JP2011222692A - Cooling device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器の発熱部品を冷却する冷却装置および電子機器に関する。 The present invention relates to a cooling device and an electronic device for cooling a heat-generating component of the electronic device.
従来から、モータの回転力を用いて発熱部品を冷却する冷却装置は種々提案されている。また、電子機器の冷却装置では、電子機器の発熱部品をより効率的に冷却するために、ファンによる空冷と冷却液による液冷とを併用したものも知られている。 Conventionally, various cooling devices for cooling a heat-generating component using the rotational force of a motor have been proposed. In addition, a cooling device for electronic devices is also known that uses both air cooling with a fan and liquid cooling with a cooling liquid in order to more efficiently cool the heat generating components of the electronic device.
空冷および液冷を併用した電子機器の冷却装置では、冷却液を送出するためのポンプが必要となる。そして、上記の冷却装置でファンおよびポンプをそれぞれ電力で駆動させた場合、電子機器の冷却に要する消費電力が増大するため、環境への負荷が大きくなるという不都合がある。 In a cooling device for electronic equipment that uses both air cooling and liquid cooling, a pump for sending the cooling liquid is required. And when a fan and a pump are each driven with electric power with said cooling device, since the power consumption required for cooling an electronic device increases, there exists a problem that the load to an environment becomes large.
上記事情に鑑み、電子機器の発熱部品を効率的に冷却しつつ、冷却に要する消費電力をより抑制できる手段を提供する。 In view of the above circumstances, there is provided a means capable of further suppressing power consumption required for cooling while efficiently cooling a heat-generating component of an electronic device.
冷却装置の一態様は、空冷ファンと、冷却液流路と、駆動部とを有する。空冷ファンは、電子機器の発熱部品を冷却する。冷却液流路には、発熱部品を冷却する冷却液が流れる。駆動部は、空冷ファンの動力を用いて、冷却液流路の冷却液を輸送する。 One aspect of the cooling device includes an air cooling fan, a coolant flow path, and a drive unit. The air cooling fan cools a heat generating component of the electronic device. A coolant that cools the heat-generating component flows through the coolant channel. The driving unit transports the coolant in the coolant channel using the power of the air cooling fan.
電子機器の一態様は、発熱部品と、空冷ファンと、冷却液流路と、駆動部とを有する。空冷ファンは、発熱部品を冷却する。冷却液流路には、発熱部品を冷却する冷却液が流れる。駆動部は、空冷ファンの動力を用いて、冷却液流路の冷却液を輸送する。 One aspect of the electronic device includes a heat generating component, an air cooling fan, a coolant flow path, and a drive unit. The air cooling fan cools the heat generating component. A coolant that cools the heat-generating component flows through the coolant channel. The driving unit transports the coolant in the coolant channel using the power of the air cooling fan.
冷却装置の一態様では、空冷ファンの動力を用いて冷却液流路の冷却液を輸送するので、電子機器の冷却に用いる消費電力を抑制できる。 In one aspect of the cooling device, since the cooling liquid in the cooling liquid flow path is transported using the power of the air cooling fan, power consumption used for cooling the electronic device can be suppressed.
<一実施形態の説明>
以下、図面を用いて、電子機器の冷却装置の一実施形態として、ブレードサーバの構成例を説明する。
<Description of Embodiment>
Hereinafter, a configuration example of a blade server will be described as an embodiment of a cooling device for an electronic device with reference to the drawings.
