JP2012248720A - Cooling structure of electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器の冷却構造に関し、特に、電子機器の筐体外部から供給される圧縮気体を用いて、各部品から発生した熱を、熱伝達により冷却する構造に関するものである。 The present invention relates to a cooling structure for an electronic device, and more particularly to a structure for cooling heat generated from each component by heat transfer using compressed gas supplied from the outside of the casing of the electronic device.
電子機器は日々進化しており、またそのスピードは目を見張るものがある。特に近年は電子機器の高密度化、高集積化が進み、装置は小型化している。 Electronic devices are evolving day by day, and the speed is impressive. In particular, in recent years, electronic devices have been increased in density and integration, and devices have become smaller.
これに対し、CPUやDIMMなど電子機器の主要部品は、計算速度の向上や記憶容量の増加により、消費電力は増大傾向にある。さらに高性能化への要求から、これらの部品を1つの筐体の中に複数搭載することが多く見られる。 On the other hand, power consumption of main components of electronic devices such as CPU and DIMM tends to increase due to improvement in calculation speed and increase in storage capacity. Furthermore, due to the demand for higher performance, it is often seen that a plurality of these components are mounted in one casing.
これに伴い、電源出力も増加傾向にある。電源サイズと出力には密接な関係にあり、出力が増加すると電源サイズは大型化する傾向にある。しかし装置の小型化の要求により、電源は十分なスペースを確保することが困難となっている。 Along with this, the power output is also increasing. There is a close relationship between the power supply size and the output, and the power supply size tends to increase as the output increases. However, due to the demand for miniaturization of the apparatus, it is difficult to secure a sufficient space for the power source.
これらの部品を冷却するため、例えば、特開平7−162180号公報(特許文献1)などに記載されたように、装置冷却用の送風機は回転数や搭載個数の増加によって対応してきた。 In order to cool these components, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-162180 (Patent Document 1) and the like, blowers for cooling an apparatus have responded by increasing the number of rotations and the number of mounted devices.
しかしながら、回転数の増加は送風機単体の消費電力増加を招き、搭載個数の増加は装置全体での消費電力増加の要因となっている。 However, an increase in the number of rotations causes an increase in the power consumption of the blower alone, and an increase in the number of mounted devices causes an increase in the power consumption of the entire apparatus.
一方、環境への関心の高まりから、電子機器に対する低消費電力化の要望が強くなっている。また、送風機の搭載個数の増加は大きなスペースを必要とする。そのため装置小型化の流れに反することになり、高集積化を実現する上での課題にもなっている。 On the other hand, with the growing interest in the environment, there is an increasing demand for low power consumption for electronic devices. In addition, an increase in the number of fans mounted requires a large space. For this reason, it is contrary to the trend of downsizing the apparatus, which is a problem in realizing high integration.
また、電子機器の筐体の前面および背面にはUSB、LAN、VGA等の外部接続ポートやHDD、DVD、CD等のドライブが数多く配置されている。 In addition, a large number of external connection ports such as USB, LAN, and VGA and drives such as HDD, DVD, and CD are arranged on the front and back of the casing of the electronic device.
しかし、送風機を用いた電子機器の冷却では、筐体に吸気口と排気口の2種類の開口を設ける必要がある。また、それぞれの開口は発熱部品に対して対称位置に存在する場合が最も効率が良いが、同一方向にある場合は風向板によって風を導く必要があり、開口位置によって冷却性能が大きく異なってしまう。 However, in cooling an electronic device using a blower, it is necessary to provide two types of openings, an intake port and an exhaust port, in the housing. In addition, it is most efficient when each opening is located at a symmetrical position with respect to the heat generating component. .
さらに、ブレードサーバのように複数の電子機器を並列に配置し、これらを送風機によって同時に冷却する場合、送風機は稼動中の保守性を考慮し、電子機器の前面もしくは背面に送風機を搭載することが多くある。送風機搭載部分や開口部には部品を搭載することができないため、十分な冷却能力を得るために搭載部品を制限する必要が生じているという問題がある。 Furthermore, when a plurality of electronic devices are arranged in parallel like a blade server and these are simultaneously cooled by a blower, the blower may be mounted on the front or back of the electronic device in consideration of maintainability during operation. There are many. Since components cannot be mounted on the blower mounting portion or the opening, there is a problem that it is necessary to limit the mounted components in order to obtain sufficient cooling capacity.
