JP2012054498A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子機器内部の冷却機構を少数の部品で簡単かつ小型に構成し、液漏れのおそれを解消し、既存機器への適用を容易にする。
【解決手段】 サーバ１の発熱部３に奪熱部材１２を装着し、奪熱部材１２に冷却液Ｃの流通路１４を形成する。流通路１４の上流端１６を給液配管１７でポンプ１３に接続し、流通路１４の下流端１８を排液配管１９で排出口２０に接続する。ポンプ１３および排出口２０をベース２１上に設置し、ベース２１を筺体２の背面２aに分解可能に取り付ける。コントローラは、奪熱部材１２に設けた温度センサ１５の出力が閾値を超えたときに、ポンプ１３を駆動し、サーバ１に既設の空冷ファン４を停止する制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器の筺体内部に設置された発熱部を冷却液によって冷却する装置に関する。

従来、キャビネットラックに収納されるサーバに液冷方式の冷却装置を装備した技術が知られている。例えば、特許文献１に記載された冷却装置は、図３に示すように、サーバ５１のＣＰＵ５２にジャケット５３を被せ、冷却液Ｃをポンプ５４により供給配管５５を介してジャケット５３に供給し、ＣＰＵ５２を冷却した後に、戻し配管５６を通してラジエータ５７に戻し、筺体５８の内部で循環させるように構成されている。

特開２００７−１０２１１号公報

しかし、従来の冷却装置によると、冷却液Ｃを筺体５８の内部で循環させているので、ポンプ５４やラジエータ５７がサーバ５１内に大きなスペースを占有するばかりでなく、筺体５８内部における冷却液Ｃの循環通路も長くなり、配管部品の接続箇所が増え、液漏れの可能性が高まるという問題点があった。また、既存のサーバでは、筺体５８内に冷却機器を増設できないため、冷却機能を追加したり、冷却方式を空冷から液冷に変更したりするなどの、改修作業が困難であった。

そこで、本発明の目的は、筺体内部の冷却機構を少数の部品で簡単かつ小型に構成し、液漏れのおそれを解消できるとともに、既存機器に容易に適用できる電子機器冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、電子機器の筺体内部に設置された発熱部を冷却液により冷却する装置において、冷却液が流通する奪熱部材を発熱部に装着し、冷却液を給送するポンプおよび冷却液を排出する排出口を筺体の外面に設置し、ポンプを給液配管で奪熱部材に接続し、奪熱部材を排液配管で排出口に接続したことを特徴とする。

また、本発明の冷却装置は、既存の電子機器を容易に改修できるように、ポンプおよび排出口を共通のベース上に設置し、このベースを電子機器の筺体外面に分解可能に取り付けたことを特徴とする。

より好ましくは、発熱部を送風により冷却する空冷ファン等の送風器を備えた電子機器において、ポンプおよび送風器を制御するコントローラを備え、ポンプによる冷却液の給送量と送風器による冷気の送風量とを協調制御することができる。また、ポンプおよび送風器を、冷却液と冷気が電子機器の筺体内部で熱交換可能となる位置に配設するのが望ましい。

本発明の冷却装置によれば、冷却液を筺体の外部から内部の発熱部に供給し、発熱部から筺体の外部に排出するので、筺体内部の冷却機構を少数の部品で簡単かつ短小に構成し、液漏れのおそれを解消できるとともに、既存機器への適用が容易になるという効果がある。

本発明の一実施形態を示すサーバ冷却装置の斜視図である。 図１の冷却装置を装備したサーバのラック収納形態を示す斜視図である。 従来の冷却装置を示すサーバの要部斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、電子機器としてのサーバ１は、筺体２の内部にＣＰＵやＬＳＩ等の発熱部３と、発熱部３を送風により冷却する送風器としての空冷ファン４と、メモリや電源ユニットを含む各種の電子部品５とを装備している。サーバ冷却装置１１は、筺体２の内部で発熱部３の熱を奪う奪熱部材１２と、筺体２の外部から冷却液Ｃを奪熱部材１２に給送するポンプ１３とを備えている。そして、空冷ファン４とポンプ１３が、筺体２の内部において、冷却液と冷気の熱交換が可能な位置に配設されている。

奪熱部材１２は、銅、アルミニウム等の高伝熱性材料で成形され、発熱部３に着脱可能に装着されている。奪熱部材１２の内部には冷却液Ｃの流通路１４が蛇行状に形成され、奪熱部材１２の外面に発熱部３の温度を検出する温度センサ１５が取り付けられている。流通路１４の上流端１６は給液配管１７によりポンプ１３の吐出口（図示略）に接続され、流通路１４の下流端１８が排液配管１９によって排出口２０に接続されている。

ポンプ１３および排出口２０はベース２１の上に設置され、ベース２１が筺体２の背面２aに分解可能に取り付けられている。ポンプ１３の吸込口（図示略）は逆止弁２２を介して冷却液Ｃの供給側外部配管２３に接続され、排出口２０が冷却液Ｃの回収側外部配管２４に接続されている。そして、外部配管２３，２４の先端にプラグ２５が設けられ、サーバラック３１（図２参照）のダクト３２，３３にワンタッチで着脱される。なお、ベース２１を筺体２の前面または側面に取り付けてもよい。