図1は、一実施形態のブレードサーバ100の一例を示している。ブレードサーバ100は、シャーシ101と、ブレード(コンピュータユニット)102と、電源ユニット103と、コネクタボード104とを有している。電源ユニット103およびコネクタボード104は、シャーシ101内に配置されている。
FIG. 1 shows an example of a
シャーシ101は、複数のブレード102を着脱可能に収容する。各々のブレード102は、シャーシ101内のコネクタボード104に接続される。ブレードサーバ100は、ブレード102に故障が生じた場合やサーバの性能を向上させる場合に、ブレード102ごとに交換または増設を行うことができる。
The
電源ユニット103およびコネクタボード104は、シャーシ101の下部に設けられている。電源ユニット103は、コネクタボード104を介してブレード102内の各機器に電力を供給する。
The
ここで、一実施形態でのシャーシ101は、例えば、幅約480mm、高さ約300mm、奥行約550mmである。また、一実施形態でのブレード102は縦置型であって、例えば、幅約45mm、高さ約280mm、奥行約450mmである。
Here, the
次に、電子機器としてのブレード102について詳しく説明する。図2は、一実施形態でのブレード102の構成例を示している。なお、以下の説明では、図中縦方向は「縦」と、図中横方向は「横」とそれぞれ表記する。
Next, the
ブレード102は、情報を蓄えるハードディスク装置11と、発熱部品である電子回路を搭載した基板12と、冷却装置としての空冷ファン13および液冷ユニット(21〜26)と、各機器を内蔵する筐体14とを有している。筐体14には、正面側(図2の左側)および背面側(図2の右側)に通風用の開口14a,14bがそれぞれ形成されている。なお、図2に示すハードディスク装置11は、例えば、縦約70mm×横約110mmのサイズである。
The
基板12は、例えば、I/Oコントローラハブ15、メモリコントローラハブ16、情報を一時的に蓄えるメモリ17、コンピュータの動作の中枢を担うCPU18をそれぞれ有している。また、基板12は、コネクタボード104から電力の供給を受ける電源コネクタ19を有している。そして、ハードディスク装置11と、基板12上の電子回路(I/Oコントローラハブ15、メモリコントローラハブ16、メモリ17、CPU18)と、空冷ファン13とは、それぞれ電源コネクタ19からの電力で動作する。なお、図2では、空冷ファン13への電力供給線を符号20で示し、他の部品への電力供給線の図示は省略する。
The
ここで、図2に示すI/Oコントローラハブ15およびメモリコントローラハブ16は、例えば、それぞれ縦約45mm×横約50mmのサイズである。図2に示す4つのメモリ17は、例えば、基板12上の縦約90mm×横約135mmの範囲に、それぞれ横方向に延在するように並列して配置されている。また、図2に示すCPU18は、例えば、縦約50mm×横約50mmのサイズであって、基板12上の筐体正面側に配置されている。なお、一例として、メモリ17の発熱量は1032kcalであり、CPU18の発熱量は5160kcalである。
Here, the I /
空冷ファン13は、筐体正面側の開口14aから吸気されて筐体背面側の開口14bから排気される冷却用の空気流を筐体14内に発生させる。一の実施形態での空冷ファン13は、筐体背面側において上下方向に、例えば3基並べて配置されている。各々の空冷ファン13は、ファンの回転軸内に組み込まれた両軸モータ(13a)によってそれぞれ回転する。また、3基の空冷ファン13のうち、上側および下側の空冷ファン13の回転軸には、シャフト(31,41)がそれぞれ接続されている。なお、図2に示す各ファンの直径は、例えばφ約40mmであって、図中横方向の長さは約50mmである。
The
液冷ユニットは、冷却液の循環によってCPU18を冷却する装置である。液冷ユニットは、冷却液流路21と、クーリングプレート22と、ラジエータ23と、冷却液タンク24と、第1駆動部25および第2駆動部26とを有している。
The liquid cooling unit is a device that cools the
冷却液流路21は、クーリングプレート22、ラジエータ23および冷却液タンク24を経由して基板12上でループ状に接続されている。そして、冷却液流路21は、クーリングプレート22、ラジエータ23、冷却液タンク24の間で、冷媒となる冷却液を循環させる。また、筐体下側の位置において、冷却液流路21のラジエータ23と冷却液タンク24との間には、伸縮可能なポンプ室21aが例えば液密に形成されている(ポンプ室21aの構成については後述する)。
The
ここで、図2に示す冷却液流路21は、例えば、縦約200mm×横約300mmの略矩形状のループをなしている。また、冷却液流路21は、外径φ約8mmの銅製のパイプで形成されている。冷却液流路21の断面において、冷却液が流れる空間部の形状は、縦長の長方形の両端を半円形にした形状をなしている。上記の冷却液流路21の空間部のサイズは、最大幅約3mm、最大高さ約6mmである。また、冷却液の組成は、例えば純水約55%、エチレングリコール約45%である。なお、図2では、冷却液流路21上で冷却液の流れを実線矢印で示す。
Here, the
クーリングプレート22は、CPU18の上側を覆うように配置されており、CPU18と熱的に接触している。クーリングプレート22内には、複数の仕切りで分岐された複数の冷却液の流路が形成されている。また、クーリングプレート22内の複数の流路は、クーリングプレート22内で合流して冷却液流路21に接続されている。CPU18の発熱は、クーリングプレート22の手前の冷却液流路21側(ハードディスク装置11側)からの冷却液がクーリングプレート22の流路に連続的に導入することにより吸収される。これにより、CPU18の冷却が可能となる。図2に示すクーリングプレート22は銅製であって、縦約80mm×横約80mmのサイズである。なお、図2では、クーリングプレート22内の流路を示すために、クーリングプレート22は断面で図示している。
