JP2016057902A - Server cooling system and cooling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器の冷却技術に係り、特に多数のサーバが収容されているサーバ室において、サーバが過熱状態とならないようにサーバを直接冷却することができるサーバ冷却システム及びその冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling technique for an electronic device, and more particularly, to a server cooling system and a cooling method thereof that can directly cool a server so that the server is not overheated in a server room in which a large number of servers are accommodated.
多数のサーバ５１を収容するサーバ室５２では、サーバ５１の発熱量が大きくなり過熱状態になると不具合が生じるおそれがある。そこで、サーバ室５２において、図１１に示すように、個々のサーバ５１にはその熱気をモータ５３駆動によるサーバファン５４を用いて、サーバラック５５の上方に排気している。この排気された熱気は、冷却した気流による強制対流によって冷却している。グレーの矢印は熱交換後の暖かい空気を示す。室外機と室内機とから成る冷凍機５６を設置して室内の温度を調整して機器の温度が上昇しないようにしている。このように、冷凍機５６で冷却しているのはサーバ５１そのものではなく、サーバ室５２の室内の空気である。 In the server room 52 that accommodates a large number of servers 51, the amount of heat generated by the server 51 becomes large, and there is a possibility that a malfunction may occur. Therefore, in the server room 52, as shown in FIG. 11, the hot air is exhausted above the server rack 55 by using the server fan 54 driven by the motor 53 in each server 51. The exhausted hot air is cooled by forced convection by the cooled airflow. Gray arrows indicate warm air after heat exchange. A refrigerator 56 comprising an outdoor unit and an indoor unit is installed to adjust the indoor temperature so that the temperature of the device does not rise. Thus, what is cooled by the refrigerator 56 is not the server 51 itself but the air in the server room 52.
更に、サーバ室５２は一般にケーブルを配線するために二重床構造となっており、冷凍機５６の冷気をこの床下を風道５７として利用し、上部から吸い込み床面５８からサーバ５１が配置してあるサーバラック５５に向けて、冷気を噴出して温度調整している。 Further, the server room 52 generally has a double floor structure for wiring cables. The cold air of the refrigerator 56 is used as an air passage 57 under the floor, and the server 51 is arranged from the floor 58 by sucking in from the upper part. The temperature is adjusted by blowing cool air toward the server rack 55.
このようにサーバ５１を収容しているサーバラック５５の列に効率的に冷気を供給する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１の特開２０１０−１６４２１８号公報「サーバーマシン室の空調方式」のように、サーバーマシン室の天井面上に空調給気通路を形成し、床面下に空調還気通路を形成する。サーバーラック列間の空間を１つおきに、空調給気される列から成るコールドアイルと熱排気される列から成るホットアイルとに設定する。コールドアイルの天井面に空調吹出口を設けて空調給気通路とサーバーマシン室とを連通させ、さらにホットアイルの床面に排気吸込口を設けてサーバーマシン室と空調還気通路とを連通させる。空調機からの冷気を空調給気通路へと送り込み、空調吹出口を通じてコールドアイルに冷気を送り込み、サーバーラックとの熱交換後の暖気をホットアイルから排気吸込口を通じて床下の空調還気通路へと送り出すサーバーマシン室の空調方式が提案されている。 Various techniques for efficiently supplying cold air to the rows of server racks 55 that accommodate the servers 51 have been proposed. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-164218, “Air-conditioning method for server machine room”, an air-conditioning air supply passage is formed on the ceiling surface of the server machine room, and an air-conditioning return air passage is provided below the floor surface. Form. Every other space between the server rack rows is set to a cold aisle consisting of air-conditioned air supply rows and a hot aisle consisting of heat exhausted rows. An air conditioning outlet is provided on the ceiling of the cold aisle to allow communication between the air conditioning supply passage and the server machine room, and an exhaust suction port is provided on the floor of the hot aisle to allow communication between the server machine room and the air conditioning return passage. . Cool air from the air conditioner is sent to the air conditioning air supply passage, cold air is sent to the cold aisle through the air conditioning outlet, and the warm air after heat exchange with the server rack is transferred from the hot aisle to the air conditioning return air passage below the floor through the exhaust suction port. An air conditioning system for the server machine room to send out has been proposed.
しかし、従来のサーバ室５２の室内全体を冷却する方法は、冷却した気流による強制対流によって行っているため、冷凍機５６による冷却はサーバ５１そのものではなく、室内の空気である。このような冷却方法は、熱容量が大きいので冷やしにくく、また熱伝達率が小さい空気を冷却するためにエネルギー効率が悪いという問題を有していた。 However, since the conventional method for cooling the entire room of the server room 52 is performed by forced convection by the cooled airflow, the cooling by the refrigerator 56 is not the server 51 itself but the room air. Such a cooling method has a problem that it is difficult to cool because of its large heat capacity, and energy efficiency is low because air that has a low heat transfer coefficient is cooled.
