JP3696165B2 - Electronic equipment - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一のケース内に発熱対策を必要とするＣＰＵやＬＳＩなどの集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多数の半導体等を備えた素子や内部配線を特殊な方法で一つの固体として結合した超小型電子回路を備えたＣＰＵやＬＳＩなどの半導体集積回路素子が多用されるようになってきている。この超小型電子回路を備えた集積回路素子は作動する過程で大量の熱を発生する。この集積回路素子の温度が上昇すると、それ自体の動作が不安定となる不具合が発生してしまい、更に温度が上昇すると半導体が破壊してしまう。そのため、放熱板を集積回路素子に取り付けて放熱板と空気とを熱交換させ、集積回路素子の熱を空気中に放出して集積回路素子を冷却し、ＣＰＵやＬＳＩなＤの集積回路素子が高温による動作不安定や熱破壊に至ることを防止していた。
【０００３】
一方、通信回線を用いたデータ通信ネットワークや、建物内や敷地内などの限定された範囲内で私設の回線を用いた高速データ転送を行うコンピュータネットワーク（ＬＡＮ）においては、上記の如き集積回路素子を用いた電子装置が多数設けられたサーバが使用されている。即ち、このようなサーバでは多数の集積回路素子の動作によって著しい温度上昇が生じるため、従来ではサーバを設置した部屋全体を冷却装置で冷却し、その冷気を電子装置内に取り込み、集積回路素子を冷却する方法が取られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は電子装置の背面に設けられたプロペラファン（送風機）によって冷気を取り込み、この電子装置内に生じる冷気の流れが集積回路素子に当たるようにしていたが、集積回路素子には冷気の一部しか当たらず、冷却効率が良いものではなかった。そこで、ブラインを用いて集積回路素子を冷却することが考えられるが、係るブラインによる冷却方式では、管路中からブラインが漏出すると、集積回路素子などの電子部品がブラインに浸漬されてしまい、ショートを起こして動作に悪影響を及ぼすと共に、最終的には破壊に至る危険性があった。
【０００５】
本発明は係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、集積回路素子を冷却するために循環されるブラインの漏出によって生じる問題を効果的に解決可能な電子装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の電子装置は、単一のケース内に発熱対策を必要とする集積回路素子が実装された回路基板を収納するものであって、集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられた送風ファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、コールドプレートと熱交換器との間を循環するブラインの循環路を形成する管路を配置する管路スペースをケース内の一側に配置し、この管路スペースの底面を熱交換器より低くしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明の電子装置は、請求項１の発明に加えて、リザーブタンク及びポンプは管路スペースに配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明の電子装置は、請求項１又は請求項２の発明に加えて、ケース内の管路スペースの底面は、予め定められた方向に向かって低く傾斜していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明の電子装置は、請求項３の発明に加えて、ケース内の管路スペース底面の最も低い箇所、若しくは、その近傍にブライン検知センサを設けると共に、このブライン検知センサの出力に応答して警報を出力する検出部を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明の電子装置は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加えて、ケースの外周付近の温度が＋３５℃以上の際に、コールドプレートの温度が＋７０℃以下になるように少なくとも送風ファン又はポンプの何れか一方を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明の電子装置は、上記各発明において管路スペースはケースの側面及び底面から押し出された突出部で囲まれていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明の電子装置は、請求項３又は請求項４において管路スペースの傾斜は押出成形されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、単一のケース内に発熱対策を必要とする集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられた送風ファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、コールドプレートと熱交換器との間を循環するブラインの循環路を形成する管路を配置する管路スペースをケース内の一側に配置し、この管路スペースの底面を熱交換器より低くしたので、ブラインの循環路を形成する管路において、接続不良や亀裂・損傷の発生などにより、ブラインの漏出が生じた場合にも漏洩したブラインは底面の管路スペースに溜まるようになる。これにより、当該漏洩したブラインによってケース内に配置される集積回路素子のショートなどの悪影響が生じる不都合を未然に回避することができるようになる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、リザーブタンク及びポンプは管路スペースに配置されているので、リザーブタンク及びポンプに故障が生じた場合であっても、リザーブタンクやポンプから漏洩したブラインは底面一側の管路スペースに溜まるので、ケース内全体に侵入して集積回路素子などへ悪影響を及ぼすことを未然に回避することができるようになる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、ケース内の管路スペースの底面は、予め定められた方向に向かって低く傾斜しているので、ケース内の管路スペースに漏出したブラインを予め定められた方向に向かって流下させ、収集することにより、ケース内に設置された他の機器への影響の発生を遅延させることができるようになる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、ケース内の管路スペース底面の最も低い箇所、若しくは、その近傍にブライン検知センサを設けると共に、このブライン検知センサの出力に応答して警報を出力する検出部を備えるので、ブラインが漏出された際に、直ぐにブライン検知センサにて検知した後、当該検知センサの出力に応答して警報を発することができるようになるため、異常事態の発生を使用者に早急に報知することができるようになる。
【００１７】
これにより、ブライン漏出による被害の拡大を最小限に止めることができるようになり、ケース内に設置される集積回路素子への悪影響を未然に回避することができるようになる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加えて、ケースの外周付近の温度が＋３５℃以上の際に、コールドプレートの温度が＋７０℃以下になるように少なくとも送風ファン又はポンプの何れか一方を制御する制御部を備えるので、コールドプレートによる冷却能力を送風ファン又はポンプによって制御することができるようになる。これにより、集積回路素子の急激な発熱に対しても迅速に冷却能力を増大させ、素子の損傷発生を未然に回避することができるようになる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、上記各発明に加えて管路スペースはケースの側面及び底面から押し出された突出部で囲まれているので、管路スペース以外のケース内へのブラインの侵入を一層効果的に防止することができるようになる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、請求項３又は請求項４に加えて管路スペースの傾斜は押出成形されているので、傾斜の形成も容易となり、生産コストの削減が図れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した電子装置の実施例としてのサーバ１が複数台積載されたサーバラック２の正面図、図２は本発明の電子装置の実施例としてのサーバ１の斜視図、図３はサーバ１のケース３の上面カバー４を取り外した状態の斜視図、図４は図３のサーバ１の平面図である。
【００２２】
各図において、実施例のサーバ（１Ｕサーバ）１は、ネットワークに接続されたコンピュータへ各種のサービスを提供する中心となるものであり、底面に移動用のキャスター２Ａを有するサーバラック２のフレーム２Ｂに取り付けられると共に、上下複数段に渡って複数台が架設されている。そして、各サーバ１にＬＳＩやＣＰＵなどの半導体集積回路素子６が複数（又は単数であってもよい）実装された回路基板５が収納されている。また、サーバラック２の下部には各サーバ１へのタスクの分担や稼動状況などを管理するためのコントローラ５２が設けられている。
【００２３】
サーバ１は例えば高さ４５ｍｍ、幅４５０ｍｍ、奥行き５３０ｍｍの薄型矩形状を呈したケース３内に前記回路基板５やフレキシブルディスクドライブ３１、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３２、電源回路（ＰＯＷＥＲ）９、コネクタ（Ｉ／Ｏ）８などの電子部品の他、プレートフィンタイプの熱交換器１１、送風ファンとしてのクロスフローファン１４、ブライン循環用のポンプ１５、ブラインを貯留するためのリザーブタンク２６、集積回路素子６から熱移動可能に取り付けられて当該集積回路素子６を冷却するためのコールドプレート１６などから構成されたブライン冷却装置１０を収納して構成されている。ケース３は前面３Ａ、底面３Ｂ、後面３Ｃ及び左右側面３Ｄ、３Ｄを備え、上面が着脱可能な上面カバー４にて覆われている。
【００２４】
この場合、ケース３の前面３Ａには向かって右端に前記フレキシブルディスクドライブ３１及びＣＤ−ＲＯＭドライブ３２が臨んでおり、これらの左側には開口３０が形成されている。そして、この開口３０の内方に対応して前記熱交換器１１がケース３内に配設されている。この熱交換器１１は、１ｍｍから５ｍｍの間隔で並べられたアルミ薄板などの熱良導性を有する複数枚のプレート１２と、これらプレート１２に熱伝達可能に貫通し、後述する如く内部をブラインが流れる蛇行状のアルミニウム製配管１３とから構成されている。
【００２５】
尚、プレート１２の間隔が狭いときは適切な目の後述するエアフィルタ３４を用い、間隔が広いときはエアフィルタ３４の変わりにスリットなどの安全構造を用いる。
【００２６】
また、この熱交換器１１の開口３０側に当該開口３０に対応して前記クロスフローファン１４のファンケーシング３９が配置される。これにより、クロスフローファン１４は開口３０近傍に設けられる。ファンケーシング３９は開口３０から熱交換器１１につながる風路を構成するためのもので、ファンケーシング３９の開口３３はケース３の開口３０から下方に指向しながら外部に臨むと共に、当該開口３３には塵埃除去用のエアフィルタ３４が取り付けられる。
【００２７】
また、ファンケーシング３９の開口３３の上縁には湾曲した開口角度調整板３６が庇状に取り付けられている。この開口角度調整板３６は、開口３３内の上部に設けられた係止板３７に前後に所定間隔で突設されたリブ３７Ａ・・に係脱自在とされており、前後に移動させて係合するリブ３７Ａの位置を変更することにより、開口３３の上縁から突出する量を三段階で変更可能とされている。これによりファンケーシング３９の延長上の突出量を換えることができ、開口３３の下向きの角度が例えば水平から１５°、３０°、４５°などの三段階で変更可能とされると共に、この角度に合わせた方向からの空気の吸い込みが有効に行われるようになるものである。
【００２８】
ここで、この種サーバラック２が設置されるコンピュータルームでは、冷却用の空気が床面側から吹き出され、天井側から吸い込まれる循環経路が構成されている。そして、サーバ１は前述の如くサーバラック２に複数段取り付けられるが、上方のサーバ１では開口３３の下向きの角度を浅くし（より水平に近い）、下方のサーバ１では開口３３の下向きの角度を深くすることにより（より下方に向ける）、床面から上昇してくる冷却用の空気を各段のサーバ１・・が開口３３から容易且つ円滑に取り込んでケース３内に流通させることができるようになる。尚、この冷却用の空気（冷気）はケース３内を流通し、ケース３の背面（後面）より吐出される。
【００２９】
また、ファンケーシング３９にはクロスフローファン１４の後側、即ち熱交換器１１側に位置して整流用のフラップ板３８が取り付けられ、クロスフローファン１４による空気が熱交換器１１に片寄って当たるのを防止している。また、ファンケーシング３９の両側には後方の熱交換器１１の複数枚のプレート１２・・・の両側と下側まで延在する風路部材４１が一体に延長形成されている。尚、この風路部材４１はファンケーシング３９とは別体の延長部材にて構成してもよい。
【００３０】
ここで、熱交換器１１のプレート１２の上縁はケース３の上面カバー４に当接しており、下縁はケース３の底面３Ｂに当接した風路部材４１の下面に当接している。そして、最も外側のプレート１２の左右には風路部材４１の左右面が位置するので、これらにより熱交換器１１のケーシングが構成される。また、係るファンケーシング３９の風路部材４１により、クロスフローファン１４からの送風が熱交換器１１のプレート１２・・・に集中することになる。これによって、ケース３内に吸い込まれた空気は熱交換器１１のプレート１２・・間のみに案内されるようになるので、それ以外の箇所に漏洩した場合に生じる熱交換効率の低下を回避し、後述する熱交換器１１におけるブライン流との熱交換効率が向上するようになる。
【００３１】
この場合、クロスフローファン１４は熱交換器１１の空気流入側（前側）の長手方向（左右方向）に沿って対応しており、開口３０（開口３３）から吸い込んだ空気を熱交換器１１の長手方向に沿ってライン状に供給する。これにより、クロスフローファン１４により開口３０からケース３内に吸い込まれた空気を効率的に熱交換器１１に吹き付けることができるようになる。尚、１４Ｍはクロスフローファン１４のモータ（印加電圧に応じて回転数が変化するＤＣモータ）であり、ファンケーシング３９の外面に取り付けられている。
【００３２】