The cooling
ラジエータ23は、筐体背面側で上下方向に延長する冷却液流路21上に配置されている。ラジエータ23は、冷却液流路21を中心にその外周を覆う形で複数の放熱フィンを取り付けた構造となっている。クーリングプレート22でCPU18からの排熱を吸収した高温状態の冷却液は、ラジエータ23中の流路を通過させることにより熱が奪われる。これにより、ラジエータ23を通過した冷却液は高温状態から低温状態に変化する。図2に示すラジエータ23は、縦約140mm×横約40mmのサイズである。
The
冷却液タンク24は、CPU18の冷却時に蒸発で減少する分の冷却液を補充するために設けられている。図2に示す冷却液タンク24は、縦約40mm×横約45mmのサイズである。
The
第1駆動部25は、筐体上側の空冷ファン13の動力を用いて、冷却液流路21の冷却液を輸送する。
The
図3は、第1駆動部25の一例を拡大して示している。第1駆動部25は、シャフト31と、第1回転軸32と、第2回転軸33と、スクリューシャフト34とを有している。
FIG. 3 shows an example of the
シャフト31は、筐体上側の空冷ファン13に内蔵された両軸モータ13aの回転軸と接続されている。例えば、シャフト31は中空管であって、両軸モータ13aの回転軸をシャフト31に差し込んで固定することで、両軸モータ13aの回転軸にシャフト31を接続する。なお、両軸モータ13aの回転軸を延伸してシャフト31を形成してもよい。
The
第1回転軸32は、シャフト31および第2回転軸33と略直交する方向に延在する。シャフト31の一端(空冷ファン13の反対側)、第1回転軸32の両端、第2回転軸33の一端には、それぞれ傘歯車(31a,32a,32b,33a)が設けられている。シャフト31の一端の傘歯車31aは、第1回転軸32の一端の傘歯車32aと噛合している。また、第1回転軸32の他端の傘歯車32bは、第2回転軸33の一端の傘歯車33aと噛合している。
The first
スクリューシャフト34には、軸方向に沿って螺旋状の回転羽根34aが形成されている。上記のスクリューシャフト34は、例えば、筐体上側の冷却液流路21のほぼ全域にわたって、冷却液流路21内に配置されている(図2参照)。スクリューシャフト34の長さは、例えば約290mmである。スクリューシャフト34の回転羽根34aの直径は、例えばφ約3mmである。また、スクリューシャフト34の回転羽根34aのピッチは、約5mmである。
A spiral
また、図4は、冷却液流路21でのスクリューシャフト34の配置例を示している。スクリューシャフト34の回転羽根34aは、冷却液流路21の空間部の上側に配置されている。
FIG. 4 shows an arrangement example of the
スクリューシャフト34の一端と第2回転軸33の他端とは、マグネットカップリング35の非接触継手によって、冷却液流路21の壁を隔てて連結されている。
One end of the
図5は、第1駆動部25のマグネットカップリング35を拡大して示している。図5において、スクリューシャフト34および第2回転軸33は、それぞれ軸受36で軸支されている。また、マグネットカップリング35は、磁気の力を利用して非接触でトルクを伝達する継手である。マグネットカップリング35では、駆動側および従動側にN極とS極を交互に配列した磁石35aが設けられている。マグネットカップリング35の駆動側および従動側の継手を対向させた状態で稼動することによりトルクが発生する。スクリューシャフト34の一端(従動側)と第2回転軸33の他端(駆動側)にそれぞれマグネットカップリング35を配置し、力を付与することによりスクリューシャフト34の回転が可能となる。マグネットカップリング35ではN極とS極との磁極数によりトルクの調整を行なうことができ、磁極数が少ないとトルクは高くなり、磁極数が多いとトルクは低くなる。本実施例においては、粘性の低い液体を循環させるため、マグネットカップリング35の磁極数は例えば12(N極6、S極6)とし、マグネットカップリング35間の距離は約3mmとした。なお、マグネットカップリング35には、例えば、株式会社ビープロのMGC6008P−15SD/MGC6008P−15ADを用いることができる。
FIG. 5 shows an enlarged view of the
第1駆動部25では、筐体上側の空冷ファン13が回転すると、傘歯車の噛合により、シャフト31、第1回転軸32、第2回転軸33がそれぞれ回転する。そして、第2回転軸33と非接触継手(35)で連結されたスクリューシャフト34が空冷ファン13の回転力で回転する。これにより、冷却液流路21内の冷却液がスクリューシャフト34の回転で輸送される。
In the
第2駆動部26は、筐体下側の空冷ファン13の回転を直進運動に変換するとともに、該直進運動によって冷却液流路21のポンプ室21aを伸縮させる。
The
図6は、第2駆動部26の一例を拡大して示している。第2駆動部26は、シャフト41およびカム付シャフト42を有している。
FIG. 6 shows an example of the
シャフト41は、筐体下側の空冷ファン13に内蔵された両軸モータ13aの回転軸と接続されている。例えば、シャフト41は中空管であって、両軸モータ13aの回転軸をシャフト41に差し込んで固定することで、両軸モータ13aの回転軸にシャフト41を接続する。なお、両軸モータ13aの回転軸を延伸してシャフト41を形成してもよい。
The
カム付シャフト42は、シャフト41と略直交して配置される。カム付シャフト42には、円板状のカム42aが設けられている。カム42aの円板の形状は、シャフト42の回転中心と外周までの距離が異なる卵型構造となっている。また、シャフト41の一端(空冷ファン13の反対側)と、カム付シャフト42の他端には、それぞれ傘歯車(41a,42b)が設けられている。シャフト41の一端の傘歯車41aは、カム付シャフト42の他端の傘歯車42bと噛合している。なお、カム付シャフト42のカム42aは、ポンプ室21aの伸縮方向の端部(ポンプ室21aの底面)と接触している。
