WO2013161052A1 - 冷却装置及び冷却システム - Google Patents

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WO2013161052A1
WO2013161052A1 PCT/JP2012/061358 JP2012061358W WO2013161052A1 WO 2013161052 A1 WO2013161052 A1 WO 2013161052A1 JP 2012061358 W JP2012061358 W JP 2012061358W WO 2013161052 A1 WO2013161052 A1 WO 2013161052A1
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WO
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cooling
unit
transport pipe
cooling device
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/061358
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English (en)
French (fr)
Inventor
佳史 有本
臼井　正彦
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763—Liquid cooling without phase change
    • H05K7/20772—Liquid cooling without phase change within server blades for removing heat from heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023—Mounting details thereof

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device and a cooling system, and is suitable for application to, for example, a cooling device and a cooling system mounted on an electronic device having a heat generating component inside.
  • a server is an electronic device that is required to operate constantly, and it is necessary to cool the heat generated by the operation.
  • an appropriate ambient air temperature is defined as an operating temperature for the server when the server is operating. If the server is operated in an environment that exceeds the operating temperature, there is a possibility of an operation failure, a component failure, or a failure, and the reliability of the server is lowered. For this reason, the server is preferably installed in a space in a data center where an air conditioner for the purpose of cooling an electronic device is always in operation or a dedicated room such as a server room.
  • Patent Document 1 describes a casing cooling device that cools heat generated in the casing.
  • the casing cooling device described in Patent Document 1 with respect to a casing disposed in a server room or the like equipped with an air conditioner using an air conditioner, hot air generated in the casing is cooled by an auxiliary cooling device, and after cooling By discharging the air into the housing, cooling in the housing can be assisted, and the burden on the air conditioner that cools the entire space in which the housing is installed can be reduced.
  • the temperature of the air sucked into the server may vary depending on the installation location. In such a case, the system operates in an environment that exceeds the operating temperature. Cooling measures must be implemented individually for each server.
  • Patent Document 2 describes a cabinet with a cooling function.
  • the cabinet with a cooling function described in Patent Document 2 includes a cooling unit having a Peltier element that uses the Peltier effect to absorb heat on one side and dissipate heat on the other side. By blowing air inside the cabinet, the heat generated inside the cabinet is cooled.
  • Patent Document 3 describes an electronic cooling pillow using a Peltier element.
  • the liquid is cooled using a Peltier element at a place away from the pillow, and the cooled liquid is circulated throughout the interior of the pillow, thereby exhausting heat from the Peltier element. Realize the coolness of the pillow while reducing the noise of the fan used in the.
  • the electronic cool pillow described in Patent Document 3 is provided with a cooling unit in a place away from the pillow in order to cool the pillow while suppressing generation of noise heard by the user, and has exceeded the operating temperature. It was difficult to use it for the purpose of implementing individual cooling measures for servers operating in the environment.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and realizes a cooling function corresponding to each electronic device, can prevent the operating temperature from being exceeded, and can maintain the reliability of the electronic device. And to propose a cooling system.
  • a cooling device mounted on an electronic device having a heat generating component inside, a transport pipe through which a refrigerant flows, and a transport pipe connected to the transport pipe, A pump that circulates the refrigerant; a heat exchange unit that is connected to the transport pipe and that is disposed near the air intake port of the electronic device and that exchanges heat with the air that enters the electronic device from the air intake port; and the transport A cooling unit that is connected to a pipe and cools the refrigerant circulating in the transport pipe, and a control unit that controls operations of the pump, the heat exchange unit, and the cooling unit, and the cooling unit includes the heat exchange unit
  • a cooling device is provided for cooling the refrigerant that receives heat by heat exchange.
  • a cooling device mounted on the electronic device and a remote device disposed from the electronic device.
  • a monitoring device communicably connected to the cooling device, wherein the cooling device includes a transport pipe through which a refrigerant flows, and a pump connected to the transport pipe for circulating the refrigerant in the transport pipe.
  • a cooling unit that cools the refrigerant circulating in the transport pipe, a control unit that controls operations of the pump, the heat exchange unit, and the cooling unit, and a communication unit that communicates with the monitoring device, the cooling unit Said It said refrigerant heat by heat exchange in the exchanger unit to cool, the monitoring device, a cooling system for acquiring the operation status of the cooling device through communication with the communication unit of the cooling device is provided.
  • the cooling function can be realized individually corresponding to the electronic device, the operating temperature can be prevented from being exceeded, and the reliability of the electronic device can be maintained.
  • FIG. 1, 1 shows the cooling device by 1st Embodiment as a whole.
  • the cooling device 1 according to the first embodiment is characterized in that the air sucked into the server 9 from the air inlet 9A is cooled in the vicinity of the air inlet 9A.
  • the cooling device 1 is a cooling device mounted on the server 9.
  • FIG. 2 shows the cooling device 1 mounted on the server 9 from the side
  • FIG. 3 shows the cooling device 1 and the server 9 separately. Is shown in
  • the server 9 is an electronic device having a heat generating component such as a CPU (Central Processing Unit) or a power supply unit inside. As shown in FIG. 3, the server 9 is a computer having a tower shape as an example, and an air inlet 9 ⁇ / b> A through which air for cooling the heat generating components is sucked is formed in a part of the front surface. . The air sucked into the server 9 is exhausted from an exhaust port (not shown) after exchanging heat with the heat-generating component. Further, the operating temperature of the server 9 is defined in advance as one of the environmental conditions for guaranteeing the operation. Note that it is a general matter that the operating temperature is defined in advance in an electronic device having a heat generating component inside.