一方、ケース３の後面３Ｃの左右には通気口４２、４２が形成されており、各通気口４２、４２には排気用の送風ファン４３がそれぞれ取り付けられている。そして、前記回路基板５は前記熱交換器１１とこれら通気口４２、４２の間に位置してケース３の底面３Ｂ上に取り付けられている。更に、前記電源回路９は左側の通気口４２の内側に対応して設けられている。また、回路基板５を囲む位置のケース３の左右側面３Ｄ、３Ｄには、回路基板５に対応する側面３Ｄ、３Ｄを内側に切り起こすことにより、複数の通気口４４・・が形成されている（図６）。尚、通気口４４の切り起こしは斜め後方に向けて指向している。
【００３３】
クロスフローファン１４が運転されると、開口３０からケース３内に吸い込まれた空気は熱交換器１１に吹き付けられ、プレート１２・・・間を通過して回路基板５に至る。その後、コールドプレート１６・・、電源回路９の周辺を通過して送風ファン４３、４３に吸い込まれ、通気口４２、４２から外部に排出される。これによって、ケース３内には開口３０から通気口４２、４２に至る一連の通風路が構成される。
【００３４】
また、係る通風によって側面３Ｄ、３Ｄに形成された通気口４４からも新鮮な空気（熱交換器１１を経ていない外気）が吸い込まれ、回路基板５上のコールドプレート１６・・周辺を通過して同様に通気口４２、４２から排出されることになる。これによって、熱交換器１１と熱交換した空気でケース３内の温度が異常上昇することを回避できると共に、コールドプレート１６・・の空冷効果も向上する。また、通気口４４は切り起こしにより形成されているので、ケース３の生産性も向上する。
【００３５】
熱交換器１１の配管１３のブラインの出口１３Ａは熱交換器１１に向かって左側前部の上端に配置されており、この出口１３Ａに接続された配管４６が前記リザーブタンク２６の入口に接続されている。このリザーブタンク２６の出口から接続された配管４７は前記ポンプ１５の吸込口に接続され、このポンプ１５の吐出口が後述するコールドプレート１６のアルミニウム製配管２３の入口に接続される。そして、配管２３の出口は配管４８を介して熱交換器１１の配管１３のブライン入口１３Ｂに接続されてブライン冷却装置１０の環状のブライン循環路を構成している。即ち、リザーブタンク２６とポンプ１５は熱交換器１１の出口１３Ａからコールドプレート１６へ向かうブラインの流れ中に順に設けられている。そして、この環状のブライン循環路内にブラインが封入される。
【００３６】
尚、ブラインとしては、集積回路素子６の発熱で沸騰することの無い液状の熱媒体が用いられ、実施例では不凍液が充填されている。また、ブラインとしては通常の水、純水やＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）などでもよい。
【００３７】
この場合、熱交換器１１の配管１３の入口１３Ｂは熱交換器１１の左側前部における出口１３Ａの真下にあり、これら入口１３Ｂと出口１３Ａ（少なくとも出口１３Ａ）は前記コールドプレート１６よりも高い位置に配置されている。また、熱交換器１１の下方に対応する位置のケース３の底面３Ｂは、他の部分よりも高く設定されており（図７）、これにより、熱交換器１１の向かって左側には熱交換器１１の下端よりも低い低位部４９が構成されている。この低位部４９が配管４６や４８、リザーブタンク２６、ポンプ１５などを配置する管路スペースとなる。そして、前記熱交換器１１の配管１３の出口１３Ａ及び入口１３Ｂ、配管４６及び４８とリザーブタンク２６、ポンプ１５及び配管４７（これら配管がブラインが循環する管路となる）などは全てこの低位部４９上若しくはその上方に対応して配置されている。
【００３８】
前記回路基板５は、この低位部４９の上面よりも高い位置にスペーサでかさ上げられて取り付けられる。また、リザーブタンク２６とポンプ１５は低位部４９上の前部に配置されている。更に、低位部４９の上面は押出成形により全体として前方に低く傾斜しており（図８）、最も低い前端部にはブラインが溜まった際にこのブラインを検知する検知センサ５１が取り付けられている。
【００３９】
このような構成により、熱交換器１１の配管１３の出入口１３Ａ、１３Ｂや各配管４６、４７、４８、２３、リザーブタンク２６、ポンプ１５などの接続部分やそれらに亀裂・損傷が生じてブラインが漏洩した場合にも、漏出したブラインはケース３の底面３Ｂの低位部４９の傾斜に沿って流下し、低位部４９内の前部に収集されるようになる。これにより、回路基板５やそこに取り付けられた集積回路素子６、ポンプ１５や熱交換器１１などがブラインに浸漬されて故障を起こす不都合をできるだけ遅延させ、且つ、回避することができるようになる。特に、熱交換器１１の出口１３Ａはコールドプレート１６より高い位置にあるので、出口１３Ａ部分で配管４８との接続不良が発生しても、後述する如くポンプ１５が停止されるまでに熱交換器１１内から漏れ出るブラインの量を最小限に抑えることが可能となる。尚、低位部４９に漏れ出たブラインは前述の検知センサ５１により検知され、後述する如くポンプ１５の停止及び警報出力などが実行されることになる。また、低位部４９及び熱交換器１１と回路基板５との間には、ケース３の側面３Ｄや底面３Ｂからリブ５０（突出部）が押出成形にて突出形成されてブラインが漏れた際にブラインが回路基板５の側へ流れるのを防止している。
【００４０】
回路基板５には前述の如く複数（本実施例では３個であるが単数であってもよい）の半導体集積回路素子６が取り付けられており、各集積回路素子６・・は所定の間隔で直線的に配置されると共に、各集積回路素子６・・はそれぞれソケット７を介して回路基板５に取り付けられている（図９）。そして、これらの各集積回路素子６・・にコールドプレート１６がそれぞれ交熱的に取り付けられると共に、コールドプレート１６と集積回路素子６との間には、熱伝導率の高いグリス２４が塗布されている。該グリス２４は、集積回路素子６とコールドプレート１６とを隙間なく密着し、それによって集積回路素子６の熱を効率よくコールドプレート１６に伝達する。尚、前記グリス２４の代わりに後述する如き熱伝導性の良い弾性のあるシート材を用いてもよい。
【００４１】
コールドプレート１６は、例えば、熱伝導率の高い（熱良導性）アルミニウム板二枚をカシメて結合することにより構成されている。コールドプレート１６は集積回路素子６側に位置する板状の熱伝導材としてのベース部材１７と、ベース部材１７に密着して張り合わせられる板状の熱伝導材としての蓋部材１８とから構成され、このベース部材１７と蓋部材１８間には前述した配管２３が挟持される（図９）。
【００４２】
ベース部材１７には前端から後端に渡ってパイプ溝２１が複数（本実施例では１対）形成されると共に、パイプ溝２１は所定の間隔を存して平行に形成されている（図１０）。該パイプ溝２１、２１は配管２３の外周形状と同等の半円弧形状としてベース部材１７に凹陥形成されると共に、両パイプ溝２１、２１はそれぞれベース部材１７の両側から所定の間隔を存して内側に形成されている。
【００４３】
また、一方のパイプ溝２１とベース部材１７の一側との間には所定の深さ、所定の幅の係合溝（凹部）１９がベース部材１７の前端から後端に渡って形成されている。この係合溝１９は断面略コ字状に形成されると共に、パイプ溝２１と略平行にベース部材１７に凹陥形成されている。また、両パイプ溝２１間にもベース部材１７の前端から後端に渡ってパイプ溝２１と平行に係合溝１９Ａが形成されており、この係合溝１９Ａは前記係合溝１９と同様に形成されている。
【００４４】
また、ベース部材１７にはその前端から後端に渡って所定の高さ、所定の幅の係合突部（凸部）２０Ｂが形成されている。この係合突部２０Ｂはベース部材１７より突出形成されると共に、一方のパイプ溝２１と係合溝１９Ａとの間に位置してパイプ溝２１と平行に形成されている。更に、ベース部材１７にはその前端から後端に渡って係合突部２０Ｃが形成され、この係合突部２０Ｃは係合突部２０Ｂと同様の形状に形成され、他方のパイプ溝２１に対して係合溝１９Ａと反対側に位置されている。即ち、ベース部材１７の一側から順に係合溝１９、パイプ溝２１、係合突部２０Ｂ、係合溝１９Ａ、パイプ溝２１、係合突部２０Ｃが所定の間隔で形成されると共に、これらは全てベース部材１７の一面側に形成されている。
【００４５】
一方、前記蓋部材１８にもパイプ溝２１が複数（２つ）形成されており、これらのパイプ溝２１はベース部材１７に形成されたパイプ溝２１と同様の形状に形成されている。蓋部材１８に形成された両パイプ溝２１は蓋部材１８をベース部材１７に重合させた際にベース部材１７に形成された両パイプ溝２１に対向する位置に形成され、ベース部材１７と蓋部材１８とに形成されたパイプ溝２１間にそれぞれパイプ２３、２３が挟持されることになる。
【００４６】
ここで、配管２３と蓋部材１８の間には厚さ５０μなどの薄いグラファイトシートなどから成る熱伝導性と弾性を備えたシート材５３が介設され、ベース部材１７、配管２３及び蓋部材１８間に挟持される。尚、シート材は配管２３のベース部材１７側でもよい。また、前述の如く集積回路素子６とコールドプレート１６間に設けてもよく、コールドプレート１６の上面に張り付けても良い。また、シート材５３の材料としては銅箔なども考えられる。
【００４７】
このシート材５３は、面方向への熱伝導性が高く、これにより、配管２３とベース部材１７及び蓋部材１８との間の熱移動を広い範囲で良好に行わせ、熱伝導効率を向上させることができるようになる。係る作用により、集積回路素子６からコールドプレート１６の配管２３内を流れるブラインへの熱移動が極めて円滑に行われるようになる。尚、係るシート材５３を設けない面（例えば図１０のベース部材１７の上面）に前述同様のグリスを塗布してもよい。
【００４８】
この場合、蓋部材１８にはその前端から後端に渡って係合突部２０Ｂ、２０Ｃと同様の係合突部２０、２０Ａが形成されている。この係合突部２０、２０Ａは、ベース部材１７に形成された係合溝１９、１９Ａに対向する位置に形成されると共に、両係合突部２０、２０Ａは蓋部材１８をベース部材１７に重合させる際に、それぞれ係合溝１９、１９Ａ内に圧入嵌合される。また、蓋部材１８にはその前端から後端に渡って係合溝１９、１９Ａと同様の係合溝１９Ｂ、１９Ｃが形成されている。この係合溝１９Ｂ、１９Ｃはベース部材１７に形成された係合突部２０Ｂ、２０Ｃに対向する位置に形成されると共に、蓋部材１８をベース部材１７に重合させる際に、両係合溝１９Ｂ、１９Ｃ内にそれぞれ係合突部２０Ｂ、２０Ｃが圧入嵌合される。
【００４９】
即ち、コールドプレート１６はベース部材１７と蓋部材１８（パイプ溝２１、２１）間に配管２３、２３と前述のシート材５３を挟持した状態で重合し、係合溝１９、１９Ａに係合突部２０、２０Ａを、係合溝１９Ｂ、１９Ｃに係合突部２０Ｂ、２０Ｃを圧入嵌合してカシメることにより、ベース部材１７と蓋部材１８を密着固定する。このとき、配管２３、２３の外周はベース部材１７及び蓋部材１８（シート材５３を介する）に密着固定される。また、両配管２３、２３はベース部材１７及び蓋部材１８の前後端より外方にする。
【００５０】
このように構成したコールドプレート１６を実施例では３つ準備し、各コールドプレート１６・・の配管２３の端部をそれぞれコネクタ２３Ａにて連結する。このとき、各コールドプレート１６・・は回路基板５に取り付けられた３個の集積回路素子６上にそれぞれ位置する寸法にて連結されると共に、一側のコールドプレート１６の端部の配管２３はベンドパイプ（円弧状のパイプ）２３Ｂで接続する。
【００５１】
このように各コールドプレート１６・・を接続することにより、各コールドプレート１６・・間に渡る一対の往復を成した直線形状のブライン流路が構成されることになる。尚、配管２３を更に多く設けることで、各コールドプレート１６・・間に複数対の直線形状のブライン流路を構成してもよい。そして、各コールドプレート１６・・は、各集積回路素子６・・上に前述の如き熱伝導率の高いグリス２４を介して当接固定される（図９）。
【００５２】
このように連結された３つのコールドプレート１６・・のうち、ベンドパイプ２３Ｂの反対側に位置するコールドプレート１６の配管２３の向かって左端部は、前述の如くポンプ１５からの吐出口と熱交換器１１への配管４８に低位部４９上方で接続される。
【００５３】
次に、図１１はサーバ１のブライン冷却装置１０の電気回路図を示している。この図において５４は、制御部及び検出部を構成する汎用のマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピュータ５４の入力ポートには前記各コールドプレート１６・・に交熱的に取り付けられてこれらコールドプレート１６・・の温度をそれぞれ検出する（又は集積回路素子６の近傍でその温度を検出する）ためのサーミスタＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３と、熱交換器１１の配管１３の入口１３Ｂ若しくはそれに接続される配管４８に交熱的に取り付けられてブラインの熱交換器１１への戻り温度を検出するサーミスタＴＨ４が接続されている。
【００５４】
また、マイクロコンピュータ５４の入力ポートにはブラインの戻り温度の最高値Ｔｍａｘ（例えば＋８０℃など）を設定するための抵抗（ボリュームなど）５６が接続されており、更にモードスイッチ５７も接続されている。また、マイクロコンピュータ５４のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル変換）入力ポートには前記検知センサ５１の温度検知に基づいて変化する電圧が印加されると共に、マイクロコンピュータ５４のＲＥＳＥＴ入力ポートにはパワーＯＮ（電源供給に連動した）リセット信号が入力される。更に、マイクロコンピュータ５４は前記コントローラ５２との間でデータの授受を行う。
【００５５】
マイクロコンピュータ５４の出力ポートから出力される信号はバッファを介してスイッチング電源回路ＳＷ１とＳＷ２に供給されてスイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２の出力電圧が本実施例では＋６Ｖ〜＋１２Ｖの範囲で制御される。また、リレー５８（リレーコイル）の通電を制御するトランジスタ５９もバッファを介して接続され、マイクロコンピュータ５４によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。また、マイクロコンピュータ５４の出力にはＬＥＤ表示器６１も接続されている。
【００５６】
各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２には電源回路９が出力するＤＣ＋１２Ｖが供給されており、スイッチング電源回路ＳＷ１の出力は抵抗６２とリレー５８の常開接点５８Ａを介して前記ポンプ１５のモータ１５Ｍに供給される。また、スイッチング電源回路ＳＷ２の出力は抵抗６３とリレー５８の常開接点５８Ｂを介して前記クロスフローファン１４のモータ１４Ｍに供給される。
【００５７】
更に、スイッチング電源回路ＳＷ１の出力側には抵抗６２と並列に抵抗６４及びフォトカプラＰＨ１の発光ダイオードの直列回路が接続されており、このフォトカプラＰＨ１のフォトトランジスタの出力はマイクロコンピュータ５４の入力ポートに接続されている。また、スイッチング電源回路ＳＷ２の出力側にも抵抗６３と並列に抵抗６６及びフォトカプラＰＨ２の発光ダイオードの直列回路が接続されており、このフォトカプラＰＨ２のフォトトランジスタの出力はマイクロコンピュータ５４の入力ポートに接続されている。
