JP2018010500A - Information processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報処理装置に関する。 The present invention relates to an information processing apparatus.
高度情報化社会の到来にともなって計算機で多量のデータが扱われるようになり、データセンター等の施設において多数の計算機(サーバ)を同一室内に設置して一括管理することが多くなっている。例えば、データセンターでは、計算機室内に多数のラック(サーバラック)を設置し、各ラックにそれぞれ複数のサーバを収納している。 With the advent of an advanced information society, a large amount of data is handled by computers, and many computers (servers) are installed in the same room and collectively managed in facilities such as data centers. For example, in a data center, a large number of racks (server racks) are installed in a computer room, and a plurality of servers are stored in each rack.
サーバ等の電子機器は、稼動にともなって熱を発生する。一般的に、電子機器には許容上限温度が設定されており、電子機器の温度が許容上限温度を超えると性能の低下や誤動作又は故障の原因となる。そのため、データセンターでは、ファン(送風機)を使用してラック内に冷気を取り込み、ラック内で発生した熱をラックの外に排出している。 Electronic devices such as servers generate heat as they operate. In general, an allowable upper limit temperature is set for an electronic device, and if the temperature of the electronic device exceeds the allowable upper limit temperature, it may cause performance degradation, malfunction, or failure. Therefore, in the data center, a fan (blower) is used to take in cool air into the rack, and heat generated in the rack is discharged out of the rack.
ところで、近年、複数(例えば、6台〜10台程度)のサーバを収納した小型のラックをオフィス内に設置して運用するミニクラウドと呼ばれるシステムが提案されている。しかし、ラック内では、サーバを冷却するために複数のファンが高速で回転しており、大きな騒音が発生する。データセンターでは、ラックが設置された場所に人が出入りすることは少ないため騒音が問題となることは少ないが、オフィスでは、人の出入りが比較的多いため騒音が大きな問題となる。 By the way, in recent years, a system called a mini cloud has been proposed in which a small rack containing a plurality of (for example, about 6 to 10) servers is installed and operated in an office. However, in the rack, a plurality of fans rotate at high speed to cool the server, and a large noise is generated. In the data center, there are few people entering and exiting the place where the rack is installed, so there is little noise, but in the office, noise is a big problem because there are relatively many people coming and going.
なお、密閉空間内に発熱部品を収納し、発熱部品で発生した熱を冷媒により密閉空間の外に輸送して排出する技術が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。 A technique has been proposed in which a heat-generating component is housed in a sealed space, and heat generated by the heat-generating component is transported out of the sealed space by a refrigerant and discharged (for example, see Patent Documents 1 and 2).
サーバで発生する騒音が室内に漏れることを抑制するために、密閉された筐体内にサーバなどの電子機器を収納することが考えられる。しかし、密閉された筐体内に電子機器を収納すると、それらの電子機器を十分に冷却することが難しくなる。 In order to suppress noise generated in the server from leaking into the room, it is conceivable to store an electronic device such as a server in a sealed housing. However, when electronic devices are stored in a sealed casing, it becomes difficult to sufficiently cool those electronic devices.
開示の技術は、電子機器を十分に冷却でき、且つ騒音が低い又は無音化した情報処理装置を提供することを目的とする。 It is an object of the disclosed technique to provide an information processing apparatus that can sufficiently cool an electronic device and has low noise or no sound.
開示の技術の一観点によれば、電子機器と、前記電子機器を収納する筐体と、前記筐体内に配置されて前記筐体内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、前記筐体内に配置されて前記電子機器から排出された熱を吸収する吸熱部と、前記筐体の外側に配置された放熱部と、前記吸熱部と前記放熱部との間に冷媒を通流させる配管とを有する情報処理装置が提供される。 According to one aspect of the disclosed technology, an electronic device, a housing that houses the electronic device, a blower that is disposed in the housing and forms a flow of air that circulates in the housing, and the housing An endothermic part that absorbs heat that is disposed and is discharged from the electronic device, a heat dissipating part that is disposed outside the housing, and a pipe that allows a refrigerant to flow between the endothermic part and the heat dissipating part. An information processing apparatus is provided.