また、このサーバ室５２内を冷却する方法は、この冷却された空気がサーバ室５２の壁面に接触することで、外壁温度との大きな温度差により、図１１のサーバ室５２の周囲の広い面積の壁面から外部の熱（グレーの矢印で示す）が流入しやすいという問題を有していた。しかも、サーバ室５２内で空気を循環させるため循環ファン５９が必要であり、余計なエネルギーが必要であり、騒音が大きいという問題も有していた。
更に、図１１に示すように、サーバ室５２の室温が低くなるので、サーバ室５２の室内で作業する際に、作業者に過度の負担がかかり、健康障害の危険があるという問題を有していた。
The server room 52 is cooled by contacting the wall of the server room 52 with the cooled air so that a large area around the server room 52 in FIG. There was a problem that external heat (shown by a gray arrow) was likely to flow in from the wall surface. In addition, the circulation fan 59 is required to circulate the air in the server room 52, and there is a problem that extra energy is required and noise is high.
Furthermore, as shown in FIG. 11, since the room temperature of the server room 52 is lowered, there is a problem in that an excessive burden is imposed on the worker when working in the room of the server room 52 and there is a risk of health problems. It was.
本発明の発明者は、サーバ室の室内の空気を冷却し、その冷却した空気をサーバのＣＰＵ、ハードディスク等の電子回路に送風して基板を冷却し、電子回路の熱は室内の空気を経由して空調によって排気する方法は効率が悪いと考えた。そこで、熱源であるサーバ５１の電子回路の発熱部分を直接冷却することに着目した。サーバ５１を直接冷却することにより、無駄にサーバ室を冷やしすぎないので、冷却する熱量を減少させることが可能であると考えた。 The inventor of the present invention cools the indoor air of the server room, blows the cooled air to an electronic circuit such as a CPU and hard disk of the server, and cools the substrate, and the heat of the electronic circuit passes through the indoor air. The method of exhausting by air conditioning was considered inefficient. Therefore, attention was paid to directly cooling the heat generation part of the electronic circuit of the server 51 which is a heat source. By directly cooling the server 51, the server room is not excessively cooled, so the amount of heat to be cooled can be reduced.
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、サーバの発熱部分を直接冷却することで冷却効率を高めることができるサーバ冷却システム及びその冷却方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a server cooling system and a cooling method therefor that can improve the cooling efficiency by directly cooling the heat generating portion of the server.
本発明の冷却システムは、サーバ室（７）において複数配列されているサーバ（１）を冷却するサーバ冷却システムであって、各サーバ（１）の発熱部（４）に、その熱を吸熱するために一端が取り付けられた、高温の熱から低温の熱へ熱移動させる機能を有するヒートパイプ（５）と、前記サーバ（１）により加熱された空気を外部へ排出する、前記サーバ室（７）に設けられた排気通路（８，２９）と、前記排気通路（８，２９）内に設けられた、前記ヒートパイプ（５）の他端が取り付けられた冷却フィン（６）と、を備え、前記サーバ（１）の発熱部（４）の熱を前記ヒートパイプ（５）で吸熱し、該ヒートパイプ（５）で前記冷却フィン（６）まで移動させ、該冷却フィン（６）を排気通路（８，２９）内で冷却して前記サーバ室（７）外にその熱交換した空気を排気して放熱する構成にした、ことを特徴とする。 The cooling system of the present invention is a server cooling system for cooling a plurality of servers (1) arranged in a server room (7), and absorbs the heat to the heat generating part (4) of each server (1). One end of the heat pipe (5) having a function of transferring heat from high temperature heat to low temperature heat, and the server room (7) for discharging the air heated by the server (1) to the outside ) Provided in the exhaust passage (8, 29) and a cooling fin (6) to which the other end of the heat pipe (5) is attached. The heat of the heat generating part (4) of the server (1) is absorbed by the heat pipe (5), moved to the cooling fin (6) by the heat pipe (5), and the cooling fin (6) is exhausted. The server room is cooled in the passage (8, 29). 7) and the structure of heat dissipation by exhausting air which has the heat exchanger to the outside, characterized in that.
前記サーバ（１）の発熱部（４）に伝熱プレート（２３）を張り付け、該伝熱プレート（２３）に前記ヒートパイプ（５）を取り付けることができる。
前記サーバ（１）の発熱部（４）に隣接してルーバー（２５）を配置し、このルーバー（２５）にヒートパイプ（５）を取り付け、該ルーバー（２５）を冷却する送風ファン（２６）を備えることができる。
A heat transfer plate (23) can be attached to the heat generating part (4) of the server (1), and the heat pipe (5) can be attached to the heat transfer plate (23).
A louver (25) is disposed adjacent to the heat generating part (4) of the server (1), a heat pipe (5) is attached to the louver (25), and a blower fan (26) for cooling the louver (25). Can be provided.
前記サーバ（１）は、断熱性を有するサーバラック（１１）に収容したものが好ましい。 The server (1) is preferably housed in a server rack (11) having heat insulation properties.
前記排気通路（８）は、前記サーバ室（７）において各サーバ（１）の天井（９）内に設けられたダクトである。
前記排気通路（２９）は、前記サーバ室（７）の床下に設けられた二重床構造の風道（２８）である。
The exhaust passage (8) is a duct provided in the ceiling (9) of each server (1) in the server room (7).