また、送風機による冷却では電子機器内部の風の流れは、ある一定方向に流れる。この場合、上流では装置周囲温度と同等の冷却風によって発熱部品を冷却するが、下流に配置する部品では上流に配置する部品の発熱によって冷却風の温度は上昇している。そのため高発熱部品の下流に配置する部品は、それ自身の発熱量が小さい場合であっても上流の発熱部品による風温上昇の影響を受け、温度が上昇するという問題がある。 Further, in the cooling by the blower, the flow of the air inside the electronic device flows in a certain direction. In this case, the heat generating component is cooled upstream by cooling air equivalent to the ambient temperature of the apparatus, but the temperature of the cooling air rises due to the heat generated by the components arranged upstream in the components arranged downstream. Therefore, there is a problem in that the components arranged downstream of the high heat generating components are affected by the rise in the air temperature by the upstream heat generating components even when the heat generation amount of the components is small.
そこで、本発明の目的は、これらの問題を有する従来技術に対し、圧縮空気を用いることで電子機器の筐体の開口部を縮小し、さらに圧縮空気を各発熱部品へ直接導くことで風温上昇の影響を受けない冷却構造を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to reduce the opening of the casing of the electronic device by using compressed air, and further guide the compressed air directly to each heat generating component. The object is to provide a cooling structure that is not affected by the rise.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものの概要は、電子機器内部の発熱体を冷却する冷却構造であって、電子機器の筐体外部に設置された高圧空気供給源からの圧縮空気が供給され、圧縮空気を、発熱体まで導く通風管を備え、通風管により発熱体まで導かれた圧縮空気と電子機器の筐体内部の圧力差によって発生した噴流によって、発熱体の冷却を行うものである。 That is, a typical outline is a cooling structure for cooling a heating element inside an electronic device, which is supplied with compressed air from a high-pressure air supply source installed outside the casing of the electronic device, A ventilation pipe that leads to the heating element is provided, and the heating element is cooled by a jet generated by a pressure difference inside the casing of the electronic device and the compressed air guided to the heating element by the ventilation pipe.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。 The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
本発明では、圧縮空気を通風管や、通風管に接続された空気溜まりによって導き、噴流によって冷却を行うことにより、送風機を用いた冷却と比較して、同じ質量流量の空気を吸気するために必要な筐体開口部を減少することができる。 In the present invention, compressed air is guided by a ventilation tube or an air pool connected to the ventilation tube, and cooled by a jet, so that air having the same mass flow rate is sucked as compared with cooling using a blower. Necessary housing openings can be reduced.
これらの吸気口、排気口の位置に相対関係はなく、発熱部品に対し同一方向に吸気口、排気口を配置することも可能である。 There is no relative relationship between the positions of the intake and exhaust ports, and the intake and exhaust ports can be arranged in the same direction with respect to the heat generating components.
また、送風機を搭載する必要がなくなるため、新たにスペースが生まれる。筐体開口部の減少とスペースの確保により電子機器を追加することが可能となる。これにより、さらなる高密度実装が可能となり、CPUやDIMMの搭載数増加による性能向上、IO部品の搭載数増加による可用性の向上がある。 Moreover, since it is not necessary to mount a blower, a new space is created. An electronic device can be added by reducing the housing opening and securing the space. As a result, higher-density mounting becomes possible, and there is an improvement in performance due to an increase in the number of mounted CPUs and DIMMs and an improvement in availability due to an increase in the number of mounted IO components.
また、圧縮空気を各発熱部品まで導くことで、上流の発熱部品による風温上昇の影響はなく、常に周囲温度と同等の冷却風による放熱が可能となる。そのため部品配置位置による冷却性能の差はなくなり、冷却に関する部品レイアウトの制約がなくなる。 Further, by guiding the compressed air to each heat generating component, there is no influence of the air temperature rise by the upstream heat generating component, and heat can always be radiated by the cooling air equivalent to the ambient temperature. Therefore, there is no difference in the cooling performance depending on the component arrangement position, and there is no restriction on the component layout related to cooling.
