JP3950810B2 - サーバ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーバ本体に実装した冷却ファンによりCPUや電源装置を含めサーバ内部全体の冷却を行うのに好適なサーバに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術には、【特許文献1】に記載のように、データ供給ユニットの各々を冷却可能な2以上の冷却ファンと、冷却ファンの1つが停止した時に他の冷却ファンを動作させる制御手段を有しているサーバ装置がある。又、【特許文献2】に記載のように、筐体内部後面側中央部に、上部から冷却空気を取り入れて一側面から送風する冷却ファンと、他の側面から冷却用空気を取り入れて下面から送風する冷却ファンとを一体化して実装した冷却ファンユニットを設け、冷却ファンユニットで少なくとも2つの冷却流路に冷却用空気を送風するようにした電子装置がある。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−190395号公報
【特許文献2】
特開平7−141062号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
サーバの高性能化に伴ってCPUの発熱量は増加している一方、CPUケースの保証温度はより低くなっている。そのため、【特許文献1】に記載の従来の技術では、1つの冷却ファンで冷却し、その冷却ファンが停止した時は他の冷却ファンを動作させるようにしているが、1つの冷却ファンで冷却する構成であるので、サーバの高性能化に対応できるようには配慮されていないものであった。又、【特許文献2】に記載の従来の技術では、他の面から冷却空気を取り入れて下面から送風する構造であるので、1つの冷却ファンが故障した場合、補償温度より高くなってしまい、CPUが高温度になるという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、高性能化されたサーバでも連続的な安定稼動ができ、1つの冷却ファンが停止した場合でも急にサーバ障害が起こらないサーバを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のサーバは、サーバユニットの下方に配置されたハードディスクドライブを収納したハードディスクユニットの上部にマザーボードを設置し、マザーボードに設置されたCPUに複数のヒートパイプを取付け、ヒートパイプに複数段の冷却フィンを取付け、ヒートパイプの配列軸線に対して左右に冷却ファンを配置し、冷却ファンの冷却風をハードディスクドライブに導くための複数の通風孔を設け、サーバユニット1の冷却ファンが設けられた面との対向面に排気口を設けたものである。
【0007】
又、サーバユニットの下方に配置されたハードディスクドライブを収納したハードディスクユニットの上部にマザーボードを設置し、マザーボードに設置されたCPUに複数のヒートパイプを取付け、ヒートパイプに複数段の冷却フィンを取付け、ヒートパイプの配列軸線に対して左右に冷却ファンを配置し、冷却ファンの両側に整流板を設け、冷却ファンの一方の側に電源装置を設置し、電源装置が整流板で一部分を覆うように構成し、冷却ファン側にヒートシンク部を設けたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例であるサーバについて図面を参照して説明する。図1は、本実施例のサーバの平面図、図2は、図1に示すサーバの縦断面図、図3は、サーバの側面図、図4は、サーバユニット1の内部の構成を示す斜視図である。
【0009】
図1から図4に示すように、サーバユニット1は二重構造となっており、サーバユニット1内の下方側にはハードディスクドライブ7を格納するハードディスクユニット8が設けられている。ハードディスクユニット8の上側には、マザーボード5が設置され、マザーボード5の上部でサーバユニット1の一方側にCPUが取付けられている。CPUには2本のヒートパイプ21が取付けられ、ヒートパイプ21には平板状の冷却フィン4が複数段設けられている。2本のヒートパイプ21の配列方向でCPUとは反対側のサーバユニット1内側には2つの冷却ファン2がヒートパイプ21の配列軸線を中心として左右に取付けられている。ハードディスクユニット8の高さは、冷却ファン2の高さの約1/3に設定されている。
【0010】