The cam-equipped
第2駆動部26では、筐体下側の空冷ファン13が回転すると、傘歯車の噛合によりシャフト41およびカム付シャフト42がそれぞれ回転する。
In the
図7は、カム付シャフト42の回転によるカム42aの状態変化の例を示している。カム付シャフト42の回転により、カム42aの回転中心と外周までの距離が短い周面がポンプ室21aを通過する場合(戻りの行程)は、ポンプ室21aは伸長挙動となる(図7(a))。また、カム付シャフト42の回転により、カム42aの回転中心と外周までの距離が長い周面がポンプ室21aを通過する場合(進みの行程)は、ポンプ室21aは収縮挙動となる(図7(b))。
FIG. 7 shows an example of a state change of the
図7に示すように、カム付シャフト42のカム42を回転中心からの距離が異なるように形成すると、往復の直進運動が発生する。これにより、カム42aを介して、空冷ファン13の回転をポンプ室21aの伸縮方向の直進運動に変換できる。なお、図6では、カム42aが実線の状態から半回転した状態と、ポンプ室21aの伸長状態とをそれぞれ破線で示している。
As shown in FIG. 7, when the
図8および図9は、冷却液流路21のポンプ室21aの構成例を示している。ポンプ室21aは、冷却液流路21のパイプと同じ材料である銅製のベローズで形成されている。また、冷却液流路21およびポンプ室21aが液密となるように、ポンプ室21aは、冷却液流路21に溶接等で固定されて一体化している。なお、ポンプ室21aの直径は、例えば約φ24mmであり、ポンプ室21aの図中横方向の長さは約20mmである。
8 and 9 show a configuration example of the
また、ポンプ室21aの伸縮時に冷却液の逆流を防ぐために、冷却液流路21には、ポンプ室21aの取り付け位置を挟んで第1逆止弁51および第2逆止弁52が設けられている。第1逆止弁51は、ポンプ室21aの上流側に設けられており、第2逆止弁52は、ポンプ室21aの下流側に設けられている。第1逆止弁51および第2逆止弁52は、弁座(51a,52a)と、ボール(51b,52b)と、ストッパ(51c,52c)とを有している。上記の弁座は、開口を有している。ボールおよびストッパは、それぞれ弁座の下流側に配置されている。ボールは、弁座の開口を開閉する弁体となる。ストッパは、下流側でボールを受ける役目を果たす。
Further, in order to prevent the backflow of the coolant when the
図8は、ポンプ室21aの伸長状態を示している。カム42aの戻りの行程では、ポンプ室21aのベローズが伸長してポンプ室21aに冷却液が吸い込まれる。このとき、第1逆止弁51のボール51bは冷却液の流れで下流側に押されて弁座51aから離れるので、第1逆止弁51は開放された状態となる。一方、第2逆止弁52のボール52bは上流側に吸われて弁座52aの開口を塞ぐので、第2逆止弁52は閉鎖された状態となる。したがって、ポンプ室21aには、冷却液流路21の上流側から流れてきた冷却液が流入する。
FIG. 8 shows the extended state of the
図9は、ポンプ室21aの収縮状態を示している。カム42aの進みの行程では、ポンプ室21aのベローズが収縮してポンプ室21aから冷却液が吐き出される。このとき、第1逆止弁51のボール51aは上流側に押されて弁座51aの開口を塞ぐので、第1逆止弁51は閉鎖された状態となる。一方、第2逆止弁52のボール52bは冷却液の流れで下流側に押されて弁座52aから離れるので、第2逆止弁52は開放された状態となる。したがって、ポンプ室21aから吐き出された冷却液は、上流側に逆流せずに下流側へ流れる。
FIG. 9 shows the contracted state of the
上記のように、カム42aの動きによってポンプ室21aの伸長および収縮が繰り返されることで、冷却液流路21内の冷却液が輸送されることとなる。
As described above, the expansion and contraction of the
以下、一実施形態のブレード102による作用を説明する。一実施形態のブレード102は、動作時に空冷ファン13が回転することで、筐体正面側から筐体背面側に向けて冷却用の空気流が筐体14内に発生する。かかる空気流によって、ブレード102内の発熱部品(メモリ17、CPU18など)の熱およびラジエータ23の熱が筐体14の外に排熱される。
Hereinafter, the operation of the
また、一実施形態では、空冷ファン13の回転に応じて、第1駆動部25によりスクリューシャフト34が回転するとともに、第2駆動部26によりポンプ室21aの伸長および収縮が行われる。これにより、冷却液流路21で冷却液が循環する。冷却液流路21の冷却液は、クーリングプレート22からCPU18の熱を吸収した後、ラジエータ23で熱を放散してクーリングプレート22に戻る。したがって、一実施形態のブレード102では、液冷ユニットによってもCPU18が効率的に冷却される。
In one embodiment, the
また、一実施形態の液冷ユニットにおいて、第1駆動部25および第2駆動部26は、いずれも空冷ファン13の回転を動力として冷却液流路21の冷却液を輸送する。そのため、一実施形態では、冷却液用の電動ポンプが不要となるので、ブレード102の冷却に用いる消費電力を抑制できる。
In the liquid cooling unit according to the embodiment, the