The exhaust passage (29) is a double-floor structure air passage (28) provided under the floor of the server room (7).
本発明の冷却方法は、サーバ室（７）において各サーバ（１）から生じる熱を冷却するサーバ冷却方法であって、各サーバ（１）の発熱部（４）で生じる熱を、高温部から低温部へ熱移動させる機能を有するヒートパイプ（５）で吸熱し、この吸熱した熱を、前記ヒートパイプ（５）で前記サーバ室（７）の天井又は二重床構造に設けられた排気通路（８，２９）内に備えられた冷却フィン（６）に移動させ、 前記排気通路（８，２９）内において前記冷却フィン（６）を冷却し、熱交換した空気を外部へ排気することにより、各サーバ（１）を集中的に冷却する、ことを特徴とする。 The cooling method of the present invention is a server cooling method for cooling the heat generated from each server (1) in the server room (7), and the heat generated in the heat generating part (4) of each server (1) is transferred from the high temperature part. The heat pipe (5) having a function of transferring heat to the low temperature part absorbs heat, and the absorbed heat is exhausted in the ceiling or double floor structure of the server room (7) by the heat pipe (5). (8, 29) by moving to the cooling fin (6), cooling the cooling fin (6) in the exhaust passage (8, 29), and exhausting the heat exchanged air to the outside Each server (1) is cooled intensively.
前記サーバ（１）の発熱部（４）の熱は、伝熱プレート（２３）を用いて熱伝導方式により前記ヒートパイプ（５）に伝熱することができる。
前記サーバ（１）の発熱部（４）の熱は、ルーバー（２５）を用いて強制対流方式により前記ヒートパイプ（５）に伝熱することができる。
The heat of the heat generating part (4) of the server (1) can be transferred to the heat pipe (5) by a heat conduction method using a heat transfer plate (23).
The heat of the heat generating part (4) of the server (1) can be transferred to the heat pipe (5) by a forced convection method using a louver (25).
前記排気通路（８，２９）内の冷却フィン（６）は、該排気通路（８，２９）に外気を導入して冷却する。
または、前記排気通路（８，２９）内の冷却フィン（６）は、該排気通路（８，２９）に冷凍機（２７）で冷却した空気を送風して冷却する。
The cooling fin (6) in the exhaust passage (8, 29) introduces outside air into the exhaust passage (8, 29) and cools it.
Alternatively, the cooling fin (6) in the exhaust passage (8, 29) blows and cools the air cooled by the refrigerator (27) through the exhaust passage (8, 29).
本発明の冷却システムでは、サーバ（１）から生じる高温の熱を高温状態のままでヒートパイプ（５）に直接伝熱させ、このヒートパイプ（５）によりその高温の熱を冷却フィン（６）まで熱移動させ、この冷却フィン（６）により熱交換して放熱する。サーバ（１）を集中的に冷却するためサーバ室（７）全体は低温にならない。サーバ室（７）の室内の空気を冷やす必要がないため、外部からサーバ室（７）への熱流入も最小限となり、省エネルギー性に優れている。サーバ室（７）内は室温が冷えすぎることがないので、通常のオフィスと同様に作業することができる。 In the cooling system of the present invention, high-temperature heat generated from the server (1) is directly transferred to the heat pipe (5) in a high-temperature state, and the high-temperature heat is transferred to the cooling fin (6) by the heat pipe (5). The heat is transferred to the heat sink and heat is exchanged by the cooling fin (6) to dissipate heat. Since the server (1) is cooled intensively, the entire server room (7) does not become cold. Since it is not necessary to cool the air in the server room (7), heat flow from the outside to the server room (7) is minimized, and energy saving is excellent. Since the room temperature in the server room (7) is not too cold, the server room (7) can be operated in the same manner as a normal office.
冷却フィン（６）の熱交換は、排出通路（８，２９）内において行うので、送風ファン（２６）は基本的には冷凍機（２７）と排出通路（８，２９）内のみに必要で、サーバラック（１１）毎には不要になるので、省エネルギーと騒音の低減になる。 Since the heat exchange of the cooling fin (6) is performed in the discharge passage (8, 29), the blower fan (26) is basically required only in the refrigerator (27) and the discharge passage (8, 29). Since it becomes unnecessary for each server rack (11), energy saving and noise reduction are achieved.
本発明の冷却方法では、外気温が高いときには冷却フィン（６）は冷凍機（２７）を用いて冷却し、送風ファン（２６）で室外に放熱する。
外気温が高温にならないときには、冷凍機（２７）を稼働させずに外気だけで冷却フィン（６）を十分冷却できるため、省エネルギー性能に優れている。
In the cooling method of the present invention, when the outside air temperature is high, the cooling fin (6) is cooled using the refrigerator (27) and radiated to the outside by the blower fan (26).
When the outside air temperature does not become high, the cooling fin (6) can be sufficiently cooled only by the outside air without operating the refrigerator (27), so that the energy saving performance is excellent.