  • a heat generating component such as a CPU (Central Processing Unit) or a power supply unit inside.
  • the server 9 is a computer having a tower shape as an example, and an air inlet 9 ⁇ / b> A through which air for cooling the heat generating components is sucked is formed in a
  • a transport pipe 12 through which the refrigerant 11 flows is formed in an annular shape, and the cooling unit 13, the radiator 14, and the pump 15 are transported. It is configured to be connected to the tube 12.
  • the casing 16 of the cooling device 1 is installed on the upper surface of the server 9, and the cooling unit 13, the control unit 17, the power supply unit 18, and the cooling fan 19 are stored inside the casing 16.
  • the power plug 20 connected on one side to the power supply unit 18 is connected to an external power supply (not shown) on the other side, and supplies power taken from the external power supply to the power supply unit.
  • a part of the transport pipe 12 and a radiator 14 and a pump 15 connected to the transport pipe 12 are arranged in the front direction of the server 9 outside the housing 16, and the radiator 14 is connected to the server 9 by an adhesive 21B. Removably bonded to the front.
  • the casing 16 of the cooling device 1 is detachably attached to the upper surface of the server 9 with an adhesive material 21A as shown in FIG. 2 so that a maintenance person can easily perform maintenance work such as replacement of parts of the server 9. .
  • the housing 16 is provided with an opening 16A on one side surface and an opening 16B on the other side surface so that air can pass through the housing 16.
  • the cooling unit 13 is an example of a cooling unit that cools the refrigerant 11 flowing inside the transport pipe 12. As shown in detail in FIG. 4, the cooling unit 13 includes a refrigerant container 131, a Peltier element 132, heat conducting materials 133 ⁇ / b> A and 133 ⁇ / b> B, a heat sink 134, and a screw 135 for fixing the heat sink 134.
  • the refrigerant container 131 is a container that is connected to the transport pipe 12 and through which the refrigerant 11 in the transport pipe 12 flows.
  • a Peltier element 132 is disposed above the refrigerant container 131 with the heat conductive material 133A interposed therebetween, and a heat sink 134 is disposed above the Peltier element 132 with the heat conductive material 133B interposed therebetween.
  • the Peltier element 132 is a plate-like semiconductor element that uses the Peltier effect in which heat is transferred from one metal to the other when a direct current is passed through a joint between two kinds of metals.
  • the temperature of the lower surface (heat absorption surface 136A) decreases and the temperature of the upper surface (heat exhaust surface 136B) increases.
  • the heat absorption surface 136A whose temperature has been reduced absorbs the heat of the refrigerant 11 in the refrigerant container 131 via the heat conducting material 133A, and as a result, the refrigerant 11 in the refrigerant container 131 is cooled.
  • the Peltier element 132 When the Peltier element 132 is used in the cooling unit 13, it is necessary to secure a cooling structure that sufficiently releases heat from the heat exhaust surface 136B of the Peltier element 132.
  • the heat exhaust surface 136B whose temperature has risen exhausts heat to the heat sink 134 via the heat conducting material 133B, and the heat sink 134 dissipates the exhausted heat into the air.
  • the air whose temperature is increased by the heat radiation of the heat sink 134 is exhausted to the outside of the housing 16 by the cooling fan 19 described later.
  • the heat conducting materials 133A and 133B are members for promoting heat conduction between the Peltier element 132 and the refrigerant container 131 or the heat sink 134, and have a wide contact area between the Peltier element 132 and the refrigerant container 131 or the heat sink 134. It is preferable to be provided so as to be in close contact.
  • heat conductive grease is used for the heat conductive materials 133A and 133B.
  • the radiator 14 is an example of a heat exchange unit that exchanges heat with air that enters the electronic device from the air inlet 9A of the electronic device (for example, the server 9).
  • the radiator 14 is surrounded on all four sides by a protective container 141 and has fins 142 formed therein. And the radiator 14 is arrange
  • the container 141 and the server 9 are surrounded by the adhesive 21B around the air inlet 9A of the server 9 so that the air after cooling by heat exchange of the radiator 14 enters the server 9 without being mixed with other air.
  • the adhesive is adhered without any gap.
  • the arrows in FIG. 5 indicate the flow of air entering the inside of the server 9 from the periphery of the inlet 9 ⁇ / b> A of the server 9 through between the fins 142.
  • the fins 142 of the radiator 14 are formed of a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum.
  • the fin 142 is cooled by the refrigerant flowing through the transport pipe 12 through a portion that contacts the transport pipe 12.
  • heat exchange is efficiently performed between the refrigerant 11 and the fins 142.
  • the transport pipe 12 passes through the fins 142 and is connected to the radiator 14.
  • the area where the fin 142 contacts the transport pipe 12 can be increased.
  • the fin 142 cooled to a temperature lower than the air around the air inlet 9A can reduce the temperature of the air by exchanging heat with the surrounding air. Such cooling of the surrounding air by the fins 142 is performed until the temperature of the air satisfies the operating temperature range of the server 9.
  • the thin plate-like fins 142 are arranged in parallel in the horizontal direction, but the fins 142 can secure a passage for the air while exchanging heat with the air entering the inside of the server 9 from the air inlet 9 ⁇ / b> A.
  • the shape is not limited as long as it is a shape.
  • thin plates 143 assembled in a mountain shape at the center may be arranged.
  • the radiator 14A shown in FIG. 6 has a smaller width 144 when viewed from the side as compared to the radiator 14 shown in FIG. 5, and thus the depth dimension of the radiator is reduced while maintaining the heat absorption area of the fin 142. Realization of miniaturization can be expected.