【００５８】
以上の構成で、次に図１２乃至図１４に示すフローチャートを参照しながらマイクロコンピュータ５４の制御によるサーバ１のブライン冷却装置１０の動作を説明する。電源が投入されると、マイクロコンピュータ５４には図１２のステップＳ１でパワーＯＮリセット信号が入力される。このリセット信号としてはマイクロコンピュータ５４はリレー５８、フォトカプラＰＨ１、ＰＨ２の電源となるＤＣ＋５Ｖによるエッジトリガーが利用される。
【００５９】
次に、マイクロコンピュータ５４はステップＳ２で抵抗５６にて設定されたブラインの戻り温度の最高値Ｔｍａｘを判断して記憶部（メモリ）に格納する。実施例ではＴｍａｘとして＋８０℃が設定されいちるものとする。次に、マイクロコンピュータ５４はステップＳ３で自らの機能として有するタイマー（例えば５分タイマー）のカウントを開始する。そして、ステップＳ４でタイマーのカウントが５分経過したか否か判断し、経過していなければステップＳ５に進んでスイッチング電源回路ＳＷ１とＳＷ２にＤＣ＋１２Ｖを出力する旨の電圧信号をそれぞれ出力し、トランジスタ５９をＯＮしてリレー５８に通電する。このリレー５８の通電によって各接点５８Ａ、５８Ｂは閉じる。
【００６０】
これにより、ポンプ１５のモータ１５Ｍとクロスフローファン１４のモータ１４ＭにはそれぞれＤＣ＋１２Ｖが給電され、何れも最高能力で運転される。クロスフローファン１４が運転されると、前述の如くケース３の開口３０から空気（外気）が吸い込まれて熱交換器１１の長手方向に沿ってライン状に吹き付けられる。これによって、熱交換器１１のプレート１２・・や配管１３を空冷した後の空気は、回路基板５のコールドプレート１６・・や電源回路９周辺を経て空冷した後、送風ファン４３、４３により通気口４２、４２から外部に排出される。
【００６１】
また、前述の如く側面３Ｄ、３Ｄの通気口４４・・・からも新鮮な空気（外気）が吸引され、回路基板５のコールドプレート１６・・や電源回路９周辺を経て空冷した後、同様に通気口４２、４２から外部に排出される。
【００６２】
一方、ポンプ１５が運転されることにより、吐出口からはブラインが吐出され、配管２３を経る過程で各コールドプレート１６・・・と次々に熱交換した後、配管４８から熱交換器１１の配管１３の入口１３Ｂに至る。入口１３Ｂに入ったブラインは熱交換器１１内部の配管１３を蛇行状に通過する過程で配管１３自体やプレート１２・・と熱交換し、クロスフローファン１４からの通風によって冷却される。
【００６３】
そして、熱交換器１１の配管１３の出口１３Ａから出たブラインは、配管４６を経てリザーブタンク２６に至り、このリザーブタンク２６を経て再びポンプ１５の吸込口から吸引される循環を繰り返す。このようにして熱交換器１１にて空冷されるブラインによりコールドプレート１６・・を冷却し、各コールドプレート１６・・によって各集積回路素子６・・を冷却する。
【００６４】
尚、マイクロコンピュータ５４はステップＳ６でフォトカプラＰＨ１とＰＨ２のフォトトランジスタがＯＮしているか否か判断している。ここで、スイッチング電源回路ＳＷ１やＳＷ２から出力が発生していない場合には、フォトカプラＰＨ１やＰＨ２の発光ダイオードは発光せず、各フォトトランジスタはＯＦＦしている。マイクロコンピュータ５４はこれらフォトカプラＰＨ１、ＰＨ２のフォトトランジスタがＯＮしている場合には各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２から出力が発生しているものと判断してステップＳ４に戻るが、フォトカプラＰＨ１、ＰＨ２のフォトトランジスタがＯＦＦしている場合には、ポンプ１５、クロスフローファン１４が呈している異常が考えられるので、ステップＳ６からステップＳ７に進んでＬＥＤ表示器６１に異常表示を行うことで警報を出力する。
【００６５】
マイクロコンピュータ５４は電源投入後、前記タイマーがカウントアップするまで係る最高能力によるクロスフローファン１４とポンプ１５の運転を継続することで、サーバ１の起動時の発熱に対応し、同時にブライン冷却装置１０の冷却能力を安定させる。そして、電源投入から５分が経過してタイマーがカウントアップすると、マイクロコンピュータ５４はステップＳ４からステップＳ８に進み、サーミスタＴＨ４が検出するブラインの戻り温度が最高値Ｔｍａｘ以上か否か判断する。
【００６６】
各コールドプレート１６・・と熱交換して戻ってきたブラインの温度がＴｍａｘ以上の温度に上昇している場合、マイクロコンピュータ５４はステップＳ１２に進んで前述同様にクロスフローファン１４とポンプ１５の最高能力の運転を継続し、ステップＳ１３でＬＥＤ表示器６１に異常表示を行ってステップＳ８に戻る。これによって、コールドプレート１６が集積回路素子６を有効に冷却していない状況が考えられるので警報する。
【００６７】
一方、ステップＳ８でブラインの戻り温度がＴｍａｘより低い場合には、ステップＳ９に進んで各サーミスタＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３の検出する各コールドプレート１６・・の温度をそれぞれ取り込む。そして、サーミスタＴＨ１〜ＴＨ３の中から最も高い温度を選択してＴ０とする。次に、ステップＳ１０でＴ０がＴｍａｘ−５（即ち＋７５℃）以上か否か判断し、以上の場合にはステップＳ１４に進んで前述同様にクロスフローファン１４とポンプ１５を最高能力で運転する。そして、ステップＳ８に戻る。
【００６８】
ステップＳ１０でＴ０がＴｍａｘ−５より低い場合には、ステップＳ１１に進んで今度はＴ０がＴｍａｘ−４０（即ち＋４０℃）以上か否か判断する。そして、Ｔ０がＴｍａｘ−４０以上、Ｔｍａｘ−５未満（即ち、＋４０℃以上＋７５℃未満）である場合、マイクロコンピュータ５４は図１３のステップＳ２０に進む。
【００６９】
ステップＳ２０でマイクロコンピュータは今回のＴ０及び前回のＴ０と今回のＴ０との偏差（変化分）で求まるΔＴに基づいて、予めＰＩＤ（比例微分積分）又はファジー演算により計算されたデータテーブルからスイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２の出力電圧の増減値ΔＶを得る。この場合のルーチンサイクルは例えば０．５秒であり、ステップＳ２０における演算では、ケース３の外周付近の温度が＋３５℃以上であるときに、コールドプレート１６の温度が＋５０℃〜＋７０℃の設定値となるように、ブラインの温度上昇に応じてポンプ１５やクロスフローファン１４の能力を上昇させ、温度低下に応じて能力を減少させる方向の計算が成される。尚、この設定値はサーバ１の稼動率に応じてコントローラ５２が制御してもよく、また、手動にて任意に設定できる構造としてもよい。
【００７０】
そして、マイクロコンピュータ５４はステップＳ２１で各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２に出力する電圧信号Ｖｎｅｗを現在の電圧信号＋上記ΔＶとすると共に、ステップＳ２２で電圧信号Ｖｎｅｗが下限のＤＣ＋８Ｖと上限の＋１２Ｖの範囲を超えないように電圧信号を補正し、リレー５８を通電する。これにより、ポンプ１５とクロスフローファン１４は調整された能力で運転されることになる。
【００７１】
尚、マイクロコンピュータ５４はステップＳ２４で前述同様にフォトカプラＰＨ１とＰＨ２のフォトトランジスタがＯＮしているか否か判断し、スイッチング電源回路ＳＷ１やＳＷ２から出力が発生しておらず、フォトカプラＰＨ１やＰＨ２の発光ダイオードは発光せず、各フォトトランジスタがＯＦＦしている場合には、ステップＳ２５で前述同様にＬＥＤ表示器６１に異常表示を行うことで警報を出力する。各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２が正常であればステップＳ８に戻る。
【００７２】
他方、ステップＳ１１でＴ０がＴｍａｘ−４０（即ち＋４０℃）より低い場合、マイクロコンピュータ５４は図１４のステップＳ１５に進み、モードスイッチ５７がＯＮされているか否か判断する。今、モードスイッチ５７がＯＮされているものとすると、マイクロコンピュータ５４はステップＳ１５からステップＳ１７に進んでスイッチング電源回路ＳＷ１にＤＣ＋８Ｖの電圧信号を出力し、スイッチング電源回路ＳＷ２には０Ｖの電圧信号を出力してリレー５８を通電する。
【００７３】
これにより、ポンプ１５は最低能力で運転され、ブライン冷却装置１０のブライン循環路内に最低限のブライン循環を確保しつつ、クロスフローファン１４は停止して通風は中断する。これによって、ブラインの戻り温度が＋４０℃より低い場合、モードスイッチ５７がＯＮされていれば、マイクロコンピュータ５４はブライン冷却装置１０による集積回路素子６の最低限の冷却を維持する。尚、ステップＳ１８では同様にフォトカプラＰＨ１のフォトトランジスタによりスイッチング電源回路ＳＷ１の出力が発生しているか否か判断し、発生していない場合には同様にＬＥＤ表示器６１にて異常表示を行う。そして、何れの場合にもステップＳ８に戻る。
【００７４】
一方、モードスイッチ５７がＯＦＦされている場合、マイクロコンピュータ５４はステップＳ１５からステップＳ１６に進んでスイッチング電源回路ＳＷ１及びＳＷ２に０Ｖの電圧信号を出力し、リレー５８を非通電としてステップＳ８に戻る。即ち、ブラインの戻り温度が＋４０℃より低い場合、モードスイッチ５７がＯＦＦされている場合には、マイクロコンピュータ５４はブライン冷却装置１０による集積回路素子６の冷却を停止する。
【００７５】
次に図１５、図１６のフローチャートはマイクロコンピュータ５４による制御の他の実施例を示している。サーバラック２に設けられたコントローラ５２は各サーバ１・・とのデータ通信により、それぞれに設けられた集積回路素子６・・の稼動率を計算している。この稼動率から集積回路素子６の温度上昇は把握できるが、各稼動率はマイクロコンピュータ５４に送信されている。この場合のフローチャートはこの稼動率を使用して制御を行うものである。
【００７６】
即ち、電源が投入されると、マイクロコンピュータ５４には図１５のステップＳ３１で前述同様のパワーＯＮリセット信号が入力される。次に、マイクロコンピュータ５４はステップＳ３２で抵抗５６にて設定されたブラインの戻り温度の最高値Ｔｍａｘを判断して記憶部（メモリ）に格納する。この場合も、Ｔｍａｘとして＋８０℃が設定されいちるものとする。次に、マイクロコンピュータ５４はステップＳ３３で自らの機能として有するタイマー（前述の５分タイマー）のカウントを開始する。そして、ステップＳ３４でタイマーのカウントが５分経過したか否か判断し、経過していなければステップＳ３５に進んでスイッチング電源回路ＳＷ１とＳＷ２にＤＣ＋１２Ｖを出力する旨の電圧信号をそれぞれ出力し、トランジスタ５９をＯＮしてリレー５８に通電する。このリレー５８の通電によって各接点５８Ａ、５８Ｂは閉じる。
【００７７】
これにより、ポンプ１５のモータ１５Ｍとクロスフローファン１４のモータ１４ＭにはそれぞれＤＣ＋１２Ｖが給電され、前述同様に何れも最高能力で運転される。また、マイクロコンピュータ５４はステップＳ３６でフォトカプラＰＨ１とＰＨ２のフォトトランジスタがＯＮしているか否か判断し、スイッチング電源回路ＳＷ１やＳＷ２から出力が発生していてフォトカプラＰＨ１、ＰＨ２のフォトトランジスタがＯＮしている場合には各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２から出力が発生しているものと判断してステップＳ３４に戻るが、フォトカプラＰＨ１、ＰＨ２のフォトトランジスタがＯＦＦしている場合には、ステップＳ３６からステップＳ３７に進んでＬＥＤ表示器６１に異常表示を行うことで警報を出力する。
【００７８】
マイクロコンピュータ５４は電源投入後、前記タイマーがカウントアップするまで係る最高能力によるクロスフローファン１４とポンプ１５の運転を継続することで、ブライン冷却装置１０の冷却能力を安定させる。そして、電源投入から５分が経過してタイマーがカウントアップすると、マイクロコンピュータ５４はステップＳ３４からステップＳ３８に進み、サーミスタＴＨ４が検出するブラインの戻り温度が最高値Ｔｍａｘ以上か否か判断する。
【００７９】
各コールドプレート１６・・と熱交換して戻ってきたブラインの温度がＴｍａｘ以上の温度に上昇している場合、マイクロコンピュータ５４はステップＳ４２に進んで前述同様にクロスフローファン１４とポンプ１５の最高能力の運転を継続し、ステップＳ４３でＬＥＤ表示器６１に異常表示を行ってステップＳ３８に戻る。これによって、集積回路素子６・・が異常高温度となっていることを警報する。
【００８０】
一方、ステップＳ３８でブラインの戻り温度がＴｍａｘより低い場合には、ステップＳ３９に進んでコントローラ５２から送られてくる各集積回路素子６・・の稼動率Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３をそれぞれ取り込む。そして、稼動率Ｆ１〜Ｆ３の中から最も高い稼動率を選択してＦ０とする。次に、ステップＳ４０でＦ０が例えば８０％以上か否か判断し、以上の場合にはステップＳ４４に進んで前述同様にクロスフローファン１４とポンプ１５を最高能力で運転する。そして、ステップＳ３８に戻る。
【００８１】
ステップＳ４０でＦ０が８０％より低い場合には、ステップＳ４１に進んで今度はＦ０が例えば４０％以上か否か判断する。そして、Ｆ０が４０％以上、８０％未満である場合、マイクロコンピュータ５４は図１６のステップＳ５０に進む。
【００８２】
ステップＳ５０でマイクロコンピュータは前回のＦ０と今回のＦ０との偏差（変化分）に基づいて、予めＰＩＤ（比例微分積分）又はファジー演算により計算されたデータテーブルからスイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２の出力電圧の増減値ΔＶを得る。この場合のルーチンサイクルは例えば０．５秒であり、ステップＳ５０における演算では、ケース３外の温度が＋３５℃であるときに、コールドプレート１６の温度が＋７０℃以下となるように、ブラインの温度上昇に応じてポンプ１５やクロスフローファン１４の能力を上昇させ、温度低下に応じて能力を減少させる方向の計算が成される。
【００８３】
そして、マイクロコンピュータ５４はステップＳ５１で各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２に出力する電圧信号Ｖｎｅｗを現在の電圧信号＋上記ΔＶとすると共に、ステップＳ５２で電圧信号Ｖｎｅｗが下限のＤＣ＋８Ｖと上限の＋１２Ｖの範囲を超えないように電圧信号を補正し、リレー５８を通電する。これにより、ポンプ１５とクロスフローファン１４は調整された能力で運転されることになる。係る制御により、集積回路素子６の急激な発熱に対しても迅速に冷却能力を増大させ、素子の損傷発生を未然に回避することができるようになる。
【００８４】