本発明のサーバ冷却システムは、高温の熱から低温の熱への熱移動させる機能を有するヒートパイプと冷却フィンを用いてサーバ室内に複数配列されているサーバを集中的に冷却するシステムである。 The server cooling system of the present invention is a system that intensively cools a plurality of servers arranged in a server room using heat pipes and cooling fins having a function of transferring heat from high temperature heat to low temperature heat.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
＜冷却システムの全体構成＞
図１は本発明の実施例１のサーバ冷却システムを示す概略説明図である。図２はサーバの一例を示す概略説明図である。
実施例１のサーバ冷却システムは、各サーバ１のＣＰＵ２やハードディスク３等の発熱部４に、その熱を吸収するために一端が取り付けられたヒートパイプ５と、このヒートパイプ５の他端が取り付けられた冷却フィン６と、この冷却フィン６の加熱された空気を外部へ排出する、サーバ室７に設けられた排気通路８と、を備えたものである。この冷却システムは、サーバ室７において複数配列されているサーバ１を集中的に冷却するシステムである。実施例１のサーバ冷却システムは、サーバ室７の天井面９の上側に排気通路８を形成したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Overall configuration of cooling system>
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram illustrating a server cooling system according to a first embodiment of this invention. FIG. 2 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of a server.
In the server cooling system of the first embodiment, a heat pipe 5 having one end attached to the heat generating part 4 such as the CPU 2 or the hard disk 3 of each server 1 to absorb the heat, and the other end of the heat pipe 5 are attached. The cooling fin 6 is provided, and an exhaust passage 8 provided in the server chamber 7 for discharging the heated air of the cooling fin 6 to the outside. This cooling system is a system that intensively cools a plurality of servers 1 arranged in the server room 7. In the server cooling system of the first embodiment, an exhaust passage 8 is formed above the ceiling surface 9 of the server room 7.
サーバ室７には、床面１０に複数のサーバラック１１が並べられている。これらのサーバラック１１の内部にサーバ１が収容されている。複数の列が相互に離れた状態で、サーバ室７の内部に配列されている。図示例では４基のサーバラック１１（サーバ１）を示しているが、これは一例であって４基に限定されないことは勿論である。また、実施例１のサーバ冷却システムでは、そのサーバ室７の構成は、天井面９の上側に排気通路８を形成したものであれば図示例の配置に限定されない。 In the server room 7, a plurality of server racks 11 are arranged on the floor 10. The server 1 is accommodated in these server racks 11. A plurality of rows are arranged inside the server room 7 in a state of being separated from each other. In the illustrated example, four server racks 11 (server 1) are shown. However, this is an example, and it is needless to say that the number is not limited to four. In the server cooling system of the first embodiment, the configuration of the server room 7 is not limited to the arrangement shown in the drawing as long as the exhaust passage 8 is formed above the ceiling surface 9.
＜サーバの構成＞
図２に示すサーバ１は、上からルーター１２、ＣＰＵ２、ルーター１２、ハードディスク３と２段のスイッチングハブ１３が備えられた構成を示している。本発明では例えば上側のルーター１２とＣＰＵ２との間に上部冷却用マウント１４が配置されている。この上部冷却用マウント１４にはヒートパイプ５の一端が接続されている。この上部冷却用マウント１４は、上側のルーター１２と共に主にＣＰＵ２を冷却する。なお、このサーバ１は一例であってこのような構成に限定されないことは勿論である。
<Server configuration>
The server 1 shown in FIG. 2 shows a configuration in which a router 12, a CPU 2, a router 12, a hard disk 3 and a two-stage switching hub 13 are provided from the top. In the present invention, for example, an upper cooling mount 14 is disposed between the upper router 12 and the CPU 2. One end of the heat pipe 5 is connected to the upper cooling mount 14. The upper cooling mount 14 mainly cools the CPU 2 together with the upper router 12. Of course, the server 1 is an example and is not limited to such a configuration.
下側のルーター１２とハードディスク３との間に下部冷却用マウント１５が配置されている。下部冷却用マウント１５にもヒートパイプ５の一端が接続されている。この下部冷却用マウント１５は、下側のルーター１２と共に主にハードディスク３を冷却する。 A lower cooling mount 15 is disposed between the lower router 12 and the hard disk 3. One end of the heat pipe 5 is also connected to the lower cooling mount 15. The lower cooling mount 15 mainly cools the hard disk 3 together with the lower router 12.
ヒートパイプ５の一端が接続される冷却用マウント１４，１５も図示例のように上部冷却用マウント１４と下部冷却用マウント１５の２か所に限定されず、１か所又は３か所以上設けることは可能である。 The cooling mounts 14 and 15 to which one end of the heat pipe 5 is connected are not limited to two places of the upper cooling mount 14 and the lower cooling mount 15 as in the illustrated example, and one or three or more places are provided. It is possible.
＜ヒートパイプの構成＞
図３はヒートパイプを示す一部省略した原理説明図である。
ヒートパイプ５は、アルミニウム又は銅等の金属製パイプ１６の内壁に毛細管構造を有するウィック１７を備え、このウィック１７の内部は中空になった密閉容器である。ヒートパイプ５には適量の水又は油等の作動液１８が真空封入されている。ヒートパイプ５の表面に熱が加えられると（図示の左側の「入熱部」）、その部分の内壁の作動液１８はその熱を潜熱として奪い、沸騰して蒸気になる。
<Configuration of heat pipe>
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the heat pipe, partially omitted.