上記一観点に係る情報処理装置によれば、騒音が低く又は無音化され、且つ電子機器を十分に冷却できる。 According to the information processing apparatus according to the above aspect, noise is reduced or silenced, and the electronic device can be sufficiently cooled.
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る情報処理装置の外観を示す斜視図、図2は同じくその情報処理装置の内部を示す横断面図である。また、図3は図2中のI−I線の位置における縦断面図、図4は図2中のII−II線の位置における縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the information processing apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of the information processing apparatus. 3 is a longitudinal sectional view taken along the line II in FIG. 2, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along the line II-II in FIG.
図1に示すように、情報処理装置10の筐体11の形状はほぼ直方体である。また、筐体11の幅方向の両側の壁には、複数のフィン(放熱板)32が配置されている。
As shown in FIG. 1, the shape of the
筐体11の上面及び側面には開口部がなく、筐体11内はほぼ密閉された空間となっている。但し、図2に示すように、筐体11の床面には、筐体11内にケーブル(電力ケーブル及び通信ケーブル等)を引き込むための穴(開口部)19が設けられている。また、筐体11の各内面には、吸音材33が取り付けられている。更に、筐体11の底面には、移動を容易にするためのキャスター34が取り付けられている。
There are no openings on the top and side surfaces of the
図2,図3に示すように、筐体11内には、4本の支柱12が垂直に配置されている。それらの支柱12には、複数(例えば、6台〜10台程度)の1U(ユニット)サーバ(以下、単に「サーバ」という)20が高さ方向に並んで支持されている。但し、支柱12の下部にはサーバ20は配置されておらず、そこはエアーが通る流路となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, four
また、筐体11内には、サーバ20から排出される熱を吸収する吸熱部13と、冷却水を貯留するタンク14と、冷却水を移送するポンプ15と、冷却水の流路を分岐する分岐部16とが設置されている。以下、説明の便宜上、図2,図3において、左側を前、右側を後とする。
Further, in the
吸熱部13はサーバ20の後方に配置されており、冷却水が通る配管(流路)13aと、配管13aに沿って配置された複数のフィン(吸熱板)13bとを有する。配管13a及びフィン13bは、例えば銅(銅合金を含む)又はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)等の熱伝導率が高い材料により形成されている。
The
タンク14は筐体11の後側の壁に取り付けられている。また、分岐部16はタンク14の上方に配置されている。分岐部16は、1つの冷却水入口と、2つの冷却水出口とを有している。
The
筐体11の幅方向の両側の壁(以下、「側壁」という)11aの外側の面には、前述したように複数のフィン32が配置されている。また、それらの側壁11a内には、図2,図4に示すように、冷却水が通る流路31が設けられている。側壁11a及びフィン32は、例えば銅(銅合金を含む)又はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)等の熱伝導率が高い材料により形成されている。本実施形態において、流路31及びフィン32を有する側壁11aは、放熱部の一例である。
As described above, the plurality of
以下、図5を参照して、吸熱部13、タンク14、ポンプ15、分岐部16、及び流路31間の接続と冷却水の流れについて説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 5, the connection between the
タンク14の下側とポンプ15の吸水口(サクション)との間は配管17aにより接続されている。また、ポンプ15の吐出口(デリバリ)と吸熱部13(配管13a)の冷却水入口との間は配管17bにより接続されており、吸熱部13の冷却水出口と分岐部16の冷却水入口との間は配管17cにより接続されている。
The lower side of the
分岐部16の2つの冷却水出口と各側壁11aの流路31の入口との間はそれぞれ配管18aにより接続されている。また、各側壁11aの流路31の出口とタンク14との間はそれぞれ配管18bにより接続されている。
The two cooling water outlets of the
タンク14内に貯留された冷却水は、ポンプ15により吸熱部13に送られる。そして、吸熱部13から排出された冷却水は、配管17cを介して分岐部16に送られる。その後、分岐部16から配管18aを介して各側壁部11aに送られ、更に配管18bを通ってタンク14に戻る。
The cooling water stored in the
なお、本実施形態では冷媒として水(冷却水)を使用しているが、冷媒として水以外の液体を使用してもよい。 In this embodiment, water (cooling water) is used as the refrigerant, but a liquid other than water may be used as the refrigerant.