  • the transport pipe 12 is preferably formed of a material having high thermal conductivity in order to promote heat exchange by the refrigerant 11 flowing through the inside, for example, copper or aluminum. Etc. are used.
  • the pump 15 circulates the refrigerant 11 in the transport pipe 12 by applying pressure to the refrigerant 11 in the transport pipe 12 in a predetermined direction.
  • the pump 15 is operated by electric power supplied from the power supply unit 19.
  • the cooling fan 19 is a fan for exhausting air that rises in temperature as heat generated in the Peltier element 132 of the cooling unit 13 is radiated from the heat sink 134 to the outside of the housing 16.
  • the cooling fan 19 is arranged in accordance with the opening 16 ⁇ / b> B of the housing 16 and is operated by the electric power supplied from the power supply unit 19. When the cooling fan 19 is activated, air flows from the opening 16A toward the opening 16B in the housing 16 due to the rotation of the fan, and the air whose temperature has increased due to heat dissipation from the heat sink 134 is exhausted to the outside of the housing 16. .
  • the power supply unit 18 performs AC / DC conversion on the power taken from the external power supply via the power plug 20 as necessary, and supplies the Peltier element 132, the pump 15 and the cooling fan 19 of the cooling unit 13 according to the instruction of the control unit 17. Supply current.
  • the power plug 20 is, for example, a household 100V voltage outlet.
  • the power supply unit 20 supplies an AC / DC converted DC current to the Peltier element 132 of the cooling unit 13 and supplies an AC current to the pump 15 and the cooling fan 19.
  • the control unit 17 is an electronic board including, for example, a CPU and a memory.
  • the control unit 17 instructs the power supply unit 18 to supply or stop the current to the Peltier element 132, the pump 15, and the cooling fan 19 of the cooling unit 13 according to a predetermined setting or algorithm.
  • the control unit 17 can grasp the operation state of each part of the cooling device 1 based on the power supply instruction to the power unit 18.
  • the control unit 17 has a timekeeping function inside.
  • FIG. 7 illustrates an example of a process in which the control unit 17 controls each part of the cooling device 1 to cool the air around the intake port 9A.
  • a start time and a stop time for operating the cooling device 1 are set by an operation on the control unit 17 by the user.
  • the start time and stop time set in step S101 are determined based on, for example, information such as the amount of heat generated per unit operating time of the server 9 and the operating temperature defined for the server 9, and the cooling device 1 is inhaled. It is set so as to ensure a sufficient cooling time for lowering the temperature of the air around the mouth 9A to a specified operating temperature or lower.
  • control unit 17 instructs the power supply unit 19 to flow current to the Peltier element 132, the pump 15 and the cooling fan 19 of the cooling unit 13 (step S102).
  • Unit 19 supplies current according to the instructions.
  • step S102 When the operation of the cooling device 1 is started in step S102, a Peltier effect is generated in the Peltier element 132 of the cooling unit 13, the refrigerant 11 circulates in the transport pipe 12, and the cooling fan 19 starts exhausting the housing 16. .
  • the refrigerant 11 cooled by the operation of the cooling unit 13 exchanges heat with the air around the air inlet 9 ⁇ / b> A by the radiator 14 to cool the air, and then circulates back to the cooling unit 13. Then, the refrigerant 11 is cooled again by the cooling unit 13 and goes to the radiator 14.
  • the heat generated by the power supply to the Peltier element 132 is released from the heat sink 134 into the casing 16, and the air in the casing 16 whose temperature has been increased by the heat dissipation by the heat sink 134 is activated by the cooling fan 19.
  • the air is exhausted from the opening 16B to the outside of the housing 16.
  • the air around the inlet 9 ⁇ / b> A is cooled until it becomes lower than the operating temperature of the server 9 and enters the server 9.
  • step S101 the control unit 17 instructs the power supply unit 19 to stop the supply of power instructed in step S102 (step S103), and the power supply unit 19 supplies current according to the instruction. To stop. And the control unit 17 will be in a standby state until it becomes the next operation start timing of the cooling device 1 (step S104).
  • step S101 the start time and the stop time are set in the control unit 17 by the user.
  • the user manually turns on / off the operations of the Peltier element 132, the pump 15, and the cooling fan 19. You may do it.
  • the radiator 14 is attached to the intake port 9A of the server 9, and the radiator 14 exchanges heat with the surrounding air.
  • the temperature of the air can be lowered before entering the inside of the server 9 from the intake port 9A, for example, for the server 9 operating in a high temperature environment where air conditioning equipment such as a server room is not prepared,
  • the temperature of the air entering the inside of the server 9 can be lowered similarly to the case where it is placed in the server room, and the effect of maintaining the reliability of the server 9 by preventing the operating temperature from being exceeded can be expected.
  • the cooling device 1 is adjusted so that the temperature of the air entering the inside of the server 9 from the air inlet 9A does not exceed the operating temperature of the server 9 by appropriately setting the start time and the stop time in the control unit 17. Therefore, there is an effect of suppressing the risk of failure occurrence in the server 9.
  • the cooling device 1 is mounted outside the server 9, for example, when a plurality of servers 9 are arranged, the server placed in a place with a low air-conditioning effect, such as a corner of a room, and the like
  • the cooling device 1 can be individually attached to a server that is placed in an environment that sucks air at a higher temperature than the server and a server that has a lower operating temperature than other servers. it can.
  • the cooling function can be realized individually corresponding to a plurality of electronic devices.
  • the cooling device 1 individually corresponds to the electronic device and realizes a cooling function, an effective cooling effect can be expected while suppressing costs for server thermal countermeasures.