The heat pipe 5 includes a wick 17 having a capillary structure on the inner wall of a metal pipe 16 such as aluminum or copper, and the inside of the wick 17 is a sealed container that is hollow. An appropriate amount of hydraulic fluid 18 such as water or oil is sealed in the heat pipe 5 in a vacuum. When heat is applied to the surface of the heat pipe 5 (the “heat input part” on the left side in the drawing), the working fluid 18 on the inner wall of that part takes the heat as latent heat, boils and becomes steam.
次に、この蒸気は高い圧力を持っているため密閉容器（金属製パイプ１６）内を高速で移動し（図示の左側から右側への移動）、放熱部（図示の右側）で凝縮する。ここで蒸気は潜側に配置し、熱を放出し、加えられた熱が外部に放出される。凝縮した作動液１８はウイック１７の毛細管作用により入熱部に還流する。このサイクルを繰り返し、熱を連続的に高効率に移動させることができる。本発明はこの熱移動の機能を応用したもので、ヒートパイプ５の「入熱部」をサーバ１側に配置し、ヒートパイプ５の「放熱部」を冷却フィン６側に配置した。 Next, since this vapor has a high pressure, it moves in the sealed container (metal pipe 16) at high speed (movement from the left side to the right side in the figure) and condenses in the heat radiating part (right side in the figure). Here, the steam is disposed on the latent side to release heat, and the applied heat is released to the outside. The condensed hydraulic fluid 18 is returned to the heat input portion by the capillary action of the wick 17. By repeating this cycle, heat can be continuously transferred with high efficiency. In the present invention, this heat transfer function is applied. The “heat input part” of the heat pipe 5 is arranged on the server 1 side, and the “heat radiation part” of the heat pipe 5 is arranged on the cooling fin 6 side.
ヒートパイプ５の他端が取り付けられた冷却フィン６は、サーバ室７に設けられた排気通路８内に配置される。この排気通路８から冷却フィン６の加熱された空気を外部へ排出する。このヒートパイプ５は断熱材１９で保護する。勿論、サーバ室７の室内温度の上昇を防止するためである。 The cooling fin 6 to which the other end of the heat pipe 5 is attached is disposed in an exhaust passage 8 provided in the server room 7. The air heated by the cooling fins 6 is discharged from the exhaust passage 8 to the outside. The heat pipe 5 is protected by a heat insulating material 19. Of course, this is to prevent the temperature inside the server room 7 from rising.
＜冷却フィンの構成＞
図４は冷却フィンを示し、（ａ）は拡大正面図、（ｂ）は拡大平面図である。
冷却フィン６は、図示するように、上側フィン２０と下側フィン２１とから成る。上側フィン２０には長い突起が多数形成され、伝熱面積を広げた設計になっている。下側フィン２１の突起は、上側フィン２０の突起より短めになっている。これは排気通路８内においての安定性を考慮したものである。この図示例の突起の長さに限定されるものではない。また、１個の冷却フィン６に形成される突起の本数も図示例に限定されないことは勿論である。更に熱交換率の向上を図れる形状であれば、この突起の形状も図示例に限定されない。
<Configuration of cooling fin>
FIG. 4 shows cooling fins, (a) is an enlarged front view, and (b) is an enlarged plan view.
As shown, the cooling fin 6 includes an upper fin 20 and a lower fin 21. The upper fin 20 is formed with a large number of long protrusions, and the heat transfer area is widened. The protrusion of the lower fin 21 is shorter than the protrusion of the upper fin 20. This takes into account the stability in the exhaust passage 8. It is not limited to the length of the protrusion in this illustrated example. Needless to say, the number of protrusions formed on one cooling fin 6 is not limited to the illustrated example. Further, the shape of the protrusion is not limited to the illustrated example as long as the heat exchange rate can be improved.
上側フィン２０と下側フィン２１の間にヒートパイプ５のヒートパイプアダプタ２２を介してヒートパイプ５の一端が接続されている。このヒートパイプアダプタ２２は２枚の板材を張り合わせた構成で、１枚目は上側フィン２０に取り付けられ、２枚目は下側フィン２１に取り付けられている。この板材でヒートパイプ５を着脱自在に挟む構成になっている。 One end of the heat pipe 5 is connected between the upper fin 20 and the lower fin 21 via a heat pipe adapter 22 of the heat pipe 5. The heat pipe adapter 22 has a configuration in which two plate materials are bonded together, and the first sheet is attached to the upper fin 20 and the second sheet is attached to the lower fin 21. The heat pipe 5 is detachably sandwiched between the plate materials.