尚、マイクロコンピュータ５４はステップＳ５４で前述同様にフォトカプラＰＨ１とＰＨ２のフォトトランジスタがＯＮしているか否か判断し、スイッチング電源回路ＳＷ１やＳＷ２から出力が発生しておらず、フォトカプラＰＨ１やＰＨ２の発光ダイオードは発光せず、各フォトトランジスタがＯＦＦしている場合には、ステップＳ５５で前述同様にＬＥＤ表示器６１に異常表示を行うことで警報を出力する。各スイッチング電源回路ＳＷ１、ＳＷ２が正常であればステップＳ３８に戻る。
【００８５】
他方、ステップＳ４１でＦ０が４０％より低い場合、マイクロコンピュータ５４は図１４のステップＳ１５に進み、以後同様の制御を実行する。尚、図１４における制御は前述同様であるので説明を省略する。このように集積回路素子６・・の稼動率によってもブライン冷却装置１０の制御が可能となる。
【００８６】
ここで、マイクロコンピュータ５４は検知センサ５１がブラインを検知すると、それに応答してＬＥＤ表示器６１に異常表示を行って警報を出力する。同時にスイッチング電源回路ＳＷ１に０Ｖの電圧信号を出力してポンプ１５を停止させる。これによって、ブラインの漏洩量を最小限に抑える。尚、スイッチング電源回路ＳＷ２には例えば最大の＋１２Ｖの電圧信号を出力して最大能力でケース３内に送風し、ケース３内の冷却を確保する。
【００８７】
このように、熱交換器１１の配管１３の出入口１３Ａ、１３Ｂや各配管４６、４７、４８、２３、リザーブタンク２６、ポンプ１５などの接続部分でブラインが漏洩し、漏出したブラインがケース３の底面３Ｂの低位部４９内の前部に溜まって検知センサ５１により検知されると、ＬＥＤ表示器６１にて警報が出力されるので、使用者は係るブラインの漏洩故障に対して迅速にメンテナンスできるようになる。また、ポンプ１５も停止されるので、ブラインの強制的な漏出は停止する。また、前述の如く熱交換器１１の出口１３Ａはコールドプレート１６より高い位置にあるので、出口１３Ａ部分で漏出が生じた場合にはポンプ１５の停止により熱交換器１１内のブラインはその内部に留まることになる。従って、熱交換器１１からのブラインの漏出量は最小限に抑えられる。
【００８８】
次に、図１７及び図１８はクロスフローファン１４の配置に関するサーバ１の他の実施例の構造を示している。尚、各図において図４、図５と同一符号は同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合、ケース３の後面３Ｃに開口６７が形成されており、この開口６７の内方に対応してクロスフローファン１４のファンケーシング３９が配置されている。これにより、クロスフローファン１４は開口６７近傍に設けられる。
【００８９】
この場合のファンケーシング３９はクロスフローファン１４から前方の熱交換器１１につながる風路を構成するためのもので、ファンケーシング３９の開口３３はケース３の開口６７から上方に指向しながら外部に臨むと共に、当該開口３３には同様の塵埃除去用のフィルタ３４が取り付けられている。
【００９０】
クロスフローファン１４が運転されると、前方のケース３内の回路基板５周辺の空気を吸引する。これにより、前面３Ａの開口３０や前述の側面３Ｄ、３Ｄの通気口４４・・・から空気が吸引され、熱交換器１１などの熱交換した後、クロスフローファン１４により開口３３（開口６７）から外部に吐出される。これによって、前述同様に集積回路素子６・・を冷却するブライン冷却装置１０の熱交換器１１やコールドプレート１６・・などを空冷できるようになる。
【００９１】
このときファンケーシング３９の開口３３の下縁に湾曲した開口角度調整板３６が取り付けられている。この場合も開口角度調整板３６は、開口３３内の下部に設けられた係止板３７に前後に所定間隔で突設されたリブ３７Ａ・・に係脱自在とされており、前後に移動させて係合するリブ３７Ａの位置を変更することにより、開口３３の下縁から突出する量を三段階で変更可能とされている。これにより、開口３３の上向きの角度は例えば水平から１５°、３０°、４５°などの三段階で変更可能とされている。
【００９２】
前述の如くこの種サーバラック２が設置されるオフィスでは、空調用の空気が床面から吹き出される。そして、サーバ１は前述の如くサーバラック２に複数段取り付けられるが、上方のサーバ１では開口３３の上向きの角度を浅くし（より水平に近い）、下方のサーバ１では開口３３の上向きの角度を深くする（より上方に向ける）。これにより、容易にケース３内の空気を外部に吐出することができるようになり、集積回路素子６・・の冷却効率を一層向上させることができるようになる。
【００９３】
次に、図１９はコールドプレート１６に放熱フィン６８を取り付けた例を示している。この図においても図９、図１０と同一符号は同一のものとする。但し、この場合コールドプレート１６はソケット７との間に集積回路素子６を挟み込んだ状態で、弾性金属バネ板から成るクリップ６９によりソケット７に着脱可能に固定されている。
【００９４】
そして、この場合のコールドプレート１６の蓋部材１８の上面、即ち、集積回路素子６が当接する下面とは相反する側の面には複数のアルミニウム製放熱フィン６８・・が取り付けられている。このとき、放熱フィン６８にはクリップ６９が挿入できる切欠６８Ａが形成されている。更にこの放熱フィン６８・・・の上面にはコールドプレート１６用の送風装置７１が取り付けられている。この送風装置７１は厚さ寸法の小さい遠心送風型のターボファンから構成されており、下方の放熱フィン６８・・・側から空気を吸引し、側面の吐出口７２から吐出する。
【００９５】
係る構成によればブラインによる冷却に加えて、放熱フィン６８からの熱の放散と送風装置７１による強制通風でコールドプレート１６は強力に冷却されるようになり、集積回路素子６の冷却を迅速且つ的確に達成することができるようになる。また、送風装置７１は遠心送風型のファンであるので、高さ寸法の拡大を最小限として小型化を図ることが可能となる。
【００９６】
尚、実施例で示した各数値はそれに限定されるものではなく、集積回路素子の能力は数量などに応じて適宜設定するものとする。また、実施例ではマイクロコンピュータ５４によりブラインの戻り温度と各コールドプレート１６・・の温度や各集積回路素子６・・の稼動率に基づいてポンプ１５及びクロスフローファン１４の運転を能力制御したが、それに限らず、ポンプ１５は常時運転し、クロスフローファン１４のみの能力制御を行ったり、或いは、クロスフローファン１４を常時運転してポンプ１５の能力制御を行う方式でもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、単一のケース内に発熱対策を必要とする集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられた送風ファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、コールドプレートと熱交換器との間を循環するブラインの循環路を形成する管路を配置する管路スペースをケース内の一側に配置し、この管路スペースの底面を熱交換器より低くしたので、ブラインの循環路を形成する管路において、接続不良や亀裂・損傷の発生などにより、ブラインの漏出が生じた場合にも漏洩したブラインは底面の管路スペースに溜まるようになる。これにより、当該漏洩したブラインによってケース内に配置される集積回路素子のショートなどの悪影響が生じる不都合を未然に回避することができるようになる。
【００９８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、リザーブタンク及びポンプは管路スペースに配置されているので、リザーブタンク及びポンプに故障が生じた場合であっても、リザーブタンクやポンプから漏洩したブラインは底面一側の管路スペースに溜まるので、ケース内全体に侵入して集積回路素子などへ悪影響を及ぼすことを未然に回避することができるようになる。
【００９９】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、ケース内の管路スペースの底面は、予め定められた方向に向かって低く傾斜しているので、ケース内の管路スペースに漏出したブラインを予め定められた方向に向かって流下させ、収集することにより、ケース内に設置された他の機器への影響の発生を遅延させることができるようになる。
【０１００】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、ケース内の管路スペース底面の最も低い箇所、若しくは、その近傍にブライン検知センサを設けると共に、このブライン検知センサの出力に応答して警報を出力する検出部を備えるので、ブラインが漏出された際に、直ぐにブライン検知センサにて検知した後、当該検知センサの出力に応答して警報を発することができるようになるため、異常事態の発生を使用者に早急に報知することができるようになる。
【０１０１】
これにより、ブライン漏出による被害の拡大を最小限に止めることができるようになり、ケース内に設置される集積回路素子への悪影響を未然に回避することができるようになる。
【０１０２】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加えて、ケースの外周付近の温度が＋３５℃以上の際に、コールドプレートの温度が＋７０℃以下になるように少なくとも送風ファン又はポンプの何れか一方を制御する制御部を備えるので、コールドプレートによる冷却能力を送風ファン又はポンプによって制御することができるようになる。これにより、集積回路素子の急激な発熱に対しても迅速に冷却能力を増大させ、素子の損傷発生を未然に回避することができるようになる。
【０１０３】
請求項６の発明によれば、上記各発明に加えて管路スペースはケースの側面及び底面から押し出された突出部で囲まれているので、管路スペース以外のケース内へのブラインの侵入を一層効果的に防止することができるようになる。
【０１０４】
請求項７の発明によれば、請求項３又は請求項４に加えて管路スペースの傾斜は押出成形されているので、傾斜の形成も容易となり、生産コストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電子装置の実施例としてのサーバが積載されたサーバラックの正面図である。
【図２】本発明の電子装置の実施例としてのサーバの斜視図である。
【図３】図２のサーバのケースの上面カバーを取り外した状態の斜視図である。
【図４】図３のサーバの平面断面図である。
【図５】図２のサーバ前部の縦断側面図である。
【図６】図２のサーバのケース側面の通気口部分の拡大図である。
【図７】図３のサーバの縦断背面図である。
【図８】図３のサーバの縦断側面図である。
【図９】図３のサーバの回路基板に取り付けられた集積回路素子とコールドプレートの側面図である。
【図１０】図９のコールドプレートの分解斜視図である。
【図１１】図３のサーバのブライン冷却装置の電気回路図である。
【図１２】図１１に示したマイクロコンピュータの制御動作を説明するフローチャートである。
【図１３】図１１に示したマイクロコンピュータの制御動作を説明するもう一つのフローチャートである。
【図１４】図１１に示したマイクロコンピュータの制御動作を説明するもう一つのフローチャートである。
【図１５】図１１に示したマイクロコンピュータの他の実施例の制御動作を説明するフローチャートである。
【図１６】図１５に示したマイクロコンピュータの他の実施例の制御動作を説明するもう一つのフローチャートである。
【図１７】本発明の電子装置の他の実施例のサーバの平断面図である。
【図１８】図１７のサーバ後部の縦断側面図である。
【図１９】本発明の電子装置の他の実施例のサーバのコールドプレートと集積回路素子の斜視図である。
【符号の説明】
１ サーバ（電子装置）
２ サーバラック
３ ケース
５ 回路基板
６ 集積回路素子
１０ ブライン冷却装置
１１ 熱交換器
１２ プレート
１３、２３、４６、４８ 配管
１３Ａ 出口
１３Ｂ 入口
１４ クロスフローファン（送風ファン）
１５ ポンプ
１６ コールドプレート
１７ ベース部材
１８ 蓋部材
２６ リザーブタンク
３０ 開口
３６ 開口角度調整板
３９ ファンケーシング
４１ 風路部材
４４ 通気口
４９ 低位部
５１ 検知センサ
５３ シート材
５４ マイクロコンピュータ
６１ ＬＥＤ表示器
６８ 放熱フィン
７１ 送風装置
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチング電源回路
ＴＨ１〜ＴＨ４ サーミスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic device that houses a circuit board on which an integrated circuit element such as a CPU or an LSI that requires countermeasures against heat generation is mounted in a single case.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor integrated circuit elements such as CPUs and LSIs having a microelectronic circuit in which elements having a large number of semiconductors and internal wirings are combined as one solid by a special method have been increasingly used. . An integrated circuit device having such a microelectronic circuit generates a large amount of heat during operation. When the temperature of the integrated circuit element rises, a problem that its operation becomes unstable occurs, and when the temperature rises further, the semiconductor is destroyed. Therefore, the heat sink is attached to the integrated circuit element to exchange heat between the heat sink and the air, and the heat of the integrated circuit element is released into the air to cool the integrated circuit element. It prevented unstable operation and thermal destruction due to high temperatures.