  • the cooling device 1 cools the air before entering the inside of the server 9, it is not affected by the cooling method (for example, the air cooling method or the water cooling method) of the server 9 itself, and is widely used for electronic devices having a heat generating component inside. It can be installed.
  • the cooling method for example, the air cooling method or the water cooling method
  • a cooling device according to a second embodiment further includes a temperature sensor that detects the temperature of the surrounding air in the vicinity of an air intake port of an electronic device on which the cooling device is mounted. It is characterized in that the operation of the cooling device is controlled based on the detected temperature.
  • the configuration of the cooling device 2 according to the second embodiment is the same as the configuration of the cooling device 1 according to the first embodiment except that a temperature sensor is provided, and the same numbers are assigned to the same configurations. The description is omitted.
  • the fin 141 of the radiator 14 is provided with a temperature sensor 22 that detects the temperature of the surrounding air.
  • the temperature (detected temperature) of the air detected by the temperature sensor 22 is notified to the control unit 17 constantly or periodically, or is notified to the control unit 17 in response to a request from the control unit 17.
  • the installation location of the temperature sensor 22 shown in FIG. 9 is an example, and is in the vicinity of the air inlet 9A where the radiator 14 is mounted, and the temperature of the surrounding air before passing through the fins 142 of the radiator 14 can be detected. Any place is acceptable. Furthermore, the temperature sensor 22 avoids the vicinity of components such as the transport pipe 12 through which the refrigerant 11 flows or the fin 142 that exchanges heat with the surrounding air, and the like, and is not easily affected by temperature changes caused by other components. It is preferable to be installed at a place.
  • control unit 17 controls each part of the cooling device 2 to cool the air around the intake port 9A.
  • the control unit 17 stores the operating temperature specified for the server 9 in advance.
  • step S201 the temperature sensor 22 detects the temperature of the air around the intake port 9A. The detected temperature detected by the temperature sensor 22 is notified to the control unit 17.
  • step S202 the control unit 17 determines whether the detected temperature detected by the temperature sensor 22 in step S201 exceeds the operating temperature of the server 9 (step S202).
  • step S202 If the detected temperature is higher than the operating temperature in step S202 (YES in step S202), the control unit 17 operates the cooling device 2. That is, the control unit 17 instructs the power supply unit 19 to flow current to the Peltier element 132, the pump 15 and the cooling fan 19 of the cooling unit 13 (step S203), and the power supply unit 19 supplies current according to the instruction. Thereafter, the process proceeds to step S201, and the control unit 17 operates the Peltier element 132, the pump 15, and the cooling fan 19 until the detected temperature becomes equal to or lower than the operating temperature.
  • step S204 the control unit 17 enters a standby state (step S204). The process returns to step S201 again.
  • the temperature of the air around the air inlet 9A to be cooled is checked by the temperature sensor 22 as needed, so that the air to be cooled is changed. It can be surely cooled below the operating temperature, and since the cooling process is not performed more than necessary after the air to be cooled falls below the operating temperature, an effect of saving power consumption can be expected.
  • a cooling device includes a plurality of pumps, Peltier elements, and cooling fans, and any component of the pump, Peltier elements, or cooling fans fails. In such a case, redundancy is ensured by operating the spare component.
  • the configuration of the cooling device 3 according to the third embodiment is such that a spare pump 15B and a cooling fan 19B are added to the configuration of the cooling device 1 according to the first embodiment.
  • a cooling unit 23 is provided instead of the cooling unit 13 of FIG.
  • the same components as those of the cooling device 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the pump 15 and the cooling fan 19 in the cooling device 1 of FIG. 1 are described as a pump 15A and a cooling fan 19A, respectively.
  • the pumps 15A and 15B will be described.
  • the pumps 15A and 15B are provided so as to be in a parallel relationship by branching the transport pipe 12, and check valves 24A and 24B for preventing backflow are provided in the branched transport pipes 12, respectively.
  • the power unit 18 switches the power supply destination from the pump 15A to the spare pump 15B in accordance with an instruction from the control unit 17.
  • the pump 15B is operated to continue the circulation of the refrigerant 11 in the transport pipe 12.
  • the check valve 24A corresponding to the malfunctioning pump 15A is activated to prevent the refrigerant 11 circulated by the pump 15B from flowing back to the transport pipe 12 on the pump 15A side.
  • the failure of the pumps 15A and 15B can be detected, for example, by installing a flow meter in the transport pipe 12 near the pumps 15A and 15B and measuring a change in the flow rate.
  • the housing 16 in which the cooling fans 19A and 19B are housed has openings 16B and 16C that match the installation locations of the cooling fans 19A and 19B.
  • a backflow prevention plate 191 is installed on the cooling fan 19 ⁇ / b> A via a rotating shaft 192.
  • the arrows in FIG. 12 indicate the flow of air exhausted from the inside of the housing 16 to the outside and the movement of the plate 191 due to the flow of air.
  • the configuration of the cooling fan 19B is the same as the configuration of the cooling fan 19A shown in FIG.
  • the power unit 18 switches the power supply destination from the cooling fan 19A to the spare cooling fan 19B in accordance with an instruction from the control unit 17. Then, the cooling fan 19B is activated to exhaust the air in the housing 16 from the opening 16C. At this time, the plate 191 corresponding to the cooling fan 19B is opened by the flow of exhausted air. On the other hand, a part of the air exhausted from the cooling fan 19B wraps around from the outside of the housing 16 toward the plate 191 corresponding to the failed cooling fan 19A. The plate 191 of the cooling fan 19A is caused by this air flow. It is pressed and closed, and the air exhausted from the opening 16C is prevented from flowing back to the opening 16B.