＜サーバからの吸熱構造＞
図５はサーバから熱伝導方式による吸熱構造を示す拡大斜視図である。図６はサーバから強制対流方式による吸熱構造を示す拡大斜視図である。
次に、サーバ１（発熱部４）からヒートパイプ５に効率よく伝熱する吸熱構造を説明する。図４に示す吸熱構造は、サーバ１（発熱部４）に伝熱プレート２３の一端を締付具２４で張り付けるように取り付け、この伝熱プレート２３の他端にヒートパイプ５を取り付けた熱伝導方式による吸熱構造である。伝熱プレート２３は熱伝導率の高い材質のプレートである。例えば、アルミニウム、黄銅（真鍮）、ニッケル、鉄等の金属板を用いる。この伝熱プレート２３の吸熱構造によれば、個々のＣＰＵ２等に冷却ファンを設ける必要はない。
<Heat absorption structure from server>
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a heat absorption structure by a heat conduction system from the server. FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a heat absorption structure by forced convection from the server.
Next, a heat absorbing structure that efficiently transfers heat from the server 1 (heat generating unit 4) to the heat pipe 5 will be described. The heat absorption structure shown in FIG. 4 is a heat in which one end of the heat transfer plate 23 is attached to the server 1 (heat generating portion 4) with a fastener 24, and the heat pipe 5 is attached to the other end of the heat transfer plate 23. It is an endothermic structure using a conduction system. The heat transfer plate 23 is a plate made of a material having high thermal conductivity. For example, a metal plate such as aluminum, brass (brass), nickel, or iron is used. According to the heat absorption structure of the heat transfer plate 23, it is not necessary to provide a cooling fan for each CPU 2 or the like.
また、図６に示す吸熱構造は、サーバ１（発熱部４）に隣接してルーバー２５を配置し、このルーバー２５にヒートパイプ５を取り付けた強制対流方式による吸熱構造である。この吸熱構造によれば、冷却用のファンを必要とするがサーバ１（発熱部４）全体を冷却することができる。
これらのサーバ１からの吸熱構造は共にサーバラック１１のみの加工だけで良いので、汎用性の高い冷却システムになる。
Moreover, the heat absorption structure shown in FIG. 6 is a heat absorption structure by a forced convection system in which a louver 25 is disposed adjacent to the server 1 (heat generating unit 4) and a heat pipe 5 is attached to the louver 25. According to this heat absorption structure, a cooling fan is required, but the entire server 1 (heat generating unit 4) can be cooled.
Since the heat absorption structure from these servers 1 only needs to process only the server rack 11, it becomes a highly versatile cooling system.
＜冷却方法＞
本発明の冷却システムでは、サーバ１で発生した高温の熱を高温状態のままでヒートパイプ５に直接伝熱させ、このヒートパイプ５により熱移動させ、その高温の熱を冷却フィン６により熱交換して放熱することによりサーバ１を集中的に冷却する。従来のようにサーバ１全体、すなわち高熱を発しないスイッチングハブ１３、ルーター１２まで冷却していない。更にはサーバ室７全体も冷却していない。そこで、サーバ１全体、サーバ室７全体を冷却するものではないため、サーバ室７が低温にならない。
<Cooling method>
In the cooling system of the present invention, the high-temperature heat generated in the server 1 is directly transferred to the heat pipe 5 in a high-temperature state, transferred by the heat pipe 5, and the high-temperature heat is heat-exchanged by the cooling fins 6. Then, the server 1 is intensively cooled by dissipating heat. The server 1 as a whole, that is, the switching hub 13 and the router 12 that do not generate high heat are not cooled. Furthermore, the entire server room 7 is not cooled. Therefore, since the entire server 1 and the entire server room 7 are not cooled, the server room 7 does not become low temperature.
サーバ室７の室内の空気を冷やす必要がないため、外部からサーバ室７への熱流入も最小限となるため、省エネルギー性に優れている。サーバ室７内は室温が冷えすぎることがないので、通常のオフィスと同様に作業することができる。 Since it is not necessary to cool the air in the server room 7, heat inflow from the outside to the server room 7 is minimized, which is excellent in energy saving. Since the room temperature in the server room 7 is not too cold, the server room 7 can be operated in the same manner as a normal office.
冷却フィン６の熱交換は、排出通路８内において行うので、送風ファン２６は基本的には冷凍機２７と排出通路８内のみに必要で、サーバラック１１毎には不要になるので、省エネルギーと騒音の低減が達成できる。 Since the heat exchange of the cooling fin 6 is performed in the discharge passage 8, the blower fan 26 is basically required only in the refrigerator 27 and the discharge passage 8, and is unnecessary for each server rack 11. Noise reduction can be achieved.
外気温が高いときには冷却フィン６は冷凍機２７を用いて冷却し、送風ファン２６を用いて室外に放熱する。
一方、外気温が高温にならないときには、冷凍機２７を稼働させずに外気だけで冷却フィン６を十分に冷却できるため、省エネルギー性能に優れている。
When the outside air temperature is high, the cooling fin 6 is cooled using the refrigerator 27 and radiated to the outside using the blower fan 26.
On the other hand, when the outside air temperature does not become high, the cooling fins 6 can be sufficiently cooled only by the outside air without operating the refrigerator 27, so that the energy saving performance is excellent.
＜サーバ冷却システムの変形例（床下の排気通路の構成）＞
図７はサーバ冷却システムの変形例を示す概略説明図である。
サーバ冷却システムの変形例は、サーバ室７の床面１０の下側はケーブルを配線するために二重床構造になっており、この二重床構造の風道２８をそのまま排気通路２９として利用したものである。ヒートパイプ５の他端が取り付けられた冷却フィン６は、この二重床構造の排気通路２９内に配置する。実施例１と同様にこの排気通路２９から冷却フィン６の加熱された空気を外部へ排出する。
<Modification of server cooling system (configuration of exhaust passage under floor)>
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a modification of the server cooling system.