[0003]
On the other hand, in a data communication network using a communication line and a computer network (LAN) that performs high-speed data transfer using a private line within a limited range such as in a building or site, an integrated circuit element as described above is used. A server provided with a large number of electronic devices using the. That is, in such a server, the temperature rises significantly due to the operation of a large number of integrated circuit elements. Conventionally, the entire room where the server is installed is cooled by a cooling device, the cold air is taken into the electronic device, and the integrated circuit elements are installed. A method of cooling was taken.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, however, cold air is taken in by a propeller fan (blower) provided on the back of the electronic device so that the flow of cold air generated in the electronic device hits the integrated circuit element. It was not a good cooling efficiency. Therefore, it is conceivable to cool the integrated circuit element using the brine. However, in the cooling method using the brine, if the brine leaks out from the pipe, the electronic components such as the integrated circuit element are immersed in the brine, and the short circuit is caused. This has an adverse effect on the operation and ultimately has the risk of destruction.
[0005]
The present invention has been made to solve the problems of the related art, and provides an electronic device that can effectively solve the problem caused by leakage of brine circulating to cool an integrated circuit element. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the electronic device according to the present invention stores a circuit board on which an integrated circuit element that requires countermeasures against heat generation is mounted in a single case, and the integrated circuit is capable of heat transfer. A cold plate attached to the element, a brine heated by this cold plate circulates, a heat exchanger that cools this brine, and an air passage that leads from the blower fan provided in the opening on one side of the case to the heat exchanger A fan casing, a brine tank that is provided in order in the flow of brine from the heat exchanger to the cold plate, a reserve tank that stores the brine, a pump that circulates the brine, and a cold plate, and at least a pair of reciprocations. Linear brine flow path to form a brine circulation path between the cold plate and the heat exchanger That the conduit space for disposing a conduit disposed on a side of the case, the bottom surface of the conduit space, characterized in that lower than the heat exchanger.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the invention, the reserve tank and the pump are arranged in a pipe space.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect of the invention, the bottom surface of the duct space in the case is inclined low toward a predetermined direction. To do.
[0009]
In addition to the invention of claim 3, the electronic device of the invention of claim 4 is provided with a brine detection sensor at or near the bottom of the bottom surface of the duct space in the case, and the output of this brine detection sensor. A detection unit that outputs an alarm in response is provided.
[0010]
In addition to the invention of claim 1, 2, 3, or 4, the electronic device of the invention of claim 5 is such that when the temperature near the outer periphery of the case is + 35 ° C. or higher, the temperature of the cold plate is It has a control part which controls at least one of a ventilation fan or a pump so that it may become +70 ° C or less.
[0011]
An electronic device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above-described inventions, the duct space is surrounded by a protruding portion pushed out from a side surface and a bottom surface of the case.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an electronic device according to the third or fourth aspect, characterized in that the inclination of the pipe space is extruded.
[0013]
According to the present invention, in an electronic device that houses a circuit board on which an integrated circuit element that requires countermeasures against heat generation is mounted in a single case, the integrated circuit element is attached to the integrated circuit element so that heat can be transferred. Cold plate, brine heated by this cold plate circulates, heat exchanger that cools this brine, and fan casing that constitutes the air path leading from the blower fan provided in the opening on one side of the case to the heat exchanger A reserve tank for storing brine, a pump for circulating the brine, and a brine configured to be in the cold plate and configured to form at least a pair of reciprocating brines. And forming a brine circulation path that circulates between the cold plate and the heat exchanger. The pipe space where the pipe is placed is placed on one side of the case, and the bottom of this pipe space is made lower than the heat exchanger, so in the pipe forming the brine circulation path, poor connection, cracks and damage occur. For example, when the leakage of the brine occurs, the leaked brine is accumulated in the pipe space on the bottom surface. As a result, it is possible to avoid inconveniences such as a short circuit of an integrated circuit element disposed in the case due to the leaked brine.
[0014]
According to the invention of claim 2, in addition to the invention of claim 1, since the reserve tank and the pump are arranged in the pipe space, even if a failure occurs in the reserve tank and the pump, the reserve tank Since the brine leaking from the pump accumulates in the pipe space on the one side of the bottom surface, it can be prevented that it penetrates into the entire case and adversely affects the integrated circuit elements.
[0015]
According to the invention of claim 3, in addition to the invention of claim 1 or 2, the bottom surface of the duct space in the case is inclined low toward a predetermined direction. By causing the brine that has leaked into the pipeline space to flow down in a predetermined direction and collect it, it is possible to delay the occurrence of influence on other devices installed in the case.
[0016]
According to the invention of claim 4, in addition to the invention of claim 3, the brine detection sensor is provided at or near the lowest part of the bottom surface of the pipe space in the case and responds to the output of this brine detection sensor. Since a detection unit that outputs an alarm is provided, when the brine is leaked, immediately after detection by the brine detection sensor, an alarm can be issued in response to the output of the detection sensor. It becomes possible to promptly notify the user of the occurrence of an abnormal situation.
[0017]
As a result, it is possible to minimize the spread of damage due to the leakage of the brine, and to avoid adverse effects on the integrated circuit elements installed in the case.
[0018]
According to the invention of claim 5, in addition to the invention of claim 1, claim 2, claim 3 or claim 4, when the temperature near the outer periphery of the case is + 35 ° C. or higher, the temperature of the cold plate is +70. Since the control part which controls at least any one of a ventilation fan or a pump so that it may become below degrees C is provided, the cooling capability by a cold plate can be controlled now by a ventilation fan or a pump. As a result, it is possible to quickly increase the cooling capacity against sudden heat generation of the integrated circuit element, and to avoid the occurrence of damage to the element.
[0019]
According to the invention of claim 6, in addition to each of the above inventions, the pipeline space is surrounded by the protrusions pushed out from the side surface and the bottom surface of the case, so that the penetration of brine into the case other than the pipeline space is prevented. This can be prevented more effectively.
[0020]
According to the invention of claim 7, in addition to claim 3 or claim 4, since the inclination of the pipe space is extrusion-molded, the formation of the inclination is facilitated, and the production cost can be reduced.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a server rack 2 on which a plurality of servers 1 as an embodiment of an electronic apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a perspective view of the server 1 as an embodiment of the electronic apparatus of the present invention. 3 is a perspective view of the server 1 with the top cover 4 of the case 3 removed, and FIG. 4 is a plan view of the server 1 of FIG.
[0022]
In each figure, a server (1U server) 1 according to the embodiment is a center for providing various services to a computer connected to a network, and a frame 2B of a server rack 2 having a caster 2A for movement on the bottom surface. And a plurality of units are installed over a plurality of upper and lower stages. Each server 1 houses a circuit board 5 on which a plurality (or a single number) of semiconductor integrated circuit elements 6 such as LSIs and CPUs are mounted. In addition, a controller 52 is provided at the lower part of the server rack 2 for managing task assignments and operating conditions to each server 1.
[0023]
The server 1 has a circuit board 5, a flexible disk drive 31, a CD-ROM drive 32, a power supply circuit (POWER) 9, a connector (I) in a case 3 having a thin rectangular shape with a height of 45 mm, a width of 450 mm, and a depth of 530 mm, for example. / O) In addition to electronic components such as 8, a plate fin type heat exchanger 11, a cross flow fan 14 as a blower fan, a pump 15 for circulating brine, a reserve tank 26 for storing brine, an integrated circuit element 6 And a brine cooling device 10 that includes a cold plate 16 or the like that is attached so as to be capable of heat transfer and cools the integrated circuit element 6. The case 3 includes a front surface 3A, a bottom surface 3B, a rear surface 3C, and left and right side surfaces 3D and 3D, and an upper surface is covered with a removable upper surface cover 4.
[0024]
In this case, the flexible disk drive 31 and the CD-ROM drive 32 face the right end of the front surface 3A of the case 3 and an opening 30 is formed on the left side thereof. The heat exchanger 11 is disposed in the case 3 corresponding to the inside of the opening 30. The heat exchanger 11 has a plurality of plates 12 having heat conductivity such as aluminum thin plates arranged at intervals of 1 mm to 5 mm, and penetrates through these plates 12 so that heat can be transferred. It is comprised from the meandering aluminum piping 13 which flows.
[0025]
In addition, when the space | interval of the plate 12 is narrow, the air filter 34 mentioned later of an appropriate eye is used, and when a space | interval is wide, safety structures, such as a slit, are used instead of the air filter 34. FIG.
[0026]
Further, a fan casing 39 of the cross flow fan 14 is disposed on the opening 30 side of the heat exchanger 11 so as to correspond to the opening 30. Thereby, the cross flow fan 14 is provided in the vicinity of the opening 30. The fan casing 39 is for forming an air passage connected to the heat exchanger 11 from the opening 30. The opening 33 of the fan casing 39 faces the outside while facing downward from the opening 30 of the case 3, and An air filter 34 for removing dust is attached.
[0027]
A curved opening angle adjusting plate 36 is attached to the upper edge of the opening 33 of the fan casing 39 in a bowl shape. The opening angle adjusting plate 36 can be freely engaged with and disengaged from ribs 37A projecting at a predetermined interval in the front-rear direction on a locking plate 37 provided in the upper part of the opening 33. By changing the position of the mating rib 37A, the amount protruding from the upper edge of the opening 33 can be changed in three stages. As a result, the amount of protrusion on the extension of the fan casing 39 can be changed, and the downward angle of the opening 33 can be changed in three stages such as 15 °, 30 °, and 45 ° from the horizontal. Inhalation of air from the combined direction is effectively performed.
[0028]
Here, in the computer room in which this kind of server rack 2 is installed, a circulation path in which cooling air is blown from the floor side and sucked from the ceiling side is configured. As described above, the server 1 is attached to the server rack 2 in a plurality of stages. In the upper server 1, the downward angle of the opening 33 is shallow (closer to the horizontal), and in the lower server 1, the downward angle of the opening 33 is set. By deepening (directing downward), the cooling air rising from the floor surface can be easily and smoothly taken in from the opening 33 and circulated in the case 3 by each stage of the server 1. It becomes like this. The cooling air (cold air) flows through the case 3 and is discharged from the back surface (rear surface) of the case 3.
[0029]
Further, a rectifying flap plate 38 is attached to the fan casing 39 on the rear side of the cross flow fan 14, that is, on the heat exchanger 11 side, and air from the cross flow fan 14 strikes the heat exchanger 11 in a biased manner. Is preventing. Further, on both sides of the fan casing 39, air passage members 41 extending to both sides and the lower side of the plurality of plates 12 of the rear heat exchanger 11 are integrally formed. The air passage member 41 may be constituted by an extension member that is separate from the fan casing 39.
[0030]
Here, the upper edge of the plate 12 of the heat exchanger 11 is in contact with the upper surface cover 4 of the case 3, and the lower edge is in contact with the lower surface of the air passage member 41 in contact with the bottom surface 3 </ b> B of the case 3. Since the left and right surfaces of the air passage member 41 are positioned on the left and right sides of the outermost plate 12, the casing of the heat exchanger 11 is configured by these. Further, the air passage member 41 of the fan casing 39 concentrates the air from the cross flow fan 14 on the plates 12 of the heat exchanger 11. As a result, the air sucked into the case 3 is guided only to the space between the plates 12 of the heat exchanger 11, so that a decrease in heat exchange efficiency that occurs when the air leaks to other locations is avoided. The heat exchange efficiency with the brine flow in the heat exchanger 11 described later is improved.
[0031]
In this case, the cross flow fan 14 corresponds along the longitudinal direction (left-right direction) on the air inflow side (front side) of the heat exchanger 11, and the air sucked from the opening 30 (opening 33) Supply in a line along the longitudinal direction. Thereby, the air sucked into the case 3 from the opening 30 by the cross flow fan 14 can be efficiently blown to the heat exchanger 11. Reference numeral 14M denotes a motor of the cross flow fan 14 (a DC motor whose rotational speed changes according to the applied voltage), and is attached to the outer surface of the fan casing 39.
[0032]
On the other hand, vents 42 and 42 are formed on the left and right of the rear surface 3C of the case 3, and exhaust fans 43 are attached to the vents 42 and 42, respectively. The circuit board 5 is located on the bottom surface 3 </ b> B of the case 3 so as to be positioned between the heat exchanger 11 and the vent holes 42 and 42. Further, the power supply circuit 9 is provided corresponding to the inside of the left vent 42. In addition, a plurality of vent holes 44 are formed on the left and right side surfaces 3D and 3D of the case 3 at a position surrounding the circuit board 5 by cutting the side surfaces 3D and 3D corresponding to the circuit board 5 inward. (FIG. 6). Note that the raising and lowering of the vent 44 is directed obliquely rearward.
[0033]
When the cross flow fan 14 is operated, the air sucked into the case 3 from the opening 30 is blown to the heat exchanger 11 and passes between the plates 12 to reach the circuit board 5. Thereafter, it passes through the cold plate 16... And the periphery of the power supply circuit 9, is sucked into the blower fans 43 and 43, and is discharged to the outside through the vent holes 42 and 42. As a result, a series of ventilation paths from the opening 30 to the vent holes 42 and 42 are formed in the case 3.
[0034]
Also, fresh air (outside air that has not passed through the heat exchanger 11) is sucked from the vent holes 44 formed in the side surfaces 3D and 3D by such ventilation, and passes through the cold plate 16 on the circuit board 5 and the periphery. Similarly, the air is discharged from the vents 42 and 42. Thereby, it is possible to avoid an abnormal rise in the temperature in the case 3 due to the air exchanged with the heat exchanger 11 and to improve the air cooling effect of the cold plate 16. Moreover, since the vent hole 44 is formed by cutting and raising, the productivity of the case 3 is also improved.