また、風温上昇の影響がなくなることで冷却効率が上昇し、従来より少ない冷却風量での冷却が可能となる。 In addition, the cooling efficiency is increased by eliminating the influence of the increase in the air temperature, and cooling with a cooling air amount smaller than that in the prior art becomes possible.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
<冷却構造の構成図>
図1により、本発明の実施の形態1に係る電子機器の冷却構造について説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る電子機器の冷却構造を示す構成図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of cooling structure>
With reference to FIG. 1, a cooling structure for an electronic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram showing a cooling structure for an electronic device according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、電子機器の筐体10内に設置された基板101上に発熱体1(102)および発熱体2(104)が搭載されている。発熱体1(102)および発熱体2(104)のそれぞれには冷却性能向上のため、ヒートシンク103、105が搭載されている。
In FIG. 1, a heating element 1 (102) and a heating element 2 (104) are mounted on a
また、電子機器の冷却構造としては、電子機器の筐体10の外部に設置した高圧空気供給源110から通風管106を用いて、電子機器の筐体10の外部と接続するための端子107を通り、圧縮空気をヒートシンク103、105へ供給することにより、圧縮空気と電子機器の筐体内部の圧力差によって噴流が発生し、発熱体1(102)および発熱体2(104)の冷却を行う構造である。
In addition, as a cooling structure of the electronic device, a
<通風管の断面積および肉厚>
次に、通風管の断面積および肉厚について説明する。
<Cross-sectional area and thickness of ventilating pipe>
Next, the cross-sectional area and thickness of the ventilation pipe will be described.
電子機器の冷却に必要な通風管106の断面積は、送風機による冷却時の流量から求めることができる。ボイルの法則から、温度が一定のとき、気体の体積は圧力に反比例するため以下の式1の関係となる。
The cross-sectional area of the
PV=P’V’…(式1)
ここで、Pは状態変化前の気体の圧力[Pa]、Vは状態変化前の気体の体積[m3]、P’は状態変化後の気体の圧力[Pa]、V’は状態変化後の気体の体積[m3]を表す。ここで一般的なサーバの例として、電子機器全体での発熱量50[W]、送風機による冷却時の必要流量0.1[m3/min]とする。
PV = P′V ′ (Formula 1)
Here, P is the gas pressure [Pa] before the state change, V is the gas volume [m 3 ] before the state change, P ′ is the gas pressure [Pa] after the state change, and V ′ is after the state change. Represents the volume [m 3 ] of the gas. Here, as an example of a general server, the heat generation amount of the entire electronic device is 50 [W], and the required flow rate during cooling by the blower is 0.1 [m 3 / min].
この電子機器の冷却に0.5[MPa]の圧縮空気を用いたとすると、大気圧はほぼ0.1MPaなので、式1より、高圧空気供給源110による状態変化後の気体の体積V’は、状態変化前の気体(すなわち、大気圧の気体)の体積Vに比べ1/5でよくなり、圧縮空気の必要流量は0.02[m3/min]となる。
If compressed air of 0.5 [MPa] is used for cooling this electronic device, the atmospheric pressure is approximately 0.1 MPa, so from Equation 1, the volume V ′ of the gas after the state change by the high-pressure
そして、送風機による冷却時の開口通過風速と通風管106の風速が同じとすると、電子機器の冷却に必要な通風管106の断面積は、(送風機による冷却時の吸気部開口面積)×1/5となる。
If the air velocity passing through the opening at the time of cooling by the blower and the wind velocity of the
また、通風管106の肉厚は圧縮された圧縮空気の圧力と通風管106の材質を用いて、t=Pd/(2σa)、σa=σ/Sから求めることができる。
The thickness of the
ここで、tは通風管106の肉厚[mm]、dは通風管106の内径[mm]、σは通風管106の引張強さ[N/mm2]、Sは安全率である。ここで、通風管106の内径を20[mm]、通風管106の材質にはポリ塩化ビニル管を使用したとすると通風管106の引張強さσは、40.67[N/mm2]、安全率Sは瞬間的な圧力の上昇や振動の影響も考慮し、8とする。これらの条件から通風管106の肉厚tは0.99[mm]以上の肉厚が必要と求まる。
Here, t is the thickness [mm] of the
<高圧空気供給源>
また、高圧空気供給源として、工場内エアー配管などがある場合には、その工場内エアー配管などを電子機器に接続することで、本実施の形態の冷却構造を構築することが可能である。しかし、実際には電子機器が工場に設置されることは少なく、多くはオフィスなどの一角に部屋を設け、そこに配置される。そのような場合はエアー配管がないため、圧縮空気の供給源としてコンプレッサが新たに必要となる。
<High pressure air supply source>
Further, when there is an in-factory air pipe or the like as a high-pressure air supply source, the cooling structure of the present embodiment can be constructed by connecting the in-factory air pipe or the like to an electronic device. However, in reality, electronic devices are rarely installed in factories, and many are provided with a room in one corner such as an office. In such a case, since there is no air pipe, a compressor is newly required as a supply source of compressed air.