図6は、サーバ20の内部を示す上面図である。
FIG. 6 is a top view showing the inside of the
本実施形態において、サーバ20はいわゆる1Uサーバであり、高さが1.75インチ(44.45mm)、幅(支柱11に取り付けるための取り付け穴間の距離)が19インチ(482.6mm)に設定されている。サーバ20は電子機器の一例である。
In this embodiment, the
図6に示すように、サーバ20は、CPU(Central Processing Unit)21、メモリ22及び電源ユニット(Power Supply Unit)23が搭載された基板24と、複数の記録装置(ストレージ)25と、複数のファン(送風機)26とを有する。サーバ20の稼働にともなってファン26が回転し、前側から後側にエアーを送る。本実施形態において、CPU21等の発熱部品にはヒートシンクが装着されている。
As shown in FIG. 6, the
以下、本実施形態におけるサーバ20の冷却動作について、図5〜図7を参照して説明する。なお、図7中の矢印は筐体11内の各部におけるエアーの流れ方向を示している。
Hereinafter, the cooling operation of the
サーバ20が稼働すると、サーバ20内のCPU21等の発熱部品が熱を発生する。また、サーバ20の稼動にともなってファン26が回転し、サーバ20の前方から後方にエアーが送られて、エアーによりCPU21等の発熱部品が冷却される。
When the
CPU21等の発熱部品を冷却することにより、エアーの温度が上昇する。そして、温度が上昇したエアーは、次にサーバ20の後方に配置された吸熱部13のフィン13b間を通る。
The temperature of air rises by cooling heat-generating components such as the
前述したように、吸熱部13の配管13a内にはポンプ15を介して冷却水が供給されている。そのため、配管13aを通る冷却水とフィン13b間を通るエアーとの間で熱交換が行われる。その結果、フィン13b間を通るエアーの温度が低下し、配管13aを通る冷却水の温度が上昇する。
As described above, cooling water is supplied into the pipe 13 a of the
フィン13b間を通ることにより温度が低下したエアーは、吸熱部13の後側を上から下に移動する。そして、更に吸熱部13のフィン13b間を前方に向けて通り抜け、サーバ20の下方を通って筐体11の前側に移動する。このとき、フィン13b間を通るエアーと配管13a内を通る冷却水との間で熱交換が行われ、冷却水の温度は更に低下する。
The air whose temperature has been lowered by passing between the
その後、サーバ20の下方を通って筐体11内の前側に移動したエアーは、壁面に沿って下から上に移動する。そして、ファン26により再度サーバ20内を前から後に移動して、その間にCPU21等の発熱部品を冷却する。
Thereafter, the air that has moved to the front side in the
一方、吸熱部13から排出された冷却水(温度が上昇した冷却水)は、配管17cを通って分岐部16に移動し、更に配管18aを通って側壁(放熱部)11a内の流路31に入る。そして、流路31内を通る間に、フィン32を介して当該情報処理装置10が設置された環境中に熱を放散して、冷却水の温度が低下する。側壁11aの流路31を通ることにより温度が低下した冷却水は、配管18bを通ってタンク14に移動し、再度ポンプ15により吸熱部13に送られる。
On the other hand, the cooling water (cooling water whose temperature has risen) discharged from the
上述したように、本実施形態に係る情報処理装置10では、ファン26により、筐体11内を循環するエアーの流れが形成される。また、ポンプ15により、吸熱部13と側壁11a(放熱部)との間で冷却水(冷媒)が循環する。
As described above, in the
本実施形態に係る情報処理装置10は、吸音材33が配置されたほぼ密閉状態の筐体11内にサーバ20を収納しているので、外部に騒音が漏れにくい。そのため、オフィス等の人がいる環境中に配置しても、騒音が問題となることはない。
In the
