートシンク１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄなども設けられている。

サーバ１１ａ、１１ｂ内部に送られた微細液滴は、半導体素子１６ａ、１６ｂやメモリー１７ａ、１７ｂなどの高温発熱体やヒートシンク１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの隅々に拡散して直接接触し、その表面上で気化する。このように発熱部品そのものがミスト状の微細液滴の気化熱で直接的に冷却されるのでサーバの発熱量が増加しても十分な冷却効果を得ることができる。

また、気化しきれなかった水は、サーバ１１ａ、１１ｂの下面に開けた孔（図示せず）から排出し、回収して再利用することができる。

また、遠心式加湿器１０で加湿された高湿空気がサーバ１１ａ、１１ｂに送られるので、静電気の発生が抑制されてサーバの誤動作や故障等も抑制することができる。

なお、本実施の形態では、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃに、純水器７ａ、７ｂ、７ｃを各々介して純水または超純水が供給される構成としたが、純水または超純水の代わりに水道水を供給してもよい。これにより、液体の調達を容易にするとともに液体消費に伴うランニングコストを低減することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、実施の形態１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図３に示すごとく本実施形態のサーバ装置は、屋根１の下方に設けた管理室２と、この管理室２内に配置された複数のサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃと、前記管理室２内に配置された冷却装置４ａ、４ｂとを備えている。

前記各サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃは、対向する二つの側面が開口した箱形状状となっており、この開口部を通じてサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内部に空気を流通させる排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃを各々形成している。

また、サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内部の排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃ空気流入側近傍には、図示していないが、棚上に複数のサーバ（図示せず）が配置されており、このサーバの風下側には気化式加湿器の構成を有する気化手段６ａ、６ｂ、６ｃが各々設けられている。

この気化手段６ａ、６ｂ、６ｃには、配管１９ａ、１９ｂ、１９ｃを通じて水道水が供給される構成となっている。

また、排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃには、管理室２外の空気（この実施形態では外気）を、冷却装置４ａ、４ｂを通過後に流入させ、この排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃ通過後の空気は、屋外へと放出する構成としている。

具体的には、ファン２０ａ、２０ｂにより管理室２外の空気（この実施形態では外気）を、ダクト２１ａ、２１ｂを介して冷却装置４ａ、４ｂ内に吸引される。

冷却装置４ａ、４ｂ内に吸引されて冷却された空気は、床下の風路８に送られ、サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃのサーバが配置された側の側面開口部近傍の床面開口部から流出してサーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内に吸い込まれる。

サーバ室３ａ、３ｂ、３ｃ内に吸い込まれた空気は、排熱風路５ａ、５ｂ、５ｃに流入し、サーバの周囲を通ってサーバから熱を奪う。これによりサーバは冷却されることになる。

このようにしてサーバから熱を奪い温度が上昇した空気は、風下にある気化手段６ａ、６ｂ、６ｃへと送られ、この気化手段６ａ、６ｂ、６ｃが気化式加湿器の構造を有しているので、加湿されるとともに気化熱により温度が低下することになる。

このようにサーバの熱を奪うとともに気化手段６ａ、６ｂ、６ｃで加湿された空気は、ダクト２２ａ、２２ｂを通じて屋外に排出されることになるが、この空気は加湿冷却により温度が下がっているため、屋外の温度上昇が抑制されてヒートアイランド現象等の環境悪化を抑制することができる。

なお、実施の形態１の構成と同じように、気化手段６ａ、６ｂ、６ｃで加湿された空気を管理室２に放出した場合には、湿気の拡散性により局部的に滞留することなく管理室２内に満遍なく拡散し、空気とともに冷却装置４ａ、４ｂに吸い込まれて冷却装置で冷却されて凝縮することになる。そして管理室２内の温度平準化が図られてホットスポットのような局部的な温度上昇がなくなり、管理室２の冷却効率が高められることになるのである。

以上のごとく本発明は、管理室と、この管理室内に配置された複数のサーバ室と、前記サーバ室内に、複数のサーバを配置するとともに、このサーバ室に空気を通す排熱風路を設け、この排熱風路内の所定位置で液体を気化させる気化手段を備えたものであるので、サーバ発熱を処理するための電力消費を抑制することができる。すなわち、管理室内に配置された複数のサーバ室に空気を通す排熱風路内の所定位置で液体を気化させる際に発生する液体の気化熱を利用してサーバ室の排熱風路内の温度を低下させ、高密度化するサーバ発熱を処理するので、管理室に設けられた冷却装置の負荷が大幅に軽減され、その結果として電力消費を抑制することができる。

したがって、環境対応商品としても、期待されるものとなる。

本発明の実施の形態１のサーバ装置の断面図 同サーバ装置の詳細断面図 本発明の実施の形態２のサーバ装置の断面図

符号の説明

１ 屋根
２ 管理室
３ａ サーバ室
３ｂ サーバ室
３ｃ サーバ室
４ａ 冷却装置
４ｂ 冷却装置
５ａ 排熱風路
５ｂ 排熱風路
５ｃ 排熱風路
６ａ 気化手段
６ｂ 気化手段
６ｃ 気化手段
７ａ 純水器
７ｂ 純水器
７ｃ 純水器
８ 床下の風路
９ａ ドレン配管
９ｂ ドレン配管
１０ 遠心式加湿器
１１ａ サーバ
１１ｂ サーバ
１２ 回転板
１３ 給水管
１４ 駆動モータ
１５ 側面開口部
１６ａ 半導体素子
１６ｂ 半導体素子
１７ａ メモリー
１７ｂ メモリー
１８ａ ヒートシンク
１８ｂ ヒートシンク
１８ｃ ヒートシンク
１８ｄ ヒートシンク
１９ａ 配管
１９ｂ 配管
１９ｃ 配管
２０ａ ファン
２０ｂ ファン
２１ａ ダクト
２１ｂ ダクト
２２ａ ダクト
２２ｂ ダクト

Claims (10)

1. 管理室と、この管理室内に配置された複数のサーバ室と、前記サーバ室内に、複数のサーバを配置するとともに、このサーバ室に空気を通す排熱風路を設け、この排熱風路内の所定位置で液体を気化させる気化手段を備えたサーバ装置。
2. 気化手段は、排熱風路内のサーバ風上側に位置する請求項１記載のサーバ装置。
3. 気化手段は、排熱風路内のサーバ風下側に位置する請求項１記載のサーバ装置。
4. 気化手段は、排熱風路内のサーバ表面の一部分に位置する請求項１記載のサーバ装置。
5. 気化手段において気化しきらなかった余剰液体を回収して前記気化手段に還流させる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のサーバ装置。
6. 気化手段に供給する液体を水道水とした請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のサーバ装置。
7. 気化手段に供給する液体を純水または超純水とした請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のサーバ装置。
8. 気化手段は液体をミスト状に微細化する機能を備え、ミスト状に微細化された液体を気化させる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のサーバ装置。
9. 排熱風路通過後の気化した液体を含んだ空気を、屋外に排出する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のサーバ装置。
10. 管理室内に冷却装置を設け、排熱風路通過後の空気を前記冷却装置に供給し、前記冷却装置において空気中に気化した液体成分が凝縮される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のサーバ装置。

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