2つの冷却ファン2の両側には整流板6が設けられ、整流板6の設置長さ内には、本実施例では3個の例を示したが、複数個の通風孔9が設けられる。図4に示すように、複数の通風孔9は冷却ファン2の下方にも複数個設けられる。図3に示すように、通風孔9は角穴とし、ヒートパイプ21の配列軸線を中心として左右の面積が均等となるように通風孔9を配置し、ハードディスクユニット8の高さ方向で冷却ファン2に向い合う面に、ヒートパイプ21の配列軸選を中心として左右の面積が均等になるように通風孔9を配置して合計6個の通風孔9を形成している。
【0011】
図4に示すように、通風孔9の冷却フィン4側には、マザーボード5からハードディスクユニット8に向けて垂直方向に、冷却風の反射板15が設けられ、より効率的に通風孔9へ冷却風が流れるようにしている。ハードディスクユニット8の前部、すなわち冷却フィン4側には排気口10が設けられている。排気口10は、図2に示すように冷却フィン4と対向している部分及びハードディスク部分に設けられている。又、上方部分に設けても良い。
【0012】
このように構成することにより、ハードディスクドライブ7の冷却に必要な風速2.0m/s 以上を確保し、ハードディスクユニット8に冷却ファンを実装することなくハードディスクドライブ7の冷却を可能とした。また、このような冷却構造とすることにより、冷却ファン2のどちらか一方が停止してもサーバユニット1の内部とハードディスクユニット8へ冷却風を送ることを可能とした。
【0013】
サーバユニット1内に設けられる2つの冷却ファン2の一方の側面側には電源装置3が設けられる。電源装置3は、図5から図8に示すように、冷却ファン2側の側面にヒートシンク部31が設けられ、吸気口部32には4mm×10mmでピッチ4mmの粗いスリットが形成され、排気口部33には3mm×3mmでピッチ4mmの細かいスリットが形成されている。電源装置3には、コネクタ34,コネクタ35が設けられ、コンセントへの接続及びサーバの各機器部への電気の供給がなされている。
【0014】
電源装置3の側面の一部分は、整流板6が設けられるが、その他の部分はヒートシンク部31に冷却ファン2の冷却風が直接当たるようになっているので、電源装置3を十分に冷却することができる。そのため、電源装置3に冷却用の局部冷却ファンを設けなくても電源装置3を冷却することができる。また、電源装置3に冷却ファン2の冷却風が直接当たるように構成しているので、2つの冷却ファン2のどちらか一方が停止して電源装置3の冷却が行えるようにしている。
【0015】
冷却ファン2をサーバユニット1の内側に搭載し、2つのヒートパイプの配列軸線に対して左右に配置し、2つの冷却ファン2の両側に整流板6を、排気口10をサーバユニット1の中央部,上方部分である右上部及びハードディスクユニット8の前部へ配置することによって、2つの冷却ファン2のどちらか一方が停止しても、CPUを冷却するための冷却風の風速を2.0m/s 以上とすることができ、CPU専用の局部冷却ファンを実装しなくても、ヒートパイプに取付けた冷却フィンによりCPUの十分な冷却を可能としている。
【0016】
シミュレーションによる熱解析結果では、マザーボード5,CPUの冷却フィン4,電源装置3,ハードディスクドライブ7の動作保証温度である約55℃を超えないような冷却が行えることが分った。
【0017】
サーバは、一昼夜、すなわち24時間安定に稼動される必要であり、一方の冷却ファンが故障して停止した場合でも簡単にサーバ停止に至ってはならないが、本実施例のサーバでは、十分な冷却が行えるので、数年間に渡りサーバの24時間安定稼動を保証することができる。CPUや電源装置等の局冷冷却ファンを使用しなくても良いので、冷却ファン数を2つにできサーバの信頼性を向上することができる。
【0018】
本発明の他の実施例を図9から図12により説明する。本実施例では、冷却ファンは、前面に設けて、オンラインで冷却ファンを交換できるようにしている。
【0019】
本実施例のサーバでは、サーバユニット12は上部ユニット13とハードディスクユニット8の二重構造とし、別ユニットで形成している。冷却ファン2は、前面に配置し、CPU,冷却フィン4は後面に配置しており、その他の構成もハードディスクドライブ7の配置を除いては、図1から図4に示す実施例のものを180度回転させた構成となっている。このように、冷却ファン2を前面に配置することにより、次に説明するように、前面での保守が行え、冷却ファン2のどちらか一方が故障した時にオンラインで冷却ファンの交換を行えるようになっている。
【0020】
オンラインでの冷却ファンの交換の流れを図12により説明する。冷却ファン2aと冷却ファン2bへの電源供給は、電源装置3からノイズフィルタ18とファンコントロール基板17を経由して行われている。これは冷却ファン2aと冷却ファン2bのモータノイズ、冷却ファン2の交換時のノイズがマザーボード5へ影響するのを防止するため、マザーボード5へ電源供給とファン2aとファン2bへの電源供給を分離している。