また、本実施形態に係る情報処理装置10は、サーバ20で発生した熱を吸熱部13で吸収し、冷却水により側壁(放熱部)11aに輸送して、側壁11aに設けた多数のフィン32から環境中に熱を放散する。これにより、サーバ20の温度が許容上限温度を超えることが回避でき、熱に起因する性能の低下、誤動作又は故障を防止できる。
In addition, the
以下、本実施形態に係る情報処理装置10の冷却能力をシミュレーションした結果について、図8に示す模式図を参照して説明する。
Hereinafter, the simulation result of the cooling capacity of the
ここでは、図8に示すように、情報処理装置10が設置される環境の温度T1を24℃とし、サーバ20から排出されるエアーの温度T2を60℃、サーバ20の吸気温度T3を45℃とした。また、吸熱部13から側壁11aに供給される冷却水の温度T4を45℃、側壁11aからタンク14に戻る冷却水の温度T5を38℃とした。
Here, as shown in FIG. 8, the temperature T1 of the environment where the
この場合、シミュレーションの結果、筐体11内に収納された3000Wの電子機器(消費電力が300Wのサーバ20が10台分)を冷却できることが判明した。
In this case, as a result of the simulation, it has been found that 3000 W electronic devices (10
なお、上述の実施形態では、筐体11の床面に設けた穴19(図2参照)を介して筐体11内にケーブルを引き込む構造としている。しかし、より一層の遮音性を得るために筐体11を密閉構造(開口部がない構造)とし、コネクタを介して筐体11内の電子機器と外部の電子機器(電源装置を含む)とを電気的に接続するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the cable is drawn into the
また、上述の実施形態ではサーバ20内にファン26が収納されているものとしたが、サーバ20の外側にファン26を配置してもよい。
In the above-described embodiment, the
(第2の実施形態)
図9は、第2の実施形態に係る情報処理装置の断面図である。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、サーバ20で発生する振動を吸収する防振装置を設けたことにあり、その他の構造は基本的に第1の実施形態と同様である。そのため、ここでは第1の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of an information processing apparatus according to the second embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that a vibration isolator that absorbs vibration generated in the
本実施形態では、情報処理装置10の筐体11内に、複数のサーバ20を収納するサーバ収納部40が配置されている。このサーバ収納部40は、防振装置42を介して、筐体11の上部に配置されたフレーム41に支持されている。
In the present embodiment, a
サーバ20に設けられたファン26(図6参照)は、稼動にともなって騒音だけでなく振動も発生する。振動が外部に伝わると、振動による不快感を与えるだけでなく、振動が新たな騒音の原因となることもある。
The fan 26 (see FIG. 6) provided in the
本実施形態では、サーバ20で発生する振動を防振装置42により吸収するので、外部に振動が伝わることが回避され、騒音による不快感だけでなく、振動による不快感も防止される。
In the present embodiment, the vibration generated in the
なお、本実施形態では防振装置42としてコイルばねを使用しているが、コイルばね替えて防振ゴム又は防振ダンパーを使用してもよい。また、図9に示す例ではサーバ収納部40と筐体11の上部に配置されたフレーム41との間に防振装置42を配置しているが、サーバ収納部40と筐体11の下部に配置されたフレームとの間に防振装置42を配置しててもよい。
In this embodiment, a coil spring is used as the
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed with respect to the above embodiments.