In a modified example of the server cooling system, the lower side of the floor surface 10 of the server room 7 has a double floor structure for wiring cables, and the air passage 28 of this double floor structure is used as an exhaust passage 29 as it is. It is a thing. The cooling fin 6 to which the other end of the heat pipe 5 is attached is disposed in the exhaust passage 29 having this double floor structure. In the same manner as in the first embodiment, the heated air of the cooling fin 6 is discharged from the exhaust passage 29 to the outside.
このように二重床構造の床下に排気通路２９を設け、ここに冷却フィン６を配置してサーバ１を冷却する構成では、ヒートパイプ５をサーバラック１１に添わせる形で床下に向けた構成である。そのために、サーバ室７におけるヒートパイプ５の凹凸感がなく室内を有効活用することが可能になる。 As described above, in the configuration in which the exhaust passage 29 is provided under the floor of the double floor structure and the cooling fins 6 are disposed here to cool the server 1, the heat pipe 5 is attached to the server rack 11 and directed downward. It is. Therefore, there is no unevenness of the heat pipe 5 in the server room 7, and the room can be effectively used.
図８は実施例２のサーバ冷却システムを示すサーバラックの側断面図である。図９は実施例２のサーバ冷却システムを示すサーバラックの背断面図である。図１０は実施例２のサーバの一例を示す斜視図である。
実施例２のサーバ冷却システムは、供給用冷却ダクト３０の空気を冷却ファン３１で各サーバ１のＣＰＵ２やハードディスク３等の発熱部４に送風して冷却するシステムである。このシステムは、サーバ１の発熱部４に空気を送風して冷却する冷却ファン３１と、熱交換した温熱を伝熱するルーバー２５に取り付けられたヒートパイプ５と、このヒートパイプ５の他端が取り付けられた冷却フィン３２と、この冷却フィン３２の加熱された空気を外部へ排出する排熱用冷却ダクト３３と、を備えたものである。更に、サーバラック１１自体を断熱材１９で覆い、サーバ室７に熱が籠らないようになっている。
図８、図９では吸熱構造としてルーバー２５を用いた強制対流方式を利用しているが、図５に示した熱伝導方式による吸熱構造を用いることも勿論可能である。
FIG. 8 is a side sectional view of the server rack showing the server cooling system according to the second embodiment. FIG. 9 is a back sectional view of the server rack showing the server cooling system according to the second embodiment. FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of the server according to the second embodiment.
The server cooling system according to the second embodiment is a system in which air in the supply cooling duct 30 is blown and cooled by the cooling fan 31 to the heat generating units 4 such as the CPU 2 and the hard disk 3 of each server 1. This system includes a cooling fan 31 that blows and cools air to the heat generating portion 4 of the server 1, a heat pipe 5 attached to a louver 25 that transfers heat exchanged heat, and the other end of the heat pipe 5. The cooling fin 32 is attached, and the exhaust heat cooling duct 33 that discharges the heated air of the cooling fin 32 to the outside. Furthermore, the server rack 11 itself is covered with a heat insulating material 19 so that the server room 7 is not heated.
8 and 9, the forced convection method using the louver 25 is used as the heat absorption structure, but it is of course possible to use the heat absorption structure based on the heat conduction method shown in FIG.
実施例２のサーバ冷却システムでは、サーバ１で発生した高温の熱を冷却ファン３１を用いて供給用冷却ダクト３０の空気を強制対流で冷却する。熱交換した温風熱は、ルーバー２５とヒートパイプ５を用いて冷却フィン３２から排熱用冷却ダクト３３から排気する。このサーバ冷却システムでも、サーバ１全体ではなく高熱を発するサーバ１のＣＰＵ２やハードディスク３等の発熱部４を集中的に冷却する。サーバ室７全体も冷却していないので、サーバ室７が低温にならない。 In the server cooling system of the second embodiment, the high-temperature heat generated in the server 1 is cooled by forced convection using the cooling fan 31 to cool the air in the supply cooling duct 30. The heat exchanged hot air heat is exhausted from the cooling fins 32 through the cooling fins 32 using the louvers 25 and the heat pipes 5. Even in this server cooling system, not the entire server 1 but the heat generating parts 4 such as the CPU 2 and the hard disk 3 of the server 1 that generate high heat are intensively cooled. Since the entire server room 7 is not cooled, the server room 7 is not cooled.
＜冷却フィンの構成＞
図１０は実施例２の冷却フィンを示す拡大斜視図である。
実施例２の冷却フィン３２は、伝熱板３４を複数枚上下方向に数枚間隔を開けて並べた構造になる。冷風の送風方向に伝熱板３４の長手方向に併せてヒートパイプ５を取り付ける。なお、図６に示したような、突起を設けた形式の冷却フィン６を実施例２のサーバ冷却システムに組み込むことができる。
<Configuration of cooling fin>
FIG. 10 is an enlarged perspective view showing the cooling fin of the second embodiment.