このコンプレッサの性能としては、先述の電子機器の例では、圧縮空気の圧力0.5[MPa]、必要流量は0.02[m3/min]であった。これを3台同時に冷却すると仮定すると、圧縮空気の圧力0.5[MPa]以上、必要流量0.06[m3/min]となる。ここで、コンプレッサに必要な性能として配管の漏れや各種バルブの圧力損失を考慮すると、圧縮空気圧力より0.2[MPa]程度高く、必要流量の1.3倍程度の性能が必要となる。 Regarding the performance of this compressor, in the example of the electronic device described above, the pressure of compressed air was 0.5 [MPa], and the required flow rate was 0.02 [m 3 / min]. Assuming that three units are cooled simultaneously, the pressure of compressed air is 0.5 [MPa] or more and the required flow rate is 0.06 [m 3 / min]. Here, considering the leakage of piping and the pressure loss of various valves as the performance required for the compressor, the performance is about 0.2 [MPa] higher than the compressed air pressure and about 1.3 times the required flow rate.
<ブレードサーバでの冷却構造>
次に、図2および図3により、本発明の実施の形態1に係る電子機器の冷却構造をブレードサーバに用いた例について説明する。図2および図3は本発明の実施の形態1に係る電子機器の冷却構造をブレードサーバに用いた例を説明するための説明図であり、図2はブレードサーバ全体を示す斜視図、図3はブレードサーバの内部を示す断面図である。
<Cooling structure in blade server>
Next, an example in which the electronic device cooling structure according to Embodiment 1 of the present invention is used in a blade server will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are explanatory views for explaining an example in which the electronic device cooling structure according to Embodiment 1 of the present invention is used in a blade server. FIG. 2 is a perspective view showing the entire blade server. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the inside of a blade server.
図2および図3に示す例では、2筐体のブレードサーバを、コンプレッサ201で発生した圧縮空気を用いて冷却を行っている。
In the example shown in FIG. 2 and FIG. 3, the two-blade blade server is cooled using the compressed air generated by the
図2および図3において、ブレードサーバは、前面にサーバブレード202を搭載し、背面には電源モジュール204、送風機モジュール205、スイッチモジュール206を搭載している。前面と背面の装置はミッドプレーン203によって電気的に接続している。
2 and 3, the blade server has a
コンプレッサ201で発生した圧縮空気は通風管106によって、それぞれのサーバブレード202へと送られている。そして、通風管106と通風管106を接続するための端子107を通り、ヒートシンク103、105を冷却する。サーバブレード202の稼動時保守の挿抜時には、電気的な接続はコネクタ301で行い、圧縮空気の供給は端子107で行っている。
The compressed air generated by the
これにより、端子107の構造として、通風管106と通風管106とが正常に接続されたときに圧縮空気が通るような構造とすれば、サーバブレード202の挿抜時においても圧縮空気が漏れることない。
Thus, if the structure of the terminal 107 is such that compressed air passes when the
さらに、この冷却構造を用いてサーバブレード202を冷却することで、圧縮空気のみでサーバブレード202の冷却することができれば、送風機モジュール205を削除することもでき、この送風機モジュール205の代わりにスイッチモジュール206を増設することも可能である。
Further, by cooling the
さらに、圧縮空気により電源モジュール204を冷却することにより、電源の小型化が可能となり、スイッチモジュール206のさらなる拡大が可能である。
Furthermore, by cooling the
(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1では高圧空気供給源110からの圧縮空気を通風管106により発熱体へ冷却風として供給するものであったのを、圧縮空気による冷却風を常に一定にするだけではなく、発熱体の温度に応じて、圧縮空気による冷却風の風量を調節するようにしたものである。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the compressed air from the high-pressure
<冷却構造の構成図>
図4により、本発明の実施の形態2に係る電子機器の冷却構造について説明する。図4は本発明の実施の形態2に係る電子機器の冷却構造を示す構成図である。
<Configuration of cooling structure>
With reference to FIG. 4, a cooling structure for an electronic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a cooling structure for an electronic device according to Embodiment 2 of the present invention.
