JP5420478B2

JP5420478B2 - サーバーラックの冷却システム

Info

Publication number: JP5420478B2
Application number: JP2010131777A
Authority: JP
Inventors: 隆北川
Original assignee: 河村電器産業株式会社
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: JP2011257978A

Description

本発明は、サーバーラック内に格納された複数のサーバーを冷却するシステムに関する。

近年、冷却能力を高めるために、冷媒に液体を用いた液冷方式の冷却システムが提案されている。例えば、特許文献１には、ラック内の複数のサーバーにそれぞれ冷却システムを装備する技術が提案されている。この冷却システムは、図２に示すように、サーバー５１の２つのＣＰＵ５２にジャケット５３を被せ、タンク５４の冷却液Ｃをポンプ５５でジャケット５３に供給し、ＣＰＵ５２の熱で暖められた冷却液Ｃをラジエータ５６で冷却した後に、タンク５４に戻すように構成されている。

ところで、液冷方式の冷却システムでは、冷却液中に空気が混入していると、ＣＰＵ等の冷却効果が低下する。特に、ＣＰＵ等の熱で冷却液が加熱されると、冷却液中の空気が膨張し、冷却効果をさらに低下させるばかりでなく、ポンプに負担を掛け、その寿命を短くする問題がある。そこで、従来は、サーバー５１内のタンク５４に排気口５７を設け、冷却液Ｃ中の空気Ａを排気口５７から放出している。

特開２００８−２８７７３３号公報

従来の冷却システムによれば、複数のサーバー５１にそれぞれポンプ５５が設けられているので、ＣＰＵ５２等の発熱部を個別に冷却できる利点がある。しかし、サーバー５１ごとにタンク５４とラジエータ５６を設置する必要があり、冷却システムが複雑で高価になるという問題点があった。また、冷却液Ｃに混入した空気Ａをサーバー５１内部のタンク５４にて放出しているため、冷却液Ｃの一部が空気Ａと一緒に排気口５７からタンク５４の外に飛散し、サーバー５１内の電気部品に重大な損害を与えるおそれもあった。

そこで、本発明の目的は、簡単かつ安価な構成で冷却液を複数のサーバーに供給できるとともに、冷却液の飛散によるサーバーの損害を未然に防止できるサーバーラックの冷却システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、サーバーラック内に格納された複数のサーバーを冷却液で冷却するシステムにおいて、冷却液を貯留するタンクと、冷却液をタンクから各サーバーに分配する給水ヘッダーと、各サーバーの発熱部を通過した冷却液を合流させる排水ヘッダーと、排水ヘッダー内の圧力を一定に保つ背圧弁と、背圧弁から放出された気液混合流体をタンクに導くダクトとを備えたことを特徴とする。

ここで、温度差を利用して気液混合流体を空気と冷却液とに効率よく分離できるように、タンク上に気液分離器を設置し、ダクトを背圧弁と気液分離器との間に配管するのが好ましい。また、排水ヘッダー内の圧力を適正に管理するために、排水ヘッダーに圧力計を設け、圧力計の計測値に基づいて制御装置で背圧弁の開閉を制御するように構成するのが望ましい。

本発明の冷却システムによれば、複数のサーバーがタンク、給水ヘッダー、排水ヘッダーを共用するので、サーバー上の冷却機構を簡単かつ安価に構成できる。また、排水ヘッダーの背圧弁から放出された気液混合流体をダクトでラック外部のタンクに導くので、冷却液の飛散によるサーバーの損害を未然に防止できる効果もある。

本発明による冷却システムの一実施形態を示す立面図である。従来の冷却システムを示す立面図である。

以下、本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。この冷却システム１は、サーバーラック２よりも上位に冷却液Ｃを貯留するタンク３を装備している。タンク３は、サーバーラック２のフレーム（図示略）上に設置してもよく、複数のサーバーラック２が共用できるように、ラックフレームから離れた専用の場所に設置することもできる。冷却液Ｃとしては、水の他に、絶縁性流体を使用することもできる。