The cooling fin 32 according to the second embodiment has a structure in which a plurality of heat transfer plates 34 are arranged in the vertical direction at intervals of several sheets. The heat pipe 5 is attached in the longitudinal direction of the heat transfer plate 34 in the air blowing direction. In addition, the cooling fin 6 of the type | mold which provided the protrusion as shown in FIG. 6 can be integrated in the server cooling system of Example 2. FIG.
図示のような冷却フィン３２の伝熱板３４の面積は、ヒートパイプ５の本数に合わせる。即ち、ヒートパイプ５の本数が多いときは熱交換率を高めるために伝熱板３４の面積を広くする。逆に、ヒートパイプ５の本数が少ないときは伝熱板３４の面積を狭くするとた調整をする。 The area of the heat transfer plate 34 of the cooling fin 32 as shown is matched to the number of heat pipes 5. That is, when the number of heat pipes 5 is large, the area of the heat transfer plate 34 is increased in order to increase the heat exchange rate. Conversely, when the number of heat pipes 5 is small, adjustment is made to reduce the area of the heat transfer plate 34.
なお、本発明は、サーバ１の発熱部分４を直接冷却することで冷却効率を高めることができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention, as long as the cooling efficiency can be enhanced by directly cooling the heat generating portion 4 of the server 1. Of course.
本発明のサーバ冷却システム及びその冷却方法は、サーバ１、サーバ室７の冷却に限定されず、室内に設置された高温になりやすい発熱部がある電子装置を直接冷却するものであれば利用することができる。 The server cooling system and the cooling method thereof according to the present invention are not limited to the cooling of the server 1 and the server room 7, but can be used as long as they can directly cool an electronic device installed in a room and having a heat generating part that is likely to be hot. be able to.
１ サーバ
４ 発熱部
５ ヒートパイプ
６ 冷却フィン
７ サーバ室
８ 排気通路（天井側）
１６ 金属製パイプ
１７ ウイック
１８ 作動液
２７ 冷凍機
２９ 排気通路
1 Server 4 Heating part 5 Heat pipe 6 Cooling fin 7 Server room 8 Exhaust passage (ceiling side)
16 Metal pipe 17 Wick 18 Hydraulic fluid 27 Refrigerator 29 Exhaust passage
Claims (11)
各サーバ（１）の発熱部（４）に、その熱を吸熱するために一端が取り付けられた、高温の熱から低温の熱へ熱移動させる機能を有するヒートパイプ（５）と、
前記サーバ（１）により加熱された空気を外部へ排出する、前記サーバ室（７）に設けられた排気通路（８，２９）と、
前記排気通路（８，２９）内に設けられた、前記ヒートパイプ（５）の他端が取り付けられた冷却フィン（６）と、を備え、
前記サーバ（１）の発熱部（４）の熱を前記ヒートパイプ（５）で吸熱し、該ヒートパイプ（５）で前記冷却フィン（６）まで移動させ、該冷却フィン（６）を排気通路（８，２９）内で冷却して前記サーバ室（７）外にその熱交換した空気を排気して放熱する構成にした、ことを特徴とするサーバ冷却システム。 A server cooling system for cooling a plurality of servers (1) arranged in a server room (7),
A heat pipe (5) having one end attached to the heat generating part (4) of each server (1) and having a function of transferring heat from high-temperature heat to low-temperature heat;
An exhaust passage (8, 29) provided in the server room (7) for discharging the air heated by the server (1) to the outside;
A cooling fin (6) provided in the exhaust passage (8, 29), to which the other end of the heat pipe (5) is attached,
The heat of the heat generating part (4) of the server (1) is absorbed by the heat pipe (5), moved to the cooling fin (6) by the heat pipe (5), and the cooling fin (6) is discharged to the exhaust passage. (8, 29) A server cooling system characterized in that the heat is exchanged by exhausting the heat exchanged air outside the server room (7) after cooling in the server room (7).
各サーバ（１）の発熱部（４）で生じる熱を、高温部から低温部へ熱移動させる機能を有するヒートパイプ（５）で吸熱し、
この吸熱した熱を、前記ヒートパイプ（５）で前記サーバ室（７）の天井又は二重床構造に設けられた排気通路（８，２９）内に備えられた冷却フィン（６）に移動させ、
前記排気通路（８，２９）内において前記冷却フィン（６）を冷却し、熱交換した空気を外部へ排気することにより、各サーバ（１）を集中的に冷却する、ことを特徴とするサーバ冷却方法。 A server cooling method for cooling heat generated from each server (1) in a server room (7),
The heat generated in the heat generating part (4) of each server (1) is absorbed by the heat pipe (5) having a function of transferring heat from the high temperature part to the low temperature part,
The absorbed heat is transferred by the heat pipe (5) to the cooling fin (6) provided in the exhaust passage (8, 29) provided in the ceiling or double floor structure of the server room (7). ,
Each server (1) is cooled intensively by cooling the cooling fins (6) in the exhaust passages (8, 29) and exhausting the heat-exchanged air to the outside. Cooling method.
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