図4において、図1に示す実施の形態1の電子機器の冷却構造との差異は、発熱体1(102)および発熱体2(104)の温度を測定する温度測定部112と、温度の監視と冷却風の流量の調節を制御する制御回路403と、冷却風の流量を調節する圧縮空気調節部であるレギュレータ404を設け、温度測定部112と制御回路403の間を発熱体温度読み取り用信号線401で接続し、制御回路403とレギュレータ404との間をレギュレータ制御用信号線402によって接続した点である。その他の構成は図1に示す実施の形態1の電子機器の冷却構造と同様である。
4 differs from the electronic device cooling structure of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a
制御回路403は温度測定部112で測定された発熱体1(102)および発熱体2(104)の温度を発熱体温度読み取り用信号線401を介して読み取り、読み取った温度に基づいて、レギュレータ404を制御し、最適な風量を供給する。
The
<温度の制御方法>
次に、図5および図6により、本発明の実施の形態2に係る電子機器の冷却構造による発熱体の温度の制御方法について説明する。図5は本発明の実施の形態2に係る電子機器の冷却構造による発熱体の温度の制御方法を示す制御ブロック図、図6は本発明の実施の形態2に係る電子機器の冷却構造による発熱体の温度の制御方法を示すフローチャートである。
<Temperature control method>
Next, referring to FIGS. 5 and 6, a method of controlling the temperature of the heating element by the electronic device cooling structure according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a control block diagram showing a method of controlling the temperature of the heating element by the electronic device cooling structure according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows the heat generation by the electronic device cooling structure according to the second embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the control method of the temperature of a body.
図5において、制御回路403に発熱体1(102)および発熱体2(104)からの温度の情報および目標温度の情報が入力され、その入力された情報に基づいて、制御回路403からは、レギュレータ404を制御するための電圧が出力され、その電圧に基づいて、レギュレータ404の開度が制御されて、発熱体1(102)および発熱体2(104)を冷却する風量が変化する。
In FIG. 5, temperature information and target temperature information from the heating element 1 (102) and the heating element 2 (104) are input to the
図6において、まず、制御回路403の電源がONとなると、発熱体1(102)の温度を読み取り(S100)、発熱体2(104)の温度を読み取る(S101)。次に、発熱体1(102)の温度と発熱体2(104)の温度を比較し、発熱体1(102)の温度が発熱体2(104)の温度以上か否かを判断する(S102)。
In FIG. 6, first, when the power supply of the
S102で発熱体1(102)の温度が発熱体2(104)の温度以上であると判断されれば、発熱体温度を発熱体1(102)の温度とし(S103)、S102で発熱体1(102)の温度が発熱体2(104)の温度以上でないと判断されれば、発熱体温度を発熱体2(104)の温度とする(S104)。 If it is determined in S102 that the temperature of the heating element 1 (102) is equal to or higher than the temperature of the heating element 2 (104), the heating element temperature is set to the temperature of the heating element 1 (102) (S103), and the heating element 1 is determined in S102. If it is determined that the temperature of (102) is not higher than the temperature of the heating element 2 (104), the heating element temperature is set as the temperature of the heating element 2 (104) (S104).