サーバー４は、複数台がサーバーラック２の内部で上下に規定の間隔をおいて格納されている。各サーバー４には、ＣＰＵやＬＳＩ等の発熱部（図示略）を冷却する冷却配管５が設けられている。冷却配管５の入口側端部は、給水ヘッダー１１と給水管１２を介してタンク３上の補助ポンプ１０に接続されている。

冷却配管５の出口側端部は、排水ヘッダー１３と排水管１５を介して熱交換器１８に接続されている。そして、タンク３が重力と補助ポンプ１０の動力で冷却液Ｃを各サーバー４の冷却配管５に供給し、サーバー４を通過した高温の冷却液Ｃが排水ヘッダー１３で合流し、熱交換器１８に流れ、熱交換後の冷却液Ｃが戻り配管１７を通ってタンク３に戻るようになっている。

排水ヘッダー１３の頭頂部には、排水ヘッダー１３の内部圧力を計測する圧力計２２と、頭頂部に溜まった高圧空気を外部に放出して内部圧力を一定に保つ背圧弁２３とが配設されている。圧力計２２と背圧弁２３は制御装置２０に接続され、圧力計２２の計測値に基づいて制御装置２０が背圧弁２３を開閉制御する。

一方、タンク３の上には気液分離器２４が設置され、背圧弁２３と気液分離器２４との間にダクト２５が配管されている。背圧弁２３から放出された気液混合流体ＡＣは、ダクト２５によって気液分離器２４に誘導され、ここで空気Ａと冷却液Ｃとに分離される。そして、空気Ａが分離器２４に付設された排気弁２６から外部に排出され、冷却液Ｃが分離器２４からタンク３内に回収される。なお、排気弁２６は制御装置２０によって背圧弁２３と同期制御される。

次に、上記のように構成された冷却システム１の動作について説明する。サーバー４の稼動に伴って内部発熱機器の温度が上昇すると、高温冷却液Ｃによって排水ヘッダー１３の内部圧力が高まり、圧力計２２の計測値が上昇する。制御装置２０は、圧力計２２の計測値を常時監視し、計測値が規定値を超えたときに、背圧弁２３を開放し、排水ヘッダー１３内の高圧空気を外部に放出する。

このため、冷却配管５の圧損を低下させ、所要流量の冷却液Ｃをサーバー４の発熱部に安定的に供給することができる。また、背圧弁２３の開放時には、高圧空気と一緒に冷却液Ｃが排水ヘッダー１３から放出されるが、この気液混合流体ＡＣはダクト２５を介して漏れなくタンク３に導かれる。そして、気液混合流体ＡＣは、タンク３上の気液分離器２４において、冷却液Ｃと空気Ａとに分離され、冷却液Ｃがタンク３に回収され、空気Ａが排気弁２６から大気に放出される。

したがって、サーバー４内の多数の電気部品を冷却液Ｃの飛散による損害から確実に保護することができる。特に、気液分離器２４が低温のタンク３上に設置されているので、温度差を利用して空気Ａと冷却液Ｃを効率よく分離できるという利点もある。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、図１に示すサーバー４の数や配置、または冷却液の配管構成を変更するなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。

１冷却システム
２サーバーラック
３タンク
４サーバー
５冷却配管
１１給水ヘッダー
１３排水ヘッダー
２０制御装置
２２圧力計
２３背圧弁
２４気液分離器
２５ダクト
Ａ空気
Ｃ冷却液
ＡＣ気液混合流体

Claims

サーバーラック内に格納された複数のサーバーを冷却液で冷却するシステムであって、
冷却液を貯留するタンクと、冷却液をタンクから各サーバーに分配する給水ヘッダーと、各サーバーの発熱部を通過した冷却液を合流させる排水ヘッダーと、排水ヘッダー内の圧力を一定に保つ背圧弁と、背圧弁から放出された気液混合流体をタンクに誘導するダクトとを備えたことを特徴とする冷却システム。
前記タンク上に気液分離器を設置し、ダクトを背圧弁と気液分離器との間に配管した請求項１記載の冷却システム。
前記排水ヘッダーに圧力計を設け、圧力計の計測値に基づいて背圧弁を開閉制御する制御装置を備えた請求項１又は２記載の冷却システム。