一実施形態の第1駆動部25は、マグネットカップリング35を用いて、冷却液流路21内に配置されたスクリューシャフト34に非接触で動力を伝達する。また、一実施形態の第2駆動部26は、液密に形成されたポンプ室21aを押圧して冷却液を輸送する。したがって、上記の第1駆動部25および第2駆動部26の構成によれば、冷却液流路21を液漏れのない閉空間にできるので、液漏れによって電子機器に不具合を生じさせるおそれが著しく軽減される。
The
また、一実施形態での冷却ユニットは、第1駆動部25および第2駆動部26の2つの駆動部を用いて冷却液を循環させている。また、第1駆動部25および第2駆動部26の動力源は、それぞれ異なる空冷ファンである。よって、一実施形態での冷却ユニットは、第1駆動部25、第2駆動部26、空冷ファン13のいずれかに不具合が生じても、冷却液の循環が完全に停止することを避けることができる。
In one embodiment, the cooling unit circulates the coolant using two drive units, the
<実施例の説明>
(実施例1)
実施例1では、一実施形態のブレードの構成において、CPU消費電力が100Wとなるようジョブを流し、冷却に要する消費電力量を評価した。このときのCPU温度は70℃、周囲温度は35℃となる。冷却性能は熱抵抗を用いて評価した。熱抵抗をR(℃/W)、CPU温度をTcpu(℃)、周囲温度Tair(℃)、CPU消費電力をQ(W)とすると、R=(Tcpu−Tair)/Qとなる。100WのCPU冷却における熱抵抗は、R=(70−35)/100=0.35℃/Wとなり、熱抵抗がこれ以下になった場合に100WのCPUが冷却されたと判定する。
<Description of Examples>
Example 1
In Example 1, in the configuration of the blade according to one embodiment, a job was run so that the CPU power consumption was 100 W, and the power consumption required for cooling was evaluated. At this time, the CPU temperature is 70 ° C. and the ambient temperature is 35 ° C. Cooling performance was evaluated using thermal resistance. When the thermal resistance is R (° C./W), the CPU temperature is Tcpu (° C.), the ambient temperature Tair (° C.), and the CPU power consumption is Q (W), R = (Tcpu-Tair) / Q. The thermal resistance in CPU cooling of 100 W is R = (70−35) /100=0.35° C./W, and when the thermal resistance is lower than this, it is determined that the CPU of 100 W has been cooled.
冷却ファンの電力設定により、冷却ファンの回転数の変更が可能である。冷却液の循環にポンプを用いる代わりに、回転羽根やポンプ室の駆動力源として冷却ファンの回転力を活用するため、実施例1では、第1駆動部の動力源となる上側の冷却ファンの電力を7.2W、中央の冷却ファンの電力を6.0W、第2駆動部の動力源となる下側の冷却ファンの電力を8.4Wに設定した。全冷却ファンの電力設定が6.0Wの場合にはCPUの冷却に必要な冷却液の流量が得られないため、十分な冷却液流量を確保するべく、各冷却ファンの電力を異なる値に設定した。 The number of revolutions of the cooling fan can be changed by setting the power of the cooling fan. In order to utilize the rotational force of the cooling fan as a driving force source for the rotating blades and the pump chamber instead of using the pump for circulating the cooling liquid, in the first embodiment, the upper cooling fan serving as the power source for the first driving unit is used. The power was set to 7.2 W, the power of the central cooling fan was set to 6.0 W, and the power of the lower cooling fan serving as a power source for the second drive unit was set to 8.4 W. When the power setting of all the cooling fans is 6.0 W, the flow rate of the cooling liquid necessary for CPU cooling cannot be obtained, so the power of each cooling fan is set to a different value in order to secure a sufficient cooling liquid flow rate. did.