[0035]
The brine outlet 13A of the pipe 13 of the heat exchanger 11 is arranged at the upper end of the front left side toward the heat exchanger 11, and the pipe 46 connected to the outlet 13A is connected to the inlet of the reserve tank 26. ing. A pipe 47 connected from the outlet of the reserve tank 26 is connected to a suction port of the pump 15, and a discharge port of the pump 15 is connected to an inlet of an aluminum pipe 23 of the cold plate 16 described later. The outlet of the pipe 23 is connected to the brine inlet 13 </ b> B of the pipe 13 of the heat exchanger 11 via the pipe 48 to constitute an annular brine circulation path of the brine cooling device 10. That is, the reserve tank 26 and the pump 15 are sequentially provided in the flow of brine from the outlet 13 </ b> A of the heat exchanger 11 toward the cold plate 16. Then, brine is enclosed in the annular brine circulation path.
[0036]
As the brine, a liquid heat medium that does not boil due to the heat generated by the integrated circuit element 6 is used. In the embodiment, the brine is filled with antifreeze. The brine may be normal water, pure water, HFE (hydrofluoroether), or the like.
[0037]
In this case, the inlet 13B of the pipe 13 of the heat exchanger 11 is directly below the outlet 13A at the left front portion of the heat exchanger 11, and these inlet 13B and outlet 13A (at least the outlet 13A) are positioned higher than the cold plate 16. Is arranged. In addition, the bottom surface 3B of the case 3 at a position corresponding to the lower side of the heat exchanger 11 is set higher than the other parts (FIG. 7). A lower portion 49 lower than the lower end of the vessel 11 is formed. The lower portion 49 becomes a pipe space in which the pipes 46 and 48, the reserve tank 26, the pump 15, and the like are arranged. The outlet 13A and the inlet 13B of the pipe 13 of the heat exchanger 11, the pipes 46 and 48, the reserve tank 26, the pump 15 and the pipe 47 (these pipes become pipes through which brine circulates) are all in this lower portion. 49 or correspondingly above.
[0038]
The circuit board 5 is attached by being raised by a spacer at a position higher than the upper surface of the lower portion 49. In addition, the reserve tank 26 and the pump 15 are disposed in the front part on the lower part 49. Further, the upper surface of the lower portion 49 is inclined downward as a whole by extrusion molding (FIG. 8), and a detection sensor 51 for detecting the brine when the brine is accumulated is attached to the lowest front end portion. .
[0039]
With such a configuration, the inlet / outlet 13A, 13B of the pipe 13 of the heat exchanger 11 and the pipes 46, 47, 48, 23, the reserve tank 26, the pump 15, etc. are connected to each other, and cracks / damage are generated in the brine. Even in the case of leakage, the leaked brine flows down along the slope of the lower portion 49 of the bottom surface 3 </ b> B of the case 3 and is collected at the front portion in the lower portion 49. As a result, it is possible to delay and avoid the inconvenience that the circuit board 5, the integrated circuit element 6 attached thereto, the pump 15, the heat exchanger 11 and the like are immersed in brine and cause a failure as much as possible. . In particular, since the outlet 13A of the heat exchanger 11 is located higher than the cold plate 16, even if a connection failure with the pipe 48 occurs at the outlet 13A portion, the heat exchanger until the pump 15 is stopped as will be described later. It is possible to minimize the amount of brine that leaks out of the inside. The brine leaking to the lower portion 49 is detected by the detection sensor 51 described above, and the pump 15 is stopped and an alarm is output as will be described later. Moreover, when the rib 50 (protrusion part) protrudes from the side surface 3D and the bottom surface 3B of the case 3 by extrusion molding between the lower part 49 and the heat exchanger 11 and the circuit board 5, the brine leaks. The brine is prevented from flowing to the circuit board 5 side.
[0040]
As described above, a plurality of semiconductor integrated circuit elements 6 (three but one may be used in the present embodiment) are attached to the circuit board 5, and the integrated circuit elements 6. In addition to being arranged in a straight line, each integrated circuit element 6... Is attached to the circuit board 5 via a socket 7 (FIG. 9). A cold plate 16 is attached to each of the integrated circuit elements 6 in a heat exchange manner, and grease 24 having a high thermal conductivity is applied between the cold plate 16 and the integrated circuit element 6. Yes. The grease 24 closely contacts the integrated circuit element 6 and the cold plate 16, thereby efficiently transferring the heat of the integrated circuit element 6 to the cold plate 16. Instead of the grease 24, an elastic sheet material having good thermal conductivity as described later may be used.
[0041]
The cold plate 16 is configured, for example, by caulking and joining two aluminum plates having high thermal conductivity (thermal conductivity). The cold plate 16 includes a base member 17 serving as a plate-like heat conductive material positioned on the integrated circuit element 6 side, and a lid member 18 serving as a plate-like heat conductive material that is closely attached to the base member 17. The above-described piping 23 is sandwiched between the base member 17 and the lid member 18 (FIG. 9).
[0042]
A plurality of pipe grooves 21 (one pair in this embodiment) are formed in the base member 17 from the front end to the rear end, and the pipe grooves 21 are formed in parallel at a predetermined interval (FIG. 10). ). The pipe grooves 21 and 21 are recessed in the base member 17 as a semicircular arc shape equivalent to the outer peripheral shape of the pipe 23, and both the pipe grooves 21 and 21 have a predetermined distance from both sides of the base member 17. It is formed inside.
[0043]
Further, an engagement groove (concave portion) 19 having a predetermined depth and a predetermined width is formed between one pipe groove 21 and one side of the base member 17 from the front end to the rear end of the base member 17. Yes. The engagement groove 19 is formed in a substantially U-shaped cross section and is recessed in the base member 17 so as to be substantially parallel to the pipe groove 21. An engagement groove 19A is formed between the pipe grooves 21 from the front end to the rear end of the base member 17 in parallel with the pipe groove 21. The engagement groove 19A is the same as the engagement groove 19 described above. Is formed.
[0044]
Further, the base member 17 is formed with an engagement protrusion (projection) 20B having a predetermined height and a predetermined width from the front end to the rear end. The engaging protrusion 20B is formed so as to protrude from the base member 17 and is formed between the one pipe groove 21 and the engaging groove 19A and parallel to the pipe groove 21. Further, the base member 17 is formed with an engaging projection 20C extending from the front end to the rear end, and this engaging projection 20C is formed in the same shape as the engaging projection 20B. It is located on the opposite side to the engagement groove 19A. That is, the engagement groove 19, the pipe groove 21, the engagement protrusion 20B, the engagement groove 19A, the pipe groove 21, and the engagement protrusion 20C are formed at predetermined intervals in order from one side of the base member 17. Are formed on one side of the base member 17.
[0045]
On the other hand, a plurality (two) of pipe grooves 21 are also formed in the lid member 18, and these pipe grooves 21 are formed in the same shape as the pipe grooves 21 formed in the base member 17. Both pipe grooves 21 formed in the lid member 18 are formed at positions facing both pipe grooves 21 formed in the base member 17 when the lid member 18 is superposed on the base member 17. The pipes 23 and 23 are respectively sandwiched between the pipe grooves 21 formed in the pipe 18.
[0046]
Here, a sheet material 53 having thermal conductivity and elasticity made of a thin graphite sheet having a thickness of 50 μm or the like is interposed between the pipe 23 and the lid member 18, and the base member 17, the pipe 23, and the lid member 18. Sandwiched between. The sheet material may be on the base member 17 side of the pipe 23. Further, as described above, it may be provided between the integrated circuit element 6 and the cold plate 16 or may be attached to the upper surface of the cold plate 16. Further, as the material of the sheet material 53, a copper foil or the like can be considered.
[0047]
The sheet material 53 has a high thermal conductivity in the surface direction, and thus, heat transfer between the pipe 23 and the base member 17 and the lid member 18 is favorably performed in a wide range, and the heat conduction efficiency is improved. Will be able to. By such an action, heat transfer from the integrated circuit element 6 to the brine flowing in the pipe 23 of the cold plate 16 is performed extremely smoothly. In addition, you may apply | coat the grease similar to the above-mentioned to the surface (for example, the upper surface of the base member 17 of FIG. 10) which does not provide the sheet material 53 concerned.
[0048]
In this case, the cover member 18 is formed with engagement protrusions 20 and 20A similar to the engagement protrusions 20B and 20C from the front end to the rear end. The engaging protrusions 20 and 20A are formed at positions facing the engaging grooves 19 and 19A formed in the base member 17, and both the engaging protrusions 20 and 20A have the lid member 18 as the base member 17. When superposed, they are press-fitted into the engagement grooves 19 and 19A, respectively. The lid member 18 has engagement grooves 19B and 19C similar to the engagement grooves 19 and 19A from the front end to the rear end. The engagement grooves 19B and 19C are formed at positions facing the engagement protrusions 20B and 20C formed on the base member 17, and when the lid member 18 is superposed on the base member 17, both the engagement grooves 19B. , 19C are press-fitted into the engaging protrusions 20B and 20C, respectively.
[0049]
That is, the cold plate 16 is superposed in a state where the pipes 23 and 23 and the above-described sheet material 53 are sandwiched between the base member 17 and the lid member 18 (pipe grooves 21 and 21), and engages with the engagement grooves 19 and 19A. The base member 17 and the lid member 18 are tightly fixed by crimping the portions 20 and 20A by press-fitting the engaging protrusions 20B and 20C into the engaging grooves 19B and 19C. At this time, the outer circumferences of the pipes 23 and 23 are tightly fixed to the base member 17 and the lid member 18 (via the sheet material 53). Further, both the pipes 23, 23 are located outward from the front and rear ends of the base member 17 and the lid member 18.
[0050]
Three cold plates 16 configured in this way are prepared in the embodiment, and the ends of the pipes 23 of the cold plates 16 are connected by connectors 23A. At this time, each cold plate 16... Is connected to each of the three integrated circuit elements 6 attached to the circuit board 5 with dimensions respectively positioned, and the pipe 23 at the end of the one cold plate 16 is It connects with the bend pipe (arc-shaped pipe) 23B.
[0051]
By connecting the cold plates 16 in this way, a linear brine flow path having a pair of reciprocations between the cold plates 16 is formed. A plurality of pairs of linear brine channels may be formed between the cold plates 16 by providing more pipes 23. Each cold plate 16 is abutted and fixed on each integrated circuit element 6 through the grease 24 having a high thermal conductivity as described above (FIG. 9).
[0052]
Of the three cold plates 16 connected in this way, the left end of the cold plate 16 facing the pipe 23 located on the opposite side of the bend pipe 23B exchanges heat with the discharge port from the pump 15 as described above. Connected to the pipe 48 to the vessel 11 above the lower portion 49.
[0053]
Next, FIG. 11 shows an electric circuit diagram of the brine cooling device 10 of the server 1. In this figure, reference numeral 54 denotes a general-purpose microcomputer constituting a control unit and a detection unit. An input port of the microcomputer 54 is attached to each of the cold plates 16. The thermistors TH1, TH2, and TH3 for detecting the temperatures (or detecting the temperatures in the vicinity of the integrated circuit element 6) and the inlet 13B of the pipe 13 of the heat exchanger 11 or the pipe 48 connected thereto. A thermistor TH4 that is attached in a heat exchange manner and detects the return temperature of the brine to the heat exchanger 11 is connected.
[0054]
Further, a resistor (volume or the like) 56 for setting a maximum value Tmax (for example, + 80 ° C.) of the return temperature of the brine is connected to the input port of the microcomputer 54, and a mode switch 57 is further connected. . Further, a voltage that changes based on temperature detection of the detection sensor 51 is applied to an A / D (analog / digital conversion) input port of the microcomputer 54, and power is turned on to a RESET input port of the microcomputer 54. A reset signal (linked to the power supply) is input. Further, the microcomputer 54 exchanges data with the controller 52.
[0055]
A signal output from the output port of the microcomputer 54 is supplied to the switching power supply circuits SW1 and SW2 via the buffer, and the output voltages of the switching power supply circuits SW1 and SW2 are controlled in the range of + 6V to + 12V in this embodiment. A transistor 59 for controlling energization of the relay 58 (relay coil) is also connected via a buffer, and ON / OFF is controlled by the microcomputer 54. An LED display 61 is also connected to the output of the microcomputer 54.
[0056]
The switching power supply circuits SW1 and SW2 are supplied with DC + 12V output from the power supply circuit 9, and the output of the switching power supply circuit SW1 is supplied to the motor 15M of the pump 15 through the resistor 62 and the normally open contact 58A of the relay 58. Is done. The output of the switching power supply circuit SW2 is supplied to the motor 14M of the cross flow fan 14 through the resistor 63 and the normally open contact 58B of the relay 58.
[0057]
Further, a series circuit of a resistor 64 and a light emitting diode of a photocoupler PH1 is connected in parallel with the resistor 62 on the output side of the switching power supply circuit SW1, and the output of the phototransistor of the photocoupler PH1 is an input port of the microcomputer 54. It is connected to the. In addition, a series circuit of a resistor 66 and a light emitting diode of a photocoupler PH2 is connected in parallel with the resistor 63 on the output side of the switching power supply circuit SW2. The output of the phototransistor of the photocoupler PH2 is input to the input port of the microcomputer 54. It is connected to the.
[0058]
Next, the operation of the brine cooling device 10 of the server 1 under the control of the microcomputer 54 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. When the power is turned on, a power ON reset signal is input to the microcomputer 54 in step S1 of FIG. As the reset signal, the microcomputer 54 uses an edge trigger by DC + 5V which is a power source for the relay 58 and the photocouplers PH1 and PH2.