図２に示すように、サーバラック３１の内部には、複数台のサーバ１が規定の間隔をあけて格納され、サーバ１の背面側に供給ダクト３２と回収ダクト３３が立設されている。供給ダクト３２の入口３４は循環ポンプ３５に接続され、回収ダクト３３の出口３６がタンク３７に接続されている。タンク３７には熱交換器３８が付設され、熱交換後の低温冷却液Ｃが循環ポンプ３５により供給ダクト３２を介して各サーバ１に供給され、サーバ１を通過した高温冷却液Ｃが回収ダクト３３を介してタンク３７に還流する。

サーバラック３１の最上部にはコントローラ４１が設置されている。コントローラ４１の背面には、各サーバ１の温度センサ１５から発熱部３の温度情報を入力する入力端子４２と、空冷ファン４およびポンプ１３に制御信号を出力する出力端子４３と、データセンターの集中管理コンピュータ（図示略）に接続されるネットワーク端子４４とが設けられている。なお、データセンターでは、複数基のサーバラック３１がタンク３７を個別に装備してもよく、一台のタンク３７を共用してもよい。

上記構成のサーバラック３１では、コントローラ４１が、常時、温度センサ１５からの信号に基づいて、すべてのサーバ１の温度状態を監視している。温度センサ１５の出力が閾値を超えると、コントローラ４１はそのサーバ１において、ポンプ１３を駆動し、空冷ファン４を停止または回転数を落とす制御を行う。そして、ポンプ１３の駆動により、冷却液Ｃが筺体２の外部から給液配管１７を通って筺体２内部の奪熱部材１２に供給され、発熱部３を冷却した後に、排液配管１９を通って排出口２０より筺体２の外部に排出される。

なお、発熱部３を短時間に冷却する必要がある場合は、空冷ファン４とポンプ１３を同時に動作させ、奪熱部材１２での熱交換によって作り出した冷気を筺体２内部で循環し、液冷と空冷の相乗効果を得る。また、奪熱部材１２の上面に、空冷ファン４からの送風を受ける冷却フィンを設けて、奪熱部材１２における熱交換効率をより一層高めることも可能である。さらに、筺体２の適所に送風口を設け、送風口を筺体外部のブロアまたはコンプレッサー等の外部送風器に接続し、外部からの冷気を筺体２の送風口より奪熱部材１２上の冷却フィンに向けて送るように構成してもよい。この場合、空冷ファン４と外部送風器を併用してもよく、外部送風器を単独で使用してもよい。

したがって、この実施形態のサーバ冷却装置１１によれば、筺体２内部の冷却機構を奪熱部材１２、給液配管１７、排液配管１９の３部品で簡単かつ小型に構成できる。このため、筺体２内部の冷却液通路を短縮し、冷却液Ｃの漏れによる電子部品の破損を未然に防止でき、既存サーバへの後付けや改造を容易に行うことができる。また、発熱部３の温度が閾値を超えたサーバ１のみポンプ１３を駆動するので、特に、大規模データセンターにおいて電力利用効率を高め、節電効果を上げることができ、しかも、ポンプ１３と空冷ファン４の協調制御によって発熱温度に合わせた木目細やかな冷却を行うことができる。

なお、本発明の冷却装置は、サーバに限定されるものではなく、サーバ機能を備えないコンピュータ、例えば、パーソナルコンピュータやデータベース用コンピュータなど、発熱部の冷却を必要とする各種電子機器に適用することができる。また、ラック３１およびタンク３７は、図２に示す構成に限定されず、電子機器の種類や台数に応じて任意に変更することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。

１ サーバ
２ 筺体
３ 発熱部
４ 空冷ファン
１１ サーバ冷却装置
１２ 奪熱部材
１３ ポンプ
１５ 温度センサ
１７ 給液配管
１９ 排液配管
２０ 排出口
２１ ベース
４１ コントローラ

Claims (4)

1. 電子機器の筺体内部に設置された発熱部を冷却液により冷却する装置において、
   冷却液が流通する奪熱部材を前記発熱部に装着し、冷却液を給送するポンプおよび冷却液を排出する排出口を前記筺体の外面に設置し、ポンプを給液配管で奪熱部材に接続し、奪熱部材を排液配管で排出口に接続したことを特徴とする電子機器冷却装置。
2. 前記ポンプおよび排出口を共通のベース上に設置し、ベースを筺体の外面に分解可能に取り付けた請求項１記載の電子機器冷却装置。
3. 前記発熱部を送風により冷却する送風器と、前記ポンプおよび送風器を制御するコントローラを備え、ポンプによる冷却液の給送量と送風器による冷気の送風量とを協調制御する請求項１又は２記載の電子機器冷却装置。
4. 前記ポンプおよび送風器を、冷却液と冷気が電子機器の筺体内部で熱交換可能となる位置に配設した請求項３記載の電子機器冷却装置。

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