  • the failure of the cooling fans 19A and 19B can be detected by, for example, installing an ammeter or a voltmeter on the leads connected to the cooling fans 19A and 19B and measuring changes in current and voltage.
  • the cooling unit 23 includes a normal Peltier element 232A and a spare Peltier element 232B.
  • the power unit 18 switches the power supply destination from the Peltier element 232A to the spare Peltier element 232B in accordance with an instruction from the control unit 17.
  • the Peltier element 232B operates to cool the refrigerant 11 in the refrigerant container 131, and heat is radiated from the heat sink 134, whereby the cooling of the refrigerant 11 in the cooling system 3 is maintained.
  • the failure of the Peltier elements 232A and 232B can be detected by measuring the current and voltage as in the method of detecting the failure of the cooling fans 19A and 19B.
  • the cooling device 3 even when any one or more of the pump 15, the Peltier element 232, and the cooling fan 19 fail, each spare configuration is operated. Therefore, redundancy can be secured and the air around the intake port 9A can be reliably cooled.
  • a cooling system according to a fourth embodiment further includes a monitoring device, such as a management server and a wireless communication terminal, in addition to the cooling device according to the first embodiment. It is prepared for.
  • the cooling device cools the air sucked into the electronic device to which the device is attached, and the monitoring device displays the operating status of the cooling device on the monitoring device, or the monitoring device displays the cooling device's It is characterized by setting the operation.
  • the cooling system 4 includes a cooling device 5, a management server 6, and an external terminal 7.
  • the cooling device 5 and the external terminal 7 are communicably connected to the management server 6.
  • FIG. 14 shows a case where the cooling device 5 and the external terminal 7 perform wireless communication with the management server 6 as an example, the communication method is not limited.
  • the cooling device 5 is a device that is attached to the server 9 and has the same configuration as the configuration of the cooling device 1 shown in FIG. 1 except that the control unit 51 includes a communication unit 52.
  • the same number is attached
  • the communication unit 52 is incorporated in the control unit 51 and has a function of performing wireless communication with the management server 6.
  • the communication unit 42 may be able to communicate with the external terminal 7.
  • the control unit 51 is an example of a control unit that has the same function as the control unit 17 of the cooling device 1 and further has the communication function of the communication unit 42.
  • the communication unit 52 transmits a signal indicating the operation status of the cooling device 5 to the management server 6 in accordance with an instruction from the control unit 51.
  • the operating state of the cooling device 5 corresponds to an operation state in each part of the cooling device 5 (for example, the cooling unit 13, the pump 15, and the cooling fan 19).
  • the communication unit 52 transmits not only a signal for notifying whether or not the pump 15 is operating, but also a signal for notifying the failure location to the management server 6 when a failure occurs. .
  • the signal and data received by the communication unit 52 from the management server 6 are notified to the control unit 51.
  • the management server 6 is an electronic computer having a server control unit 61, a server communication unit 62, a display unit 63, a memory 64, and a storage unit 65.
  • the server control unit 61 controls each unit of the management server 6, and the server communication unit 62 performs wireless communication with the communication unit 52 of the cooling device 5 and the external terminal 7. Transmission by the server communication unit 62 is performed in accordance with an instruction from the server control unit 61, and signals and data received by the server communication unit 62 are notified to the server control unit 61.
  • the display unit 63 displays an image in accordance with an instruction from the server control unit 61.
  • the operating status of the cooling device 5 is displayed.
  • operation states of the cooling unit 13, the pump 15, and the cooling fan 19 are displayed.
  • step S ⁇ b> 301 the external terminal 7 can connect to the management server 6, and the management server 6 can be remotely operated from the external terminal 7 when a predetermined input operation by the user is performed on the external terminal 7. State.
  • the server control unit 61 causes the display unit 63 to display the operating status of the cooling device 5 (step S302).
  • Information indicating the operating status of the cooling device 5 may be acquired by the management server 6 periodically communicating with the cooling device 5 and stored in the storage unit 65 in advance, or in step S301. Then, using the access from the external terminal 7 as a trigger, the management server 6 may inquire about the operating status of the cooling device 5 and obtain it according to the response content.
  • the external terminal 7 transmits a signal corresponding to the operation to the management server 6 (step S303). Then, the management server 6 notifies the cooling device 5 of the operation content indicated by the received signal (step S304).
  • control unit 51 changes the operation setting of each part of the cooling device 5 in accordance with the notification content received via the communication unit 52 (step S305).
  • the cooling device 5 is installed in the same manner as the cooling device 1 according to the first embodiment.
  • the operating status of the cooling device 5 is displayed on the management server 6, or the cooling device 5 is connected via the management server 6 in accordance with an instruction from the external terminal 7. Since the operation setting of each part can be changed, even if the user is at a position away from the server 9, the operation status of the cooling device 5 can be monitored quickly and the operation setting can be changed.
  • the pump 15, the Peltier element 232, and the cooling fan 19 for the spare pump 15B, the Peltier element 232B, and the cooling fan 19B respectively.
  • the present invention is not limited to this.
  • one or more configurations of the pump 15, the Peltier element 232, or the cooling fan 19 may be provided with a spare. Even in such a case, when a failure occurs in the configuration including the spare, the redundancy around the cooling device can be secured by operating the spare in the configuration to cool the air around the intake port 9A. it can.
  • the present invention is not limited thereto, and, for example, one or more each.
  • a plurality of cooling units each having the Peltier element 232 may be provided.
  • the cooling device 5 provided with the communication function is added to the cooling device 1 .
  • the present invention is not limited to this, for example, the second embodiment.