[0059]
Next, the microcomputer 54 determines the maximum value Tmax of the return temperature of the brine set by the resistor 56 in step S2, and stores it in the storage unit (memory). In the embodiment, + 80 ° C. is not always set as Tmax. Next, in step S3, the microcomputer 54 starts counting a timer (for example, a 5-minute timer) that it has as its function. In step S4, it is determined whether the timer count has elapsed. If not, the process proceeds to step S5 to output a voltage signal indicating that DC + 12V is output to the switching power supply circuits SW1 and SW2, respectively. 59 is turned on to energize the relay 58. When the relay 58 is energized, the contacts 58A and 58B are closed.
[0060]
As a result, DC + 12V is supplied to the motor 15M of the pump 15 and the motor 14M of the cross flow fan 14, respectively, and both are operated at the maximum capacity. When the cross flow fan 14 is operated, air (outside air) is sucked from the opening 30 of the case 3 as described above and blown in a line along the longitudinal direction of the heat exchanger 11. As a result, the air after the plates 12 of the heat exchanger 11 and the pipes 13 are air-cooled passes through the cold plate 16 of the circuit board 5 and the periphery of the power supply circuit 9 and then ventilated by the blower fans 43 and 43. It is discharged to the outside through the ports 42 and 42.
[0061]
Further, as described above, fresh air (outside air) is also sucked from the vent holes 44 of the side surfaces 3D and 3D, and after air cooling through the cold plate 16 of the circuit board 5 and the periphery of the power supply circuit 9, the same manner. The air is discharged from the vents 42 and 42 to the outside.
[0062]
On the other hand, when the pump 15 is operated, brine is discharged from the discharge port, and after the heat exchange with the cold plates 16... 13 inlets 13B. The brine that has entered the inlet 13B exchanges heat with the pipe 13 itself and the plate 12 in the process of passing through the pipe 13 inside the heat exchanger 11 in a meandering manner, and is cooled by ventilation from the crossflow fan 14.
[0063]
The brine from the outlet 13 </ b> A of the pipe 13 of the heat exchanger 11 reaches the reserve tank 26 through the pipe 46, and repeats circulation that is sucked again from the suction port of the pump 15 through the reserve tank 26. In this way, the cold plates 16 are cooled by the brine that is air-cooled in the heat exchanger 11, and the integrated circuit elements 6 are cooled by the cold plates 16.
[0064]
In step S6, the microcomputer 54 determines whether the phototransistors PH1 and PH2 are turned on. Here, when no output is generated from the switching power supply circuits SW1 and SW2, the light emitting diodes of the photocouplers PH1 and PH2 do not emit light, and the respective phototransistors are turned off. When the phototransistors of the photocouplers PH1 and PH2 are turned on, the microcomputer 54 determines that outputs are generated from the respective switching power supply circuits SW1 and SW2, and returns to step S4. When the PH2 phototransistor is OFF, the pump 15 and the cross flow fan 14 may have an abnormality. Therefore, the process proceeds from step S6 to step S7 and an abnormality is displayed on the LED display 61 to give an alarm. Is output.
[0065]
The microcomputer 54 continues to operate the crossflow fan 14 and the pump 15 with the maximum capacity after the power is turned on until the timer counts up, thereby responding to heat generated when the server 1 is started, and at the same time the brine cooling device 10 To stabilize the cooling capacity. When 5 minutes have elapsed since the power was turned on and the timer counted up, the microcomputer 54 proceeds from step S4 to step S8, and determines whether or not the return temperature of the brine detected by the thermistor TH4 is equal to or higher than the maximum value Tmax.
[0066]
When the temperature of the brine returned by heat exchange with each cold plate 16... Rises to a temperature equal to or higher than Tmax, the microcomputer 54 proceeds to step S12 and, similarly to the above, the maximum of the cross flow fan 14 and the pump 15 is reached. The operation of the capacity is continued, an abnormality is displayed on the LED display 61 in step S13, and the process returns to step S8. As a result, there is a possibility that the cold plate 16 is not cooling the integrated circuit element 6 effectively, so an alarm is given.
[0067]
On the other hand, if the return temperature of the brine is lower than Tmax in step S8, the process proceeds to step S9, and the temperature of each cold plate 16... Detected by each thermistor TH1, TH2, TH3 is taken in. Then, the highest temperature is selected from the thermistors TH1 to TH3 and set to T0. Next, in step S10, it is determined whether or not T0 is equal to or higher than Tmax-5 (that is, + 75 ° C.). In the above case, the process proceeds to step S14 and the cross flow fan 14 and the pump 15 are operated at the maximum capacity as described above. Then, the process returns to step S8.
[0068]
If T0 is lower than Tmax-5 in step S10, the process proceeds to step S11, where it is determined whether T0 is equal to or higher than Tmax-40 (ie, + 40 ° C.). If T0 is Tmax−40 or more and less than Tmax−5 (that is, + 40 ° C. or more and less than + 75 ° C.), the microcomputer 54 proceeds to step S20 in FIG.
[0069]
In step S20, the microcomputer switches the switching power source from the data table calculated in advance by PID (proportional differential integration) or fuzzy calculation based on the current T0 and ΔT obtained from the deviation (change) between the previous T0 and the current T0. An increase / decrease value ΔV of the output voltages of the circuits SW1 and SW2 is obtained. The routine cycle in this case is, for example, 0.5 seconds. In the calculation in step S20, when the temperature near the outer periphery of the case 3 is + 35 ° C. or higher, the temperature of the cold plate 16 is a set value of + 50 ° C. to + 70 ° C. In such a manner, the calculation is performed in such a way that the capacities of the pump 15 and the cross flow fan 14 are increased according to the rise in the temperature of the brine, and the capacities are decreased according to the decrease in the temperature. The set value may be controlled by the controller 52 in accordance with the operating rate of the server 1, or may be configured to be arbitrarily set manually.
[0070]
In step S21, the microcomputer 54 sets the voltage signal Vnew output to each of the switching power supply circuits SW1 and SW2 to the current voltage signal + ΔV, and in step S22, the voltage signal Vnew ranges from the lower limit DC + 8V to the upper limit + 12V. The voltage signal is corrected so as not to exceed the value, and the relay 58 is energized. As a result, the pump 15 and the cross flow fan 14 are operated with the adjusted capacity.
[0071]
In step S24, the microcomputer 54 determines whether the phototransistors of the photocouplers PH1 and PH2 are turned on in the same manner as described above. No output is generated from the switching power supply circuits SW1 and SW2, and the photocouplers PH1 and PH2 When the phototransistor is not emitting light and each phototransistor is OFF, an alarm is output by displaying an abnormality on the LED display 61 in the same manner as described above in step S25. If each switching power supply circuit SW1, SW2 is normal, the process returns to step S8.
[0072]
On the other hand, if T0 is lower than Tmax-40 (ie, + 40 ° C.) in step S11, the microcomputer 54 proceeds to step S15 in FIG. 14 and determines whether or not the mode switch 57 is turned on. Assuming that the mode switch 57 is ON, the microcomputer 54 proceeds from step S15 to step S17, outputs a DC + 8V voltage signal to the switching power supply circuit SW1, and outputs a 0V voltage signal to the switching power supply circuit SW2. The relay 58 is energized.
[0073]
As a result, the pump 15 is operated at the minimum capacity, and the cross flow fan 14 is stopped and ventilation is interrupted while ensuring the minimum brine circulation in the brine circulation path of the brine cooling device 10. Thereby, when the return temperature of the brine is lower than + 40 ° C., if the mode switch 57 is turned on, the microcomputer 54 maintains the minimum cooling of the integrated circuit element 6 by the brine cooling device 10. In step S18, similarly, it is determined whether or not the output of the switching power supply circuit SW1 is generated by the phototransistor of the photocoupler PH1, and if not, the LED display 61 similarly displays an abnormality. In either case, the process returns to step S8.
[0074]
On the other hand, when the mode switch 57 is OFF, the microcomputer 54 proceeds from step S15 to step S16, outputs a voltage signal of 0 V to the switching power supply circuits SW1 and SW2, deenergizes the relay 58, and returns to step S8. That is, when the return temperature of the brine is lower than + 40 ° C. and the mode switch 57 is turned off, the microcomputer 54 stops the cooling of the integrated circuit element 6 by the brine cooling device 10.
[0075]
Next, the flowcharts of FIGS. 15 and 16 show another embodiment of control by the microcomputer 54. The controller 52 provided in the server rack 2 calculates the operation rate of the integrated circuit elements 6 provided in the respective servers 1 through data communication. Although the temperature rise of the integrated circuit element 6 can be grasped from this operating rate, each operating rate is transmitted to the microcomputer 54. The flowchart in this case performs control using this operating rate.
[0076]
That is, when the power is turned on, the same power ON reset signal as that described above is input to the microcomputer 54 in step S31 of FIG. Next, the microcomputer 54 determines the maximum value Tmax of the return temperature of the brine set by the resistor 56 in step S32 and stores it in the storage unit (memory). Also in this case, + 80 ° C. is not always set as Tmax. Next, in step S33, the microcomputer 54 starts counting a timer (the above-mentioned 5-minute timer) that is provided as its function. In step S34, it is determined whether or not the timer count has elapsed. If not, the process proceeds to step S35 to output voltage signals to output DC + 12V to the switching power supply circuits SW1 and SW2, respectively. 59 is turned on to energize the relay 58. When the relay 58 is energized, the contacts 58A and 58B are closed.
[0077]
As a result, DC + 12V is supplied to the motor 15M of the pump 15 and the motor 14M of the cross flow fan 14, respectively, and both are operated at the maximum capacity as described above. In step S36, the microcomputer 54 determines whether or not the phototransistors of the photocouplers PH1 and PH2 are turned on. Outputs are generated from the switching power supply circuits SW1 and SW2, and the phototransistors of the photocouplers PH1 and PH2 are turned on. If it is determined that the output is generated from each of the switching power supply circuits SW1 and SW2, the process returns to step S34, but if the phototransistors of the photocouplers PH1 and PH2 are OFF, step S36 is performed. Then, the process proceeds to step S37 to display an abnormality on the LED display 61 to output an alarm.
[0078]
The microcomputer 54 stabilizes the cooling capacity of the brine cooling device 10 by continuing the operation of the cross flow fan 14 and the pump 15 with the maximum capacity until the timer counts up after the power is turned on. When 5 minutes have elapsed since the power was turned on and the timer counted up, the microcomputer 54 proceeds from step S34 to step S38, and determines whether the return temperature of the brine detected by the thermistor TH4 is equal to or higher than the maximum value Tmax.
[0079]
If the temperature of the brine returned by heat exchange with each cold plate 16... Rises to a temperature equal to or higher than Tmax, the microcomputer 54 proceeds to step S42 and, similarly to the above, the highest flow of the cross flow fan 14 and the pump 15. The operation of the capacity is continued, an abnormality is displayed on the LED display 61 in step S43, and the process returns to step S38. As a result, an alarm is given that the integrated circuit element 6 is at an abnormally high temperature.
[0080]
On the other hand, if the return temperature of the brine is lower than Tmax in step S38, the operation rate F1, F2, F3 of each integrated circuit element 6... Sent from the controller 52 is fetched in step S39. Then, the highest operating rate is selected from the operating rates F1 to F3 and is set to F0. Next, in step S40, it is determined whether F0 is, for example, 80% or more. In the above case, the process proceeds to step S44, and the cross flow fan 14 and the pump 15 are operated at the maximum capacity as described above. Then, the process returns to step S38.
[0081]
If F0 is lower than 80% in step S40, the process proceeds to step S41, where it is determined whether F0 is 40% or more, for example. If F0 is 40% or more and less than 80%, the microcomputer 54 proceeds to step S50 in FIG.
[0082]
In step S50, the microcomputer outputs the output voltages of the switching power supply circuits SW1 and SW2 from the data table calculated in advance by PID (proportional differential integration) or fuzzy calculation based on the deviation (change) between the previous F0 and the current F0. An increase / decrease value ΔV is obtained. The routine cycle in this case is, for example, 0.5 seconds. In the calculation in step S50, when the temperature outside the case 3 is + 35 ° C., the temperature of the brine is set so that the temperature of the cold plate 16 becomes + 70 ° C. or less. Calculations are performed in the direction of increasing the capacity of the pump 15 and the cross flow fan 14 in response to the increase and decreasing the capacity in response to a decrease in temperature.
[0083]
In step S51, the microcomputer 54 sets the voltage signal Vnew output to each of the switching power supply circuits SW1 and SW2 to the current voltage signal + ΔV, and in step S52, the voltage signal Vnew ranges from the lower limit DC + 8V to the upper limit + 12V. The voltage signal is corrected so as not to exceed the value, and the relay 58 is energized. As a result, the pump 15 and the cross flow fan 14 are operated with the adjusted capacity. Such control makes it possible to quickly increase the cooling capacity against sudden heat generation of the integrated circuit element 6 and to prevent damage to the element.
[0084]
In step S54, the microcomputer 54 determines whether or not the phototransistors of the photocouplers PH1 and PH2 are turned on in the same manner as described above. No output is generated from the switching power supply circuits SW1 and SW2, and the photocouplers PH1 and PH2 If the phototransistor is not turned on and each phototransistor is OFF, an alarm is output by displaying an abnormality on the LED display 61 in the same manner as described above in step S55. If each switching power supply circuit SW1, SW2 is normal, the process returns to step S38.
[0085]
On the other hand, if F0 is lower than 40% in step S41, the microcomputer 54 proceeds to step S15 in FIG. 14, and thereafter executes the same control. Note that the control in FIG. 14 is the same as that described above, and a description thereof will be omitted. In this way, the brine cooling device 10 can also be controlled by the operating rate of the integrated circuit elements 6.