実施例1の条件下では、冷却液流路の冷却液の流量が230ml/min(流量計による実測値)となり、CPU温度は68℃を示した。このときの熱抵抗は、(68−35)/100=0.33となり、CPUを十分冷却できる性能が得られていることがわかった。実施例1におけるブレードの冷却に要する消費電力は21.6W(7.2W+6.0W+8.4W)であり、1日24時間の使用を1年継続すると、年間での消費電力量は189.2kWhとなる。 Under the conditions of Example 1, the flow rate of the coolant in the coolant channel was 230 ml / min (actual value measured by a flow meter), and the CPU temperature was 68 ° C. The thermal resistance at this time was (68−35) /100=0.33, and it was found that the performance of sufficiently cooling the CPU was obtained. The power consumption required for cooling the blade in Example 1 is 21.6 W (7.2 W + 6.0 W + 8.4 W), and if the use for 24 hours a day is continued for one year, the annual power consumption is 189.2 kWh. Become.
(実施例2)
実施例2では、上側の冷却ファンの電力を8.4Wに設定した以外は実施例1と同じ条件で、一実施形態のブレードの構成において、冷却に要する消費電力量を評価した。
(Example 2)
In Example 2, the power consumption required for cooling was evaluated in the blade configuration of one embodiment under the same conditions as in Example 1 except that the power of the upper cooling fan was set to 8.4 W.
実施例2の条件下では、冷却液流路の冷却液の流量は310ml/min(流量計による実測値)となり、CPU温度は66℃を示した。このときの熱抵抗は(66−35)/100=0.31となり、CPUを十分冷却できる性能が得られていることがわかった。実施例2におけるブレードの冷却に要する消費電力は22.8W(8.4W+6.0W+8.4W)であり、1日24時間の使用を1年継続すると、年間での消費電力量は199.7kWhとなる。 Under the conditions of Example 2, the coolant flow rate in the coolant channel was 310 ml / min (actually measured with a flow meter), and the CPU temperature was 66 ° C. The thermal resistance at this time was (66−35) /100=0.31, and it was found that the performance of sufficiently cooling the CPU was obtained. The power consumption required for cooling the blade in Example 2 is 22.8 W (8.4 W + 6.0 W + 8.4 W), and if the use for 24 hours a day is continued for one year, the annual power consumption is 199.7 kWh. Become.
(比較例)
上記の実施例1および実施例2の比較例として、冷却液の循環に電動ポンプを用いたブレードを用いて、冷却に要する消費電力量を評価した(なお、比較例のブレードの図示は省略する)。比較例では、3基のファンの電力をそれぞれ6.0Wに設定するとともに、電動ポンプの電力を6.0Wに設定した。
(Comparative example)
As a comparative example of Example 1 and Example 2 described above, the power consumption required for cooling was evaluated using a blade using an electric pump for circulation of the coolant (the illustration of the blade of the comparative example is omitted). ). In the comparative example, the power of the three fans was set to 6.0 W, and the power of the electric pump was set to 6.0 W.
比較例の条件下では、冷却液流路の冷却液の流量が230ml/min(流量計による実測値)となり、CPUの温度は68℃を示した。このときの熱抵抗を算出すると、(68−35)/100=0.33となり、CPUが十分冷却されたと判断できる。また、比較例のブレードの冷却に要する消費電力は24W(6.0W+6.0W+6.0W+6.0W)であり、1日24時間の使用を1年継続すると、年間での消費電力量は210.2kWhとなる。 Under the conditions of the comparative example, the flow rate of the coolant in the coolant channel was 230 ml / min (actual value measured with a flow meter), and the CPU temperature was 68 ° C. When the thermal resistance at this time is calculated, (68−35) /100=0.33, and it can be determined that the CPU is sufficiently cooled. Moreover, the power consumption required for cooling the blade of the comparative example is 24 W (6.0 W + 6.0 W + 6.0 W + 6.0 W), and if the use for 24 hours a day is continued for one year, the annual power consumption is 210.2 kWh. It becomes.
したがって、実施例1の構成は、比較例よりも年間での電力消費量を21.0kWh(=210.2kWh−189.2kWh)削減できることが分かる。また、実施例2の構成は、比較例よりも年間での電力消費量を10.5kWh(=210.2kWh−199.7kWh)削減できることが分かる。 Therefore, it can be seen that the configuration of Example 1 can reduce the annual power consumption by 21.0 kWh (= 210.2 kWh-189.2 kWh) as compared with the comparative example. Moreover, it turns out that the structure of Example 2 can reduce the power consumption in an year 10.5 kWh (= 210.2 kWh-199.7 kWh) rather than a comparative example.