  • the cooling device 2 according to the embodiment or the cooling device 3 according to the third embodiment may be configured to include a cooling device added with a communication function.
  • the management server 6 is connected to one cooling device 5 so as to be communicable.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of cooling devices 5 are connected. You may comprise so that communication is possible.
  • the management server 6 can collectively manage the operating status of the cooling devices 5 respectively mounted on the plurality of servers 9, and can provide the user with efficient management of the cooling device 5. .
  • Cooling device 1 to 3
  • Cooling system 6
  • Management server 7
  • External terminal 9
  • Server 9A
  • Inlet 11
  • Refrigerant 12
  • Transport pipe 13
  • Cooling unit 131
  • Refrigerant container 132
  • Peltier element 133A, 133B Thermal conductive material
  • Heat sink 14
  • Radiator 15
  • Pump 16 Housing 16A, 16B Opening 17
  • Control unit 19
  • Cooling fan 20
  • Power plug 22 Temperature sensor 51
  • Control unit 52 Communication unit

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Abstract

【課題】　電子機器に個別に対応して冷却機能を実現し、動作温度の超過を防止して電子機器の信頼性を維持する。 【解決手段】　発熱部品を内部に有する電子機器に装着される冷却装置１において、内部に冷媒１１が通流する輸送管１２と、輸送管１２に接続され、輸送管１２内の冷媒１１を循環させるポンプ１５と、輸送管１２に接続され、且つ電子機器の吸気口近傍に配置され、吸気口から電子機器の内部に入る空気と熱交換を行う熱交換部と、輸送管１２に接続され、輸送管１２内を循環する冷媒１１を冷却する冷却部と、ポンプ１５、熱交換部及び冷却部の動作を制御する制御部とを備える。このような冷却装置１では、冷却部が、熱交換部における熱交換によって受熱する冷媒１１を冷却する。

Description

冷却装置及び冷却システム
　本発明は、冷却装置及び冷却システムに関し、例えば、発熱部品を内部に有する電子機器に装着される冷却装置及び冷却システムに適用して好適なものである。
　近年、ファイルサーバ、グループウェアサーバ、業務支援系サーバ、又はメールサーバ等、サーバを使用する業務が拡大している。一般に、サーバは、常時稼働が求められる電子機器であり、稼働によって発生する熱を冷却する必要がある。また、サーバには、サーバ稼働時に適切な周囲の空気温度が動作温度として規定されている。動作温度を超過する環境でサーバを稼働させた場合には、動作不良、部品故障又は障害発生等の可能性があり、サーバの信頼性が低下してしまう。そのため、サーバは、電子機器の冷却を目的とした空調装置が常時稼働するデータセンタ内の空間やサーバルーム等の専用室に設置されることが好ましい。
　例えば特許文献１には、筐体内で発生した熱を冷却する筐体冷却装置が記載されている。特許文献１に記載された筐体冷却装置によれば、エアコンによる空調装置を備えたサーバルーム等に配置された筐体について、筐体内で発生した熱気を補助冷却装置で冷却し、冷却後の空気を筐体内に排出することによって筐体内の冷却を補助し、筐体が設置されている空間を全体的に冷却するエアコンの負担を軽減することができる。
　しかし、上記したようにサーバを使用する業務の拡大に伴って、サーバがオフィスや店舗等の専用室以外の場所に設置されるケースが増加している。このような専用室以外の環境では、サーバ内に吸気される空気の温度が、サーバの動作温度として規定された温度範囲を超過してしまう可能性があり、さらにサーバ自身の発熱部品による温度上昇を加味すると、本来満足するはずの温度仕様を超過して電子機器の信頼性を維持できなくなるおそれがある。
　また、複数のサーバを同じ室内に設置する場合には、設置場所によってサーバ内に吸気される空気の温度に差異が生じることがあり、そのような場合には、動作温度を超えた環境で稼働するサーバに個別に冷却対策を実施しなければならない。
　このような問題に対して、例えば特許文献２では、冷却機能付きキャビネットが記載されている。特許文献２に記載された冷却機能付きキャビネットは、一方の面で吸熱し、他方の面で放熱するというペルティエ効果を利用したペルティエ素子を有する冷却ユニットを備えており、冷却ユニットで冷却した空気をキャビネット内部に送風することにより、キャビネット内部で発生した熱を冷却する。