[0086]
Here, when the detection sensor 51 detects the brine, the microcomputer 54 displays an abnormality on the LED display 61 and outputs an alarm in response thereto. At the same time, a voltage signal of 0 V is output to the switching power supply circuit SW1 to stop the pump 15. This minimizes the amount of brine leakage. Note that, for example, a maximum + 12V voltage signal is output to the switching power supply circuit SW2 and blown into the case 3 with the maximum capacity to ensure cooling in the case 3.
[0087]
In this way, brine leaks at the connection portions of the inlets 13A and 13B of the pipe 13 of the heat exchanger 11 and the pipes 46, 47, 48, and 23, the reserve tank 26, the pump 15, and the like. If the detection sensor 51 stays in the front part in the lower part 49 of the bottom surface 3B and detects it, an alarm is output from the LED display 61, so that the user can quickly maintain a leakage failure of the brine. It becomes like this. Further, since the pump 15 is also stopped, the forced leakage of brine is stopped. In addition, since the outlet 13A of the heat exchanger 11 is located higher than the cold plate 16 as described above, if leakage occurs at the outlet 13A, the brine in the heat exchanger 11 is brought into the interior by stopping the pump 15. Will stay. Therefore, the amount of leakage of brine from the heat exchanger 11 is minimized.
[0088]
Next, FIG. 17 and FIG. 18 show the structure of another embodiment of the server 1 relating to the arrangement of the cross flow fan 14. In each figure, the same reference numerals as those in FIGS. 4 and 5 have the same or similar functions. In this case, an opening 67 is formed in the rear surface 3 </ b> C of the case 3, and a fan casing 39 of the cross flow fan 14 is disposed corresponding to the inside of the opening 67. Thereby, the cross flow fan 14 is provided in the vicinity of the opening 67.
[0089]
In this case, the fan casing 39 is for forming an air passage leading from the cross flow fan 14 to the front heat exchanger 11, and the opening 33 of the fan casing 39 is directed outward from the opening 67 of the case 3. A similar dust removing filter 34 is attached to the opening 33.
[0090]
When the cross flow fan 14 is operated, air around the circuit board 5 in the front case 3 is sucked. As a result, air is sucked from the opening 30 of the front surface 3A and the vent holes 44 of the side surfaces 3D and 3D described above, and after heat exchange of the heat exchanger 11 and the like, the cross flow fan 14 opens the opening 33 (opening 67). Discharged to the outside. As a result, the heat exchanger 11 and the cold plate 16... Of the brine cooling device 10 that cools the integrated circuit elements 6.
[0091]
At this time, a curved opening angle adjusting plate 36 is attached to the lower edge of the opening 33 of the fan casing 39. Also in this case, the opening angle adjusting plate 36 can be engaged with and disengaged from the ribs 37A projecting at a predetermined interval on the front and rear of a locking plate 37 provided in the lower portion of the opening 33, and is moved back and forth. By changing the position of the engaging rib 37A, the amount protruding from the lower edge of the opening 33 can be changed in three stages. Thereby, the upward angle of the opening 33 can be changed in three stages such as 15 °, 30 °, and 45 ° from the horizontal.
[0092]
In the office where this kind of server rack 2 is installed as described above, air for air conditioning is blown out from the floor. The server 1 is mounted in a plurality of stages on the server rack 2 as described above, but the upward angle of the opening 33 is shallower (closer to the horizontal) in the upper server 1 and the upward angle of the opening 33 in the lower server 1. Deepen (turn upward). Thereby, the air in the case 3 can be easily discharged to the outside, and the cooling efficiency of the integrated circuit elements 6 can be further improved.
[0093]
Next, FIG. 19 shows an example in which the radiation fins 68 are attached to the cold plate 16. Also in this figure, the same reference numerals as those in FIGS. 9 and 10 are the same. However, in this case, the cold plate 16 is detachably fixed to the socket 7 by a clip 69 made of an elastic metal spring plate with the integrated circuit element 6 sandwiched between the cold plate 16 and the socket 7.
[0094]
In this case, a plurality of aluminum radiating fins 68 are attached to the upper surface of the lid member 18 of the cold plate 16, that is, the surface opposite to the lower surface with which the integrated circuit element 6 contacts. At this time, the radiating fin 68 is formed with a notch 68A into which the clip 69 can be inserted. Further, a blower device 71 for the cold plate 16 is attached to the upper surface of the radiating fins 68. The blower 71 is composed of a centrifugal blower type turbo fan having a small thickness, and sucks air from the lower radiation fins 68... And discharges it from a discharge port 72 on the side surface.
[0095]
According to such a configuration, in addition to cooling by the brine, the cold plate 16 is strongly cooled by the heat dissipation from the radiation fins 68 and the forced ventilation by the blower 71, so that the integrated circuit element 6 can be cooled quickly and quickly. It can be achieved accurately. In addition, since the blower 71 is a centrifugal blower type fan, it is possible to reduce the size by minimizing the expansion of the height dimension.
[0096]
The numerical values shown in the embodiments are not limited thereto, and the capability of the integrated circuit element is appropriately set according to the quantity. In the embodiment, the microcomputer 54 controls the operation of the pump 15 and the cross flow fan 14 based on the return temperature of the brine, the temperature of each cold plate 16... And the operation rate of each integrated circuit element 6. However, the present invention is not limited to this, and the pump 15 may be operated at all times to control the capacity of only the cross flow fan 14, or the cross flow fan 14 may be operated at all times to control the capacity of the pump 15.
[0097]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in an electronic device that houses a circuit board on which an integrated circuit element that requires countermeasures against heat generation is mounted in a single case, heat transfer from the integrated circuit element is possible. A cold plate attached to the circuit element, a brine heated by this cold plate circulates, a heat exchanger that cools this brine, and an air passage that leads from the blower fan provided in the opening on one side of the case to the heat exchanger Are provided in order in the flow of brine from the heat exchanger to the cold plate, a reserve tank for storing brine, a pump for circulating the brine, and a cold plate, and at least a pair of reciprocations. A linear brine flow path formed between the cold plate and the heat exchanger. Since the pipeline space for arranging the pipeline forming the channel is arranged on one side in the case, and the bottom surface of this pipeline space is made lower than the heat exchanger, in the pipeline forming the brine circulation channel, poor connection Even when a leakage of brine occurs due to occurrence of cracks or damage, the leaked brine accumulates in the duct space on the bottom surface. As a result, it is possible to avoid inconveniences such as a short circuit of an integrated circuit element disposed in the case due to the leaked brine.
[0098]
According to the invention of claim 2, in addition to the invention of claim 1, since the reserve tank and the pump are arranged in the pipe space, even if a failure occurs in the reserve tank and the pump, the reserve tank Since the brine leaking from the pump accumulates in the pipe space on the one side of the bottom surface, it can be prevented that it penetrates into the entire case and adversely affects the integrated circuit elements.
[0099]
According to the invention of claim 3, in addition to the invention of claim 1 or 2, the bottom surface of the duct space in the case is inclined low toward a predetermined direction. By causing the brine that has leaked into the pipeline space to flow down in a predetermined direction and collect it, it is possible to delay the occurrence of influence on other devices installed in the case.
[0100]
According to the invention of claim 4, in addition to the invention of claim 3, the brine detection sensor is provided at or near the lowest part of the bottom surface of the pipe space in the case and responds to the output of this brine detection sensor. Since a detection unit that outputs an alarm is provided, when the brine is leaked, immediately after detection by the brine detection sensor, an alarm can be issued in response to the output of the detection sensor. It becomes possible to promptly notify the user of the occurrence of an abnormal situation.
[0101]
As a result, it is possible to minimize the spread of damage due to the leakage of the brine, and to avoid adverse effects on the integrated circuit elements installed in the case.
[0102]
According to the invention of claim 5, in addition to the invention of claim 1, claim 2, claim 3 or claim 4, when the temperature near the outer periphery of the case is + 35 ° C. or higher, the temperature of the cold plate is +70. Since the control part which controls at least any one of a ventilation fan or a pump so that it may become below degrees C is provided, the cooling capability by a cold plate can be controlled now by a ventilation fan or a pump. As a result, it is possible to quickly increase the cooling capacity against sudden heat generation of the integrated circuit element, and to avoid the occurrence of damage to the element.
[0103]
According to the invention of claim 6, in addition to each of the above inventions, the pipeline space is surrounded by the protrusions pushed out from the side surface and the bottom surface of the case, so that the penetration of brine into the case other than the pipeline space is prevented. This can be prevented more effectively.
[0104]
According to the invention of claim 7, in addition to claim 3 or claim 4, since the inclination of the pipe space is extrusion-molded, the formation of the inclination is facilitated, and the production cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a server rack loaded with servers as an embodiment of an electronic apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view of a server as an embodiment of the electronic device of the present invention.
3 is a perspective view of the server case of FIG. 2 with a top cover removed. FIG.
4 is a cross-sectional plan view of the server of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a vertical side view of the front part of the server in FIG. 2;
6 is an enlarged view of a vent portion on a side surface of the case of the server in FIG. 2;
7 is a longitudinal rear view of the server of FIG. 3;
FIG. 8 is a vertical side view of the server of FIG. 3;
9 is a side view of an integrated circuit element and a cold plate attached to the circuit board of the server of FIG. 3. FIG.
10 is an exploded perspective view of the cold plate of FIG.
11 is an electric circuit diagram of the brine cooling device of the server of FIG. 3;
12 is a flowchart for explaining a control operation of the microcomputer shown in FIG.
13 is another flowchart for explaining the control operation of the microcomputer shown in FIG. 11. FIG.
14 is another flowchart for explaining the control operation of the microcomputer shown in FIG. 11; FIG.
FIG. 15 is a flowchart for explaining a control operation of another embodiment of the microcomputer shown in FIG. 11;
FIG. 16 is another flowchart for explaining the control operation of another embodiment of the microcomputer shown in FIG. 15;
FIG. 17 is a plan sectional view of a server according to another embodiment of the electronic apparatus of the present invention.
18 is a vertical side view of the rear part of the server in FIG. 17;
FIG. 19 is a perspective view of a cold plate and an integrated circuit element of a server according to another embodiment of the electronic apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Server (electronic device)
2 Server rack
3 cases
5 Circuit board
6 Integrated circuit elements
10 Brine cooling device
11 Heat exchanger
12 plates
13, 23, 46, 48 Piping
13A Exit
13B entrance
14 Cross flow fan (fan)
15 Pump
16 Cold plate
17 Base member
18 Lid member
26 Reserve tank
30 opening
36 Aperture angle adjustment plate
39 Fan casing
41 Airway member
44 Vent
49 Lower part
51 Detection sensor
53 Sheet material
54 Microcomputer
61 LED indicator
68 Heat dissipation fin
71 Blower
SW1, SW2 switching power supply circuit
TH1-TH4 thermistor

Claims (7)

単一のケース内に発熱対策を必要とする集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、
前記集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、
このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、
前記ケースの一面の開口に設けられた送風ファンから前記熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、
前記熱交換器から前記コールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、前記ブラインを貯溜するリザーブタンク及び前記ブラインを循環させるポンプと、
前記コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、
前記コールドプレートと前記熱交換器との間を循環するブラインの循環路を形成する管路を配置する管路スペースを前記ケース内の一側に配置し、この管路スペースの底面を前記熱交換器より低くしたことを特徴とする電子装置。In an electronic device that houses a circuit board on which an integrated circuit element that requires countermeasures against heat generation is mounted in a single case,
A cold plate attached to the integrated circuit element to allow heat transfer from the integrated circuit element;
A heat exchanger that circulates and cools the brine heated in the cold plate;
A fan casing constituting an air passage leading from the blower fan provided in the opening on one surface of the case to the heat exchanger;
A reserve tank for storing the brine and a pump for circulating the brine, which are sequentially provided in a flow of brine from the heat exchanger to the cold plate;
A linear brine flow path configured in the cold plate and configured to form at least a pair of reciprocating brine;
A pipe space for arranging a pipe forming a circulation path for brine circulating between the cold plate and the heat exchanger is arranged on one side in the case, and the bottom surface of the pipe space is used for the heat exchange. An electronic device characterized by being lower than the container. 前記リザーブタンク及び前記ポンプは前記管路スペースに配置されていることを特徴とする請求項１の電子装置。The electronic device according to claim 1, wherein the reserve tank and the pump are arranged in the pipe space. 前記ケース内の管路スペースの底面は、予め定められた方向に向かって低く傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２の電子装置。The electronic device according to claim 1, wherein a bottom surface of the duct space in the case is inclined downward toward a predetermined direction. 前記ケース内の管路スペース底面の最も低い箇所、若しくは、その近傍にブライン検知センサを設けると共に、このブライン検知センサの出力に応答して警報を出力する検出部を備えることを特徴とする請求項３の電子装置。The brine detection sensor is provided at or near the lowest part of the bottom surface of the pipe space in the case, and further includes a detection unit that outputs an alarm in response to the output of the brine detection sensor. 3. Electronic device. 前記ケースの外周付近の温度が＋３５℃以上の際に、前記コールドプレートの温度が＋７０℃以下になるように少なくとも前記送風ファン又は前記ポンプの何れか一方を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の電子装置。And a control unit that controls at least one of the blower fan and the pump so that the temperature of the cold plate becomes + 70 ° C. or lower when the temperature near the outer periphery of the case is + 35 ° C. or higher. The electronic device according to claim 1, 2, 3, or 4. 前記管路スペースは前記ケースの側面及び底面から押し出された突出部で囲まれていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の電子装置。The electronic device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the duct space is surrounded by protrusions pushed out from a side surface and a bottom surface of the case. 前記管路スペースの傾斜は押出成形されていることを特徴とする請求項３又は請求項４の電子装置。5. The electronic device according to claim 3, wherein the inclination of the pipe space is extruded.
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