【0021】
例えば、サーバユニット12の冷却ファン2aが故障した場合、ファンスイッチ14aをOFFすることにより、ファンスイッチ14aに接続されたファンコントロール基板17から冷却ファン2aに電源供給が停止され、ファンコントロール基板17に接続されているシャッタ16aにシャッタ閉の信号が送信されて、冷却ファン2aのシャッタ16aが閉じるようにしている。冷却ファン2aのシャッタ16aを閉じることにより、冷却風がサーバユニット12の外部へ流出しないようにして冷却風を有効活用し、冷却ファン2aへの電源供給を停止させる。冷却ファン2aを停止させた後、サーバユニット12の前面からオンランで故障したファン2aを取り外して交換する。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、CPU用や電源装置用の局部冷却ファンを用いなくても、サーバ本体に実装した冷却ファンによりCPUや電源装置を含めサーバ内部の機器を冷却することができ、冷却ファンの数を低減できるので、信頼性が向上する。また、2つの冷却ファンのうち一方の冷却ファンが停止してもサーバの冷却を行うことができ、サーバ障害とはならず安定稼動が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるサーバの上面図である。
【図2】本実施例のサーバの正面図である。
【図3】本実施例のサーバの側面図である。
【図4】サーバユニットの内部構造を示す斜視図である。
【図5】電源装置の上面図である。
【図6】電源装置の側面図である。
【図7】電源装置の正面図である。
【図8】電源装置の側面図である。
【図9】本発明の他の実施例であるサーバの上面図である。
【図10】本実施例のサーバの正面図である。
【図11】本実施例のサーバの側面図である。
【図12】オンラインで冷却ファンを交換する手順を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,12…サーバユニット、2…冷却ファン、3…電源装置、4…冷却フィン、5…マザーボード、6…整流板、7…ハードディクスドライブ、8…ハードディクスユニット、9…通風孔、10…排気口、13…上部ユニット、14…冷却ファンスイッチ、15…反射板、16…シャッタ、17…ファンコントロール基板、18…ノイズフィルタ、21…ヒートパイプ、31…ヒートシンク部、32…吸気口部、33…排気口部。

Claims (5)

  1. サーバユニットの下方に配置されたハードディスクドライブを収納したハードディスクユニットと、該ハードディスクユニットの上部に配置されたマザーボードと、該マザーボードに設置されたCPUと、該CPUに取付けられた複数のヒートパイプ及び該ヒートパイプに取付けられた複数段の冷却フィンと、該ヒートパイプの配列軸線に対して左右に配置された冷却ファンと、該冷却ファンの冷却風を前記ハードディスクドライブに導くために設けられた複数の通風孔と、前記サーバユニットの前記冷却ファンが設けられた面との対向面であって冷却フィンとの対向部分及びハードディスクドライブ部分に排気口を設けたサーバ。
  2. サーバユニットの下方に配置されたハードディスクドライブを収納したハードディスクユニットと、該ハードディスクユニットの上部に配置されたマザーボードと、該マザーボードに設置されたCPUと、該CPUに取付けられた複数のヒートパイプ及び該ヒートパイプに取付けられた複数段の冷却フィンと、該ヒートパイプの配列軸線に対して左右に配置された冷却ファンと、該冷却ファンの両側に設けられた整流板と、前記冷却ファンの一方の側に設置され電源装置を備え、前記電源装置が前記整流板で一部分を覆うように構成し前記冷却ファン側にヒートシンク部を設けたサーバ。
  3. 前記冷却ファンの一方の側に電源装置を配置し、該電源装置の前記冷却ファン側の面にヒートシンク部を設けた請求項1に記載のサーバ。
  4. 前記冷却ファンが前面に設置され、冷却ファンの一方が故障した場合に故障した冷却ファンへの電源供給を停止し、シャッタを閉じるためのファンスイッチを備えた請求項1から3のいずれかに記載のサーバ。
  5. 前記通風孔が角穴であって、前記整流板の設置長さ内及び高さ方向で冷却ファンに向い合う面に設けられている請求項1に記載のサーバ。
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