　そして、ペルティエ素子を用いた冷却装置の一例としては、例えば特許文献３にペルティエ素子を用いた電子保冷枕が記載されている。特許文献３に記載された電子保冷枕によれば、枕から離れた場所でペルティエ素子を利用して液体を冷却し、冷却した液体を枕の内部全体に循環させることにより、ペルティエ素子の排熱に使用されるファンの騒音を低減しつつ枕の保冷性を実現する。
特開平１１－１３５９７２号公報 特開２００９－２３９１６８号公報 特開平９－８４６７７号公報
　しかし、特許文献２に記載された冷却機能付きキャビネットは、冷却ユニット内における熱の移動機構が確立されておらず、ペルティエ素子の吸熱によって冷却した空気を送風するファンの近くで、ペルティエ素子からの放熱も行われる構成になっており、キャビネット内の冷却効率が落ちるという問題があった。また、特許文献２に記載された冷却ユニットは、冷却対象の温度を適切な温度にまで冷却する方法が記載されておらず、動作温度を超過した空気の中に配置されたサーバに対して、確実に周囲の空気温度を下げることが難しかった。
　また、特許文献３に記載された電子保冷枕は、ユーザに聞こえる騒音の発生を抑えながら枕を冷却するために、冷却部を枕から離れた場所に設けたものであり、動作温度を超えた環境で稼働するサーバに個別に冷却対策を実施するような用途に利用することは難しかった。
　本発明は以上の点を考慮してなされたもので、電子機器に個別に対応して冷却機能を実現し、動作温度の超過を防止して電子機器の信頼性を維持することができる冷却装置及び冷却システムを提案しようとするものである。
　かかる課題を解決するために本発明においては、発熱部品を内部に有する電子機器に装着される冷却装置において、内部に冷媒が通流する輸送管と、前記輸送管に接続され、前記輸送管内の冷媒を循環させるポンプと、前記輸送管に接続され、且つ前記電子機器の吸気口近傍に配置され、前記吸気口から前記電子機器の内部に入る空気と熱交換を行う熱交換部と、前記輸送管に接続され、前記輸送管内を循環する冷媒を冷却する冷却部と、前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の動作を制御する制御部とを備え、前記冷却部は、前記熱交換部における熱交換によって受熱する前記冷媒を冷却する冷却装置が提供される。
　また、かかる課題を解決するために本発明においては、発熱部品を内部に有する電子機器に装着される冷却システムにおいて、前記電子機器に装着される冷却装置と、前記電子機器から遠隔に配置されて、前記冷却装置と通信可能に接続される監視装置とを備え、前記冷却装置は、内部に冷媒が通流する輸送管と、前記輸送管に接続され、前記輸送管内の冷媒を循環させるポンプと、前記輸送管に接続され、且つ前記電子機器の吸気口近傍に配置され、前記吸気口から前記電子機器の内部に入る空気と熱交換を行う熱交換部と、前記輸送管に接続され、前記輸送管内を循環する冷媒を冷却する冷却部と、前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の動作を制御する制御部と、前記監視装置と通信を行う通信部とを有し、前記冷却部は、前記熱交換部における熱交換によって受熱する前記冷媒を冷却し、前記監視装置は、前記冷却装置の通信部との通信によって前記冷却装置の稼働状況を取得する冷却システムが提供される。
　本発明によれば、電子機器に個別に対応して冷却機能を実現し、動作温度の超過を防止して電子機器の信頼性を維持することができる。
第１の実施の形態による冷却装置の構成図（その１）である。 第１の実施の形態による冷却装置の構成図（その２）である。 図１に示す冷却装置及びサーバの構成図である。 冷却ユニットの構成図である。 ラジエータの構成図である。 ラジエータの変形例の構成図である。 制御ユニットによる冷却装置の制御処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態による冷却装置の構成図である。 ラジエータ付近の構成を示す説明図である。 制御ユニットによる冷却装置の制御処理の手順を示すフローチャートである。 第３の実施の形態による冷却装置の構成図である。 冷却ファン付近の構成を示す説明図である。 冷却ユニットの構成図である。 第４の実施の形態による冷却システムの構成図である。 図１４に示す冷却システムにおける遠隔操作の処理手順を示すフローチャートである。
（１）第１の実施の形態
　図１において、１は全体として第１の実施の形態による冷却装置を示す。第１の実施の形態による冷却装置１は、サーバ９の吸気口９Ａから内部に吸気される空気を、吸気口９Ａ付近で冷却することを特徴としている。
　冷却装置１は、サーバ９に装着される冷却装置であり、図２には、サーバ９に装着された冷却装置１が側面から示され、図３には、冷却装置１とサーバ９とが別々に示されている。
　サーバ９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）や電源ユニット等の発熱部品を内部に有する電子機器である。図３に示すように、サーバ９は、一例としてタワー型の形状をした計算機であり、前面の一部には、発熱部品を冷却するための空気が吸気される吸気口９Ａが形成されている。サーバ９の内部に吸気された空気は、発熱部品と熱交換を行った後、排気口（図示せず）から排気される。また、サーバ９は、動作を保証するための環境条件の１つとして、動作温度が予め規定されている。なお、発熱部品を内部に有する電子機器において、動作温度が予め規定されていることは一般的な事項である。
（１－１）第１の実施の形態による冷却装置の構成
　冷却装置１は、内部を冷媒１１が通流する輸送管１２が環状に形成され、冷却ユニット１３、ラジエータ１４、及びポンプ１５が輸送管１２に接続されて構成されている。図１～図２に示すように、冷却装置１の筐体１６はサーバ９の上面に設置され、筐体１６内部に冷却ユニット１３、制御ユニット１７、電源ユニット１８、及び冷却ファン１９が格納される。電源ユニット１８に一方が接続された電源プラグ２０は、他方で外部電源（図示せず）に接続し、外部電源から取り込んだ電力を電源ユニットに供給する。また、筐体１６外部のサーバ９前面方向には、輸送管１２の一部と、輸送管１２に接続するラジエータ１４及びポンプ１５とが配置されており、ラジエータ１４が粘着材２１Ｂによってサーバ９の前面に着脱可能に接着される。