S102〜S104の処理により、制御回路403の制御に使用される発熱体温度の情報は、発熱体1(102)の温度と発熱体2(104)の温度の高い方の温度(同じ場合は、発熱体1(102)の温度)となる。
By the processing of S102 to S104, the information on the temperature of the heating element used for the control of the
そして、発熱体温度と目標温度を比較し、レギュレータ404の開度を決定する。
Then, the heating element temperature is compared with the target temperature, and the opening degree of the
まずは、目標温度が発熱体温度+10以上か否かを判断し(S105)、S105で目標温度が発熱体温度+10以上(すなわち、目標温度に対して発熱体温度が10℃以上低い場合)であると判断されれば、レギュレータ404の開度を50[%]とする(S106)。
First, it is determined whether or not the target temperature is equal to or higher than the heating element temperature +10 (S105). In S105, the target temperature is equal to or higher than the heating element temperature +10 (that is, when the heating element temperature is 10 ° C. or more lower than the target temperature). If it is determined, the opening degree of the
また、S105で目標温度が発熱体温度+10以上でないと判断されれば、目標温度が発熱体温度以上か否かを判断し(S107)、S107で目標温度が発熱体温度以上(すなわち、目標温度に対して発熱体温度が10℃未満の低さであり、かつ目標温度を超えていない場合)であると判断されれば、レギュレータ404の開度を80[%]とする(S108)。
If it is determined in S105 that the target temperature is not equal to or higher than the heating element temperature +10, it is determined whether the target temperature is equal to or higher than the heating element temperature (S107), and the target temperature is equal to or higher than the heating element temperature in S107 (that is, the target temperature). On the other hand, if it is determined that the heating element temperature is lower than 10 ° C. and does not exceed the target temperature, the opening degree of the
また、S107で目標温度が発熱体温度以上でないと判断されれば、発熱体温度が目標温度を超えてしまっているので、レギュレータ404の開度を100[%]にして、最大の冷却を行う(S109)。
If it is determined in S107 that the target temperature is not equal to or higher than the heating element temperature, the heating element temperature has exceeded the target temperature. Therefore, the degree of opening of the
S106、S108、S109でのレギュレータ404の開度の制御の後、ある程度のウエイトを取り(S110)、S100〜S109の各工程を1サイクルとして、冷却を行う電子機器などの装置が稼動している間は常にこの工程を繰り返し行う。
After controlling the opening degree of the
本実施の形態では、発熱体の温度に基づいて、圧縮空気の風量を調節するので、発熱体の冷却を適切に行うことが可能である。 In the present embodiment, since the air volume of the compressed air is adjusted based on the temperature of the heating element, the heating element can be appropriately cooled.
なお、本実施の形態では、発熱体の温度を温度測定部112で測定しているが、発熱体温度を監視する方法として、電子機器に搭載されるCPUでは自身の温度を測定し、外部に出力する機能があり、この機能を用いて発熱体温度を測定しても良い。
In the present embodiment, the temperature of the heating element is measured by the
従来型の送風機による冷却構造を用いた電子機器では、電子機器に搭載されるCPUでからの温度の情報などを監視するBMCと呼ばれる制御装置を介することで送風機の回転数制御を行っている。 In an electronic device using a cooling structure with a conventional blower, the rotational speed of the blower is controlled through a control device called BMC that monitors temperature information from a CPU mounted on the electronic device.
このCPUの機能を使用し、CPUの温度の情報を制御回路403に入力し、その温度情報に基づいて、レギュレータ404の開度を制御して、風量の調節するようにしても良い。
Using this CPU function, CPU temperature information may be input to the
(実施の形態3)
実施の形態3は、実施の形態1では高圧空気供給源110からの圧縮空気を通風管106により発熱体へ冷却風として供給するものであったのを、空気溜まりによって圧縮空気の拡散を図った冷却構造としたものである。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the compressed air from the high-pressure
<冷却構造の構成図>
図7および図8により、本発明の実施の形態3に係る電子機器の冷却構造について説明する。図7および図8は本発明の実施の形態3に係る電子機器の冷却構造を示す構成図であり、図7は斜視図、図8は側面図を示している。
<Configuration of cooling structure>
A cooling structure for an electronic device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are configuration diagrams showing a cooling structure for an electronic device according to Embodiment 3 of the present invention, where FIG. 7 is a perspective view and FIG. 8 is a side view.