(付記1)電子機器と、
前記電子機器を収納する筐体と、
前記筐体内に配置されて前記筐体内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、
前記筐体内に配置されて前記電子機器から排出された熱を吸収する吸熱部と、
前記筐体の外側に配置された放熱部と、
前記吸熱部と前記放熱部との間に冷媒を通流させる配管と
を有することを特徴とする情報処理装置。
(Appendix 1) Electronic equipment,
A housing for housing the electronic device;
A blower that is arranged in the housing and forms a flow of air circulating in the housing;
An endothermic portion that is disposed within the housing and absorbs heat discharged from the electronic device;
A heat dissipating part disposed outside the housing;
An information processing apparatus comprising: a pipe through which a refrigerant flows between the heat absorption part and the heat radiation part.
(付記2)前記筐体の上面及び側面に開口部を有しないことを特徴とする付記1に記載の情報処理装置。 (Supplementary note 2) The information processing apparatus according to supplementary note 1, wherein an opening is not provided on an upper surface and a side surface of the casing.
(付記3)前記筐体の内面に吸音材が配置されていることを特徴とする付記1又は2に記載の情報処理装置。 (Supplementary note 3) The information processing apparatus according to supplementary note 1 or 2, wherein a sound absorbing material is disposed on an inner surface of the casing.
(付記4)前記電子機器は、防振装置を介して前記筐体内に支持されていることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 (Supplementary note 4) The information processing apparatus according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein the electronic device is supported in the casing via a vibration isolator.
(付記5)前記冷媒を貯留するタンクと、
前記配管を介して前記冷媒を移送するポンプとを有し、
前記冷媒は、前記タンクから前記吸熱部及び前記放熱部の順に流れて、前記タンクに戻ることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
(Appendix 5) A tank for storing the refrigerant;
A pump for transferring the refrigerant through the pipe;
The information processing apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein the refrigerant flows from the tank in the order of the heat absorption unit and the heat dissipation unit and returns to the tank.
(付記6)前記吸熱部は、前記冷媒が通る流路と、前記流路に沿って配置された複数のフィンとを有することを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の情報処理装置。 (Additional remark 6) The said heat absorption part has a flow path through which the said refrigerant | coolant passes, and several fins arrange | positioned along the said flow path, Information of any one of Additional remark 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. Processing equipment.
(付記7)前記放熱部は、前記筐体の壁に設けられて前記冷媒が通る流路と、前記筐体の壁の外側の面に配置された複数のフィンとを有することを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。 (Additional remark 7) The said thermal radiation part has the flow path through which the said refrigerant | coolant is provided in the wall of the said housing | casing, and several fins arrange | positioned on the outer surface of the wall of the said housing | casing, It is characterized by the above-mentioned. The information processing apparatus according to any one of appendices 1 to 6.
10…情報処理装置、11…筐体、11a…側壁(放熱部)、12…支柱、13…吸熱部、13a…配管(流路)、13b…フィン、14…タンク、15…ポンプ、16…分岐部、20…サーバ、21…CPU,22…メモリ、23…電源ユニット、24…基板、25…記録装置、26…ファン(送風機)、31…流路、32…フィン、33…吸音材、40…サーバ収納部、41…フレーム、42…防振装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電子機器を収納する筐体と、
前記筐体内に配置されて前記筐体内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、
前記筐体内に配置されて前記電子機器から排出された熱を吸収する吸熱部と、
前記筐体の外側に配置された放熱部と、
前記吸熱部と前記放熱部との間に冷媒を通流させる配管と
を有することを特徴とする情報処理装置。 Electronic equipment,
A housing for housing the electronic device;
A blower that is arranged in the housing and forms a flow of air circulating in the housing;
An endothermic portion that is disposed within the housing and absorbs heat discharged from the electronic device;
A heat dissipating part disposed outside the housing;
An information processing apparatus comprising: a pipe through which a refrigerant flows between the heat absorption part and the heat radiation part.
前記配管を介して前記冷媒を移送するポンプとを有し、
前記冷媒は、前記タンクから前記吸熱部及び前記放熱部の順に流れて、前記タンクに戻ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。 A tank for storing the refrigerant;
A pump for transferring the refrigerant through the pipe;
The information processing apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant flows from the tank in the order of the heat absorption unit and the heat dissipation unit and returns to the tank.
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