　なお、冷却装置１の筐体１６は、保守者がサーバ９の部品交換等の保守作業を行いやすいように、図２に示すような粘着材２１Ａによってサーバ９の上面に着脱可能に接着される。また、筐体１６は、空気が筐体１６内を通り抜けられるように、１つの側面に開口部１６Ａが設けられ、相対する他方の側面に開口部１６Ｂが設けられている。
（１－２－１）冷却ユニットの構成と機能
　冷却ユニット１３は、輸送管１２の内部を通流する冷媒１１を冷却する冷却部の一例である。図４に詳細を示すように、冷却ユニット１３は、冷媒容器１３１、ペルティエ素子１３２、熱伝導材１３３Ａ，１３３Ｂ、ヒートシンク１３４、及びヒートシンク１３４を固定するためのネジ１３５を有する。
　冷媒容器１３１は、輸送管１２に接続され、輸送管１２内の冷媒１１が通流する容器である。冷媒容器１３１の上方には、熱伝導材１３３Ａを挟んでペルティエ素子１３２が配置され、ペルティエ素子１３２の上方には熱伝導材１３３Ｂを挟んでヒートシンク１３４が配置される。
　ペルティエ素子１３２は、２種類の金属の接合部に直流電流を流すと一方の金属から他方の金属に熱が移動するペルティエ効果を利用した、板状の半導体素子である。図４に示すペルティエ素子１３２では、電力ユニット１９から直流電流が流されると、下方の面（吸熱面１３６Ａ）の温度が低下し、上方の面（排熱面１３６Ｂ）の温度が上昇する。温度低下した吸熱面１３６Ａは、熱伝導材１３３Ａを介して冷媒容器１３１中の冷媒１１の熱を吸熱し、その結果、冷媒容器１３１中の冷媒１１が冷却される。
　なお、冷却ユニット１３にペルティエ素子１３２を用いる場合には、ペルティエ素子１３２の排熱面１３６Ｂからの熱を十分に逃がす冷却構造を確保する必要がある。温度上昇した排熱面１３６Ｂは、熱伝導材１３３Ｂを介してヒートシンク１３４に熱を排熱し、ヒートシンク１３４は、排熱された熱を空気中に放熱する。ヒートシンク１３４の放熱により温度が高くなった空気は、後述する冷却ファン１９によって筐体１６の外部に排気される。
　熱伝導材１３３Ａ，１３３Ｂは、ペルティエ素子１３２と冷媒容器１３１又はヒートシンク１３４との間の熱伝導を促進するための部材であり、ペルティエ素子１３２と冷媒容器１３１又はヒートシンク１３４とに、広い接触面積で密着するように設けられることが好ましい。熱伝導材１３３Ａ，１３３Ｂには、例えば熱伝導グリースが用いられる。
（１－２－２）ラジエータの構成と機能
　ラジエータ１４は、電子機器（例えばサーバ９）の吸気口９Ａから電子機器の内部に入る空気と熱交換を行う熱交換部の一例である。ラジエータ１４は、図１～３及び図５に一例を示すように、四面を保護用の容器１４１で囲まれ、内部にフィン１４２が形成されている。そして、ラジエータ１４は、容器１４１が粘着材２１Ｂによって着脱可能に接着されることにより、サーバ９の吸気口９Ａ近傍に配置される。なお、容器１４１とサーバ９とは、ラジエータ１４の熱交換による冷却後の空気が、他の空気と混合せずにサーバ９内部に入るように、粘着材２１Ｂによってサーバ９の吸気口９Ａの周りに隙間なく接着されることが好ましい。また、図５中の矢印は、サーバ９の吸気口９Ａ周囲からフィン１４２の間を経由してサーバ９内部に入る空気の流れを示している。
　ラジエータ１４のフィン１４２は、銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い材料で形成される。フィン１４２は、輸送管１２に接触する部位を介して、輸送管１２内を通流する冷媒によって冷却される。ここで、冷媒１１とフィン１４２との間では効率よく熱交換が行われることが好ましく、例えば図５に示すように、輸送管１２が、フィン１４２を貫通してラジエータ１４に接続されることにより、フィン１４２が輸送管１２に接触する面積を大きくとることができる。そして、吸気口９Ａ周囲の空気よりも低い温度に冷却されたフィン１４２は、周囲の空気との間で熱交換を行うことによって、当該空気の温度を下げることができる。このようなフィン１４２による周囲の空気の冷却は、当該空気の温度がサーバ９の動作温度の範囲を満足するようになるまで行われる。
　なお、図５では薄板状のフィン１４２が水平方向に平行に並べられているが、フィン１４２は、吸気口９Ａからサーバ９の内部に入る空気と熱交換を行いながら当該空気の通路を確保できる形状であればその形状を限定されるものではなく、例えば図６に示すように、中央部を山状にして組まれた薄板１４３が並べられて形成されてもよい。図６に示すラジエータ１４Ａは、図５に示すラジエータ１４と比べて、側面方向から見た場合の幅１４４が短くなるので、フィン１４２の吸熱面積を維持しながら、ラジエータの奥行き寸法を縮小して小型化を実現することが期待できる。
（１－２－３）他の構成要素
　輸送管１２は、内部を通流する冷媒１１による熱交換を促進するために、熱伝導性の高い材料で形成されることが好ましく、例えば銅やアルミニウム等が用いられる。
　ポンプ１５は、輸送管１２内の冷媒１１に対して、所定の方向に圧力を付与することにより、輸送管１２内の冷媒１１を循環させる。ポンプ１５は、電源ユニット１９から供給される電力によって作動する。
　冷却ファン１９は、冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２で発生した熱がヒートシンク１３４から放熱されることにより温度上昇する空気を、筐体１６の外部に排気するためのファンである。冷却ファン１９は、筐体１６の開口部１６Ｂに合わせて配置され、電源ユニット１９から供給される電力により作動する。冷却ファン１９が起動すると、ファンの回転によって筐体１６内では開口部１６Ａから開口部１６Ｂに向けて空気が流れ、ヒートシンク１３４の放熱によって温度上昇した空気が、筐体１６の外部に排気される。
　電源ユニット１８は、電源プラグ２０を介して外部電源から取り込んだ電力を必要に応じて交流／直流変換し、制御ユニット１７の指示に