図7および図8において、端子107に接続された通風管106には、圧縮空気の貯蓄部である空気溜まり509が接続されている。そして、空気溜まり509には、ヒートシンク501、502、および発熱体503〜508を冷却するための開口部510が設けられている。
In FIG. 7 and FIG. 8, the
図7および図8に示す冷却構造では、通風管106によって圧縮空気を流入し、空気溜まり509により全体に広がる。ここで空気溜まり509とは通風管106から流入する圧縮空気を一時的に蓄える部分である。
In the cooling structure shown in FIGS. 7 and 8, compressed air is introduced by the
空気溜まり509は十分な容積を確保することで、開口部510の開口位置による圧縮空気の圧力分布や、圧縮空気供給源からの流入量の増減による影響を緩和することができる。
By securing a sufficient volume of the
そしてヒートシンク501、502および発熱体503〜508の上に、空気溜まり509の開口部510が来るようにして、この開口部510から圧縮空気が噴流として各部を冷却することができる。
Then, the
本実施の形態では、開口部510が設けられた空気溜まり509を使用することにより、複数の発熱体などへの圧縮空気の供給を行うことができ、発熱体の形状に基づいた最適な開口部510とすることにより、全体の冷却を効率よく行うことが可能となる。
In this embodiment, by using the
(実施の形態4)
実施の形態4は、実施の形態3では、発熱体の1箇所に対して、1個の開口部からの圧縮空気の噴流で冷却するものであったのを、空気溜まり509の開口部を細分化して、細分化された開口部からの圧縮空気の噴流で冷却するようにしたものである。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, in the third embodiment, one place of the heating element is cooled by a jet of compressed air from one opening, and the opening of the
<冷却構造の構成図>
図9および図10により、本発明の実施の形態4に係る電子機器の冷却構造について説明する。図9および図10は本発明の実施の形態4に係る電子機器の冷却構造を示す構成図であり、図9は斜視図、図10は側面図を示している。
<Configuration of cooling structure>
A cooling structure for an electronic apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10 are configuration diagrams showing a cooling structure for an electronic device according to Embodiment 4 of the present invention, in which FIG. 9 is a perspective view and FIG. 10 is a side view.
図7および図8において、端子107に接続された通風管106には、空気溜まり509が接続されている。そして、空気溜まり509には、ヒートシンク501、502、および発熱体503〜508を冷却するための細分化された開口部511が設けられている。
7 and 8, an
図9および図10に示す冷却構造では、図7および図8に示す実施の形態3と同様に、通風管106によって圧縮空気を流入し、空気溜まり509により全体に広がる。
In the cooling structure shown in FIGS. 9 and 10, the compressed air is introduced by the
そしてヒートシンク501、502および発熱体503〜508の上に、空気溜まり509の細分化された開口部511が来るようにして、この細分化された開口部511から圧縮空気が噴流として各部を冷却することができる。
Then, the subdivided
本実施の形態では、空気溜まり509の開口部511を細分化し、細分化された開口のそれぞれの開口面積は同じで、その個数を変えることにより、発熱体ごとの圧縮空気の流量を調節している。
In this embodiment, the
この開口部511場合では、図7および図8に示す実施の形態3の開口部510と比較し、より広範囲に圧縮空気を当てることが可能である。そのため、消費電力は同じであっても面積が大きく発熱密度の小さいものや、メモリのように発熱部品が1箇所だけではなく、複数個に分かれている場合に有効である。
In the case of this
(実施の形態5)
実施の形態5は、実施の形態3において、発熱体の1箇所に対して、1個の開口部からの圧縮空気の噴流で冷却するものであったのを、大きさの異なる発熱体に対し、開口部に設けられたノズルを用いて風量の調節を行うようにしたものである。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment is different from the third embodiment in that one portion of the heating element is cooled by a jet of compressed air from one opening, but the heating element having a different size is used. The air volume is adjusted using a nozzle provided in the opening.
<冷却構造の構成図>
図11により、本発明の実施の形態5に係る電子機器の冷却構造について説明する。図11は本発明の実施の形態5に係る電子機器の冷却構造を示す構成図である。
<Configuration of cooling structure>
With reference to FIG. 11, a cooling structure for an electronic device according to Embodiment 5 of the present invention will be described. FIG. 11 is a block diagram showing a cooling structure for an electronic device according to Embodiment 5 of the present invention.
図11において、それぞれ大きさの異なるヒートシンク501、発熱体503および発熱体505に対し、ノズル601〜603で圧縮空気を当てることにより、冷却を行う構成になっている。
In FIG. 11, the
発熱体503のようにサイズが小さい場合、圧縮空気を直線的に当て、冷却を行う。例えば、オンボード電源では消費電力は3[W]程度と小さいが、面積も15[mm2]程度と小さい。その結果、発熱密度としてはCPU以上に大きくなり、ヒートシンク非搭載での冷却が難しいことがある。
When the size is small like the
また、ヒートシンク501のように大きなヒートシンクに冷却風を当てる場合、直線的に当てるとヒートシンクのサイズを有効に利用することができない。そこでノズル602のようにダイバージェント型のノズルを用いることで、大きなヒートシンクを有効活用することができる。
In addition, when the cooling air is applied to a large heat sink such as the
これと同様に発熱体505では、発熱体が複数個に分かれており、局所的な冷却では全ての発熱体を均一に冷却することは難しい。そこで、ノズル602よりさらに広範囲に冷却風を供給するノズル603が有効である。
Similarly, in the
本実施の形態では、発熱体の大きさや種類などにより、ノズルの形状を変えることにより、効率の良い冷却を行うことが可能となる。 In the present embodiment, efficient cooling can be performed by changing the shape of the nozzle depending on the size and type of the heating element.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、電子機器の冷却構造に関し、各部品から発生した熱を冷却する構造を有する電子機器やシステムなどに広く適用可能である。 The present invention relates to a cooling structure for an electronic device, and can be widely applied to electronic devices and systems having a structure for cooling heat generated from each component.
10…筐体、101…基板、102、104…発熱体、103、105…ヒートシンク、106…通風管、107…端子、201…コンプレッサ、202…サーバブレード、203…ミッドプレーン、204…電源モジュール、205…送風機モジュール、206…スイッチモジュール、301…コネクタ、401…発熱体温度読み取り用信号線、402…レギュレータ制御用信号線、403…制御回路、404…レギュレータ、501〜502…ヒートシンク、503〜508…発熱体、509…空気溜まり、510〜511…開口部、601〜603…ノズル。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電子機器の筐体外部に設置された高圧空気供給源からの圧縮空気が供給され、前記圧縮空気を、前記発熱体まで導く通風管を備え、
前記通風管により前記発熱体まで導かれた前記圧縮空気と前記電子機器の筐体内部の圧力差によって発生した噴流によって、前記発熱体の冷却を行うことを特徴とする電子機器の冷却構造。 A cooling structure for cooling a heating element inside an electronic device,
Compressed air from a high-pressure air supply source installed outside the housing of the electronic device is supplied, and includes a ventilation pipe that guides the compressed air to the heating element,
A cooling structure for an electronic device, wherein the heating element is cooled by a jet generated by a pressure difference inside the casing of the electronic device and the compressed air guided to the heating member by the ventilation pipe.
前記通風管の途中または端に設けられた圧縮空気調節部と、
前記発熱体の温度を取得し、取得した温度の情報に基づいて、前記圧縮空気調節部を制御し、前記圧縮空気の流量を前記発熱体の温度に応じた流量に調節する制御回路とを備えたことを特徴とする電子機器の冷却構造。 In the cooling structure of the electronic device according to claim 1,
A compressed air adjusting portion provided in the middle or at the end of the ventilation pipe;
A control circuit that acquires the temperature of the heating element, controls the compressed air adjusting unit based on the acquired temperature information, and adjusts the flow rate of the compressed air to a flow rate according to the temperature of the heating element; An electronic device cooling structure characterized by the above.
前記通風管に接続された前記圧縮空気の貯蔵部を備え、
前記貯蔵部に設けられた開口部から前記発熱体へ噴流を当てることを特徴とする電子機器の冷却構造。 In the cooling structure of the electronic device of Claim 1 or 2,
The compressed air storage unit connected to the ventilation pipe,
A cooling structure for an electronic device, wherein a jet is applied to the heating element from an opening provided in the storage unit.
前記開口部に前記噴流の流出方向を制御するノズルを備えたことを特徴とする電子機器の冷却構造。 The electronic device cooling structure according to claim 3,
An electronic apparatus cooling structure comprising a nozzle for controlling a flow direction of the jet at the opening.
前記電子機器は、前記電子機器の外部に設置された外部基板との電気的な接続を行うコネクタと、前記高圧空気供給源からの配管と前記通風管とを接続する端子とを備え、
前記コネクタにより前記外部基板と前記電子機器が電気的に接続されると、前記端子を介して前記圧縮空気が前記通風管に供給されることを特徴とする電子機器の冷却構造。 In the cooling structure of the electronic device of any one of Claims 1-4,
The electronic device includes a connector for electrical connection with an external board installed outside the electronic device, and a terminal for connecting a pipe from the high-pressure air supply source and the ventilation pipe,
The electronic device cooling structure according to claim 1, wherein when the external board and the electronic device are electrically connected by the connector, the compressed air is supplied to the ventilation pipe via the terminal.
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