なお、比較例の構成において、冷却液の流量を実施例2と同じ量(310ml/min)に揃えると、年間での消費電力量は219.0kWh(電動ポンプの電力を7.0Wに設定)となる。このとき、実施例2および比較例を比較すると、実施例2の構成は、比較例よりも年間での電力消費量を19.3kWh(=219.0kWh−199.7kWh)削減できることが分かる。 In the configuration of the comparative example, when the flow rate of the cooling liquid is made equal to the same amount (310 ml / min) as in Example 2, the annual power consumption is 219.0 kWh (the electric pump power is set to 7.0 W). It becomes. At this time, comparing Example 2 and the comparative example, it can be seen that the configuration of Example 2 can reduce the annual power consumption by 19.3 kWh (= 219.0 kWh-199.7 kWh) compared to the comparative example.
<実施形態の補足事項>
(1)上記実施形態のブレード102では、スクリューシャフト34による冷却液輸送機構を筐体上側に設けるとともに、ポンプ室21aの伸縮による冷却液輸送機構を筐体下側に設ける例を説明したが、上記実施形態の構成は一例にすぎない。
<Supplementary items of the embodiment>
(1) In the
図10は、一実施形態でのブレードの他の構成例を示している。図10に示すブレード102aにおいて、図1のブレードと共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。図10の例では、図1の第2駆動部26およびポンプ室21aの代わりに、第1駆動部25およびスクリューシャフト34を配置している。すなわち、図10に示すブレード102aは、筐体上側および筐体下側にそれぞれスクリューシャフト34による冷却液輸送機構(第1駆動部25)が設けられている。
FIG. 10 shows another configuration example of the blade in the embodiment. In the blade 102a shown in FIG. 10, the same components as those in the blade of FIG. In the example of FIG. 10, the
また、他の例として、ポンプ室21aの伸縮による冷却液輸送機構を筐体上側に設けるとともに、スクリューシャフト34による冷却液輸送機構を筐体下側に設けてもよい(この場合のブレード102の図示は省略する)。または、筐体上側および筐体下側にポンプ室21aの伸縮による冷却液輸送機構をそれぞれ設けてもよい(この場合のブレード102の図示は省略する)。
As another example, a coolant transport mechanism by expansion and contraction of the
ここで、冷却に用いる消費電力量は、スクリューシャフト34による冷却液輸送機構を2つ設けた場合が最も小さくなる。また、スクリューシャフト34による冷却液輸送機構とポンプ室21aの伸縮による冷却液輸送機構とを組み合わせた場合には、スクリューシャフト34による冷却液輸送機構を2つ設けた場合と比べて、消費電力量はやや大きくなる。また、ポンプ室21aの伸縮による冷却液輸送機構を2つ設けた場合には、スクリューシャフト34による冷却液輸送機構とポンプ室21aの伸縮による冷却液輸送機構とを組み合わせた場合と比べて、消費電力量はやや大きくなる。
Here, the amount of power consumption used for cooling is the smallest when two coolant transport mechanisms by the
(2)上記実施形態では、ブレードサーバ100のブレード102に電子機器の冷却装置を実装した例を説明したが、上記の電子機器の冷却装置は、他の電子機器(一例として、UNIX(登録商標)サーバ等の据置型コンピュータなど)の構成にも広く適用可能である。また、回路基板が実装される前の電子機器の筐体に、上記の電子機器の冷却装置を組み込んだ状態で流通させる場合も、一つの実施形態として有効である。
(2) In the above embodiment, the example in which the electronic device cooling device is mounted on the
(3)上記実施形態では、第1駆動部25において、第2回転軸33とスクリューシャフト34とをマグネットカップリング35で連結する例を説明した。しかし、上記実施形態の別例として、冷却液流路22の壁にシール軸受を配置するとともに、シール軸受にスクリューシャフト34の一端を挿通させて、冷却液流路22の壁をスクリューシャフト34が貫通する構成としてもよい。
(3) In the above-described embodiment, the example in which the
(4)上記実施形態では、第1駆動部25において、回転羽根34aが螺旋状に形成されたスクリューシャフト34を回転させて冷却液を輸送する例を説明した。しかし、上記実施形態の別例として、例えば、渦巻きポンプの羽根やギヤポンプのギアを空冷ファン13の回転力で回転させる構成を採用してもよい。
(4) In the above-described embodiment, the example in which the
(5)第2駆動部26の構成は上記実施形態の例に限定されず、例えば、スライダクランク機構を用いて空冷ファン13の回転を直進運動に変換してもよい。
(5) The structure of the
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。 From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. It is intended that the scope of the claims extend to the features and advantages of the embodiments as described above without departing from the spirit and scope of the right. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and modifications, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to use appropriate improvements and equivalents within the scope disclosed in.
11…ハードディスク装置;12…基板;13…空冷ファン;13a…両軸モータ;14…筐体;14a,14b…開口;15…I/Oコントローラハブ;16…メモリコントローラハブ;17…メモリ;18…CPU;19…電源コネクタ;20…電力供給線;21…冷却液流路;21a…ポンプ室;22…クーリングプレート;23…ラジエータ;24…冷却液タンク;25…第1駆動部;26…第2駆動部;31,41…シャフト;32…第1回転軸;33…第2回転軸;34…スクリューシャフト;34a…回転羽根;35…マグネットカップリング;35a…磁石;36…軸受;42…カム付シャフト;42a…カム;31a,32a,32b,33a,41a,42b…傘歯車;51…第1逆止弁;52…第2逆止弁;51a,52a…弁座;51b,52b…ボール;51c,52c…ストッパ;100…ブレードサーバ;101…シャーシ;102,102a…ブレード;103…電源ユニット;104…コネクタボード
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発熱部品を冷却する冷却液が流れる冷却液流路と、
前記空冷ファンの動力を用いて、前記冷却液流路の前記冷却液を輸送する駆動部と、
を備える冷却装置。 An air-cooling fan that cools the heat-generating parts of the electronic device,
A coolant flow path through which a coolant for cooling the heat generating component flows;
Using the power of the air cooling fan, a drive unit for transporting the coolant in the coolant channel;
A cooling device comprising:
前記駆動部は、
前記空冷ファンの回転を伝達する継手と、
前記冷却液流路内に配置されるとともに、前記継手を介して伝達された前記空冷ファンの回転力で回転して前記冷却液を輸送する回転羽根と、
を含む冷却装置。 The cooling device according to claim 1, wherein
The drive unit is
A joint for transmitting rotation of the air cooling fan;
A rotating blade arranged in the coolant flow path and rotated by the rotational force of the air cooling fan transmitted through the joint to transport the coolant;
Including cooling system.
前記継手は、非接触継手であることを特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 2, wherein
The cooling device according to claim 1, wherein the joint is a non-contact joint.
前記冷却液流路には、伸縮可能なポンプ室が形成され、
前記駆動部は、前記空冷ファンの回転により前記ポンプ室を伸縮させて前記冷却液を輸送する電子機器の冷却装置。 In the cooling device of the electronic device of any one of Claims 1-3,
The cooling fluid passage is formed with an extendable pump chamber,
The drive unit is a cooling device for an electronic device that transports the coolant by expanding and contracting the pump chamber by rotation of the air cooling fan.
前記発熱部品を冷却する空冷ファンと、
前記発熱部品を冷却する冷却液が流れる冷却液流路と、
前記空冷ファンの動力を用いて、前記冷却液流路の前記冷却液を輸送する駆動部と、
を備える電子機器。 Heat-generating parts,
An air cooling fan for cooling the heat generating component;
A coolant flow path through which a coolant for cooling the heat generating component flows;
Using the power of the air cooling fan, a drive unit for transporting the coolant in the coolant channel;
Electronic equipment comprising.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150138722A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-21 | International Business Machines Corporation | Closed loop liquid cooling system for electronic packages |
CN113301775A (en) * | 2021-04-20 | 2021-08-24 | 南昌工程学院 | Heat radiator for high-power electronic power device |
CN113923936A (en) * | 2021-08-30 | 2022-01-11 | 陈永忠 | Power electronic module and power electronic component packaging substrate |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4844434B1 (en) * | 1967-11-28 | 1973-12-25 | ||
JPH06266474A (en) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | Electronic apparatus equipment and lap top electronic apparatus equipment |
JP2001320187A (en) * | 2000-02-29 | 2001-11-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid type cooler for electronic part |
JP2006196714A (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Mitsumi Electric Co Ltd | Cooler for electronic component |
-
2010
- 2010-04-08 JP JP2010089419A patent/JP2011222692A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4844434B1 (en) * | 1967-11-28 | 1973-12-25 | ||
JPH06266474A (en) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | Electronic apparatus equipment and lap top electronic apparatus equipment |
JP2001320187A (en) * | 2000-02-29 | 2001-11-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid type cooler for electronic part |
JP2006196714A (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Mitsumi Electric Co Ltd | Cooler for electronic component |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150138722A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-21 | International Business Machines Corporation | Closed loop liquid cooling system for electronic packages |
US9301421B2 (en) | 2013-11-21 | 2016-03-29 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Closed loop liquid cooling system for electronic packages |
CN113301775A (en) * | 2021-04-20 | 2021-08-24 | 南昌工程学院 | Heat radiator for high-power electronic power device |
CN113923936A (en) * | 2021-08-30 | 2022-01-11 | 陈永忠 | Power electronic module and power electronic component packaging substrate |
CN113923936B (en) * | 2021-08-30 | 2023-08-25 | 国网安徽省电力有限公司枞阳县供电公司 | Power electronic module and power electronic component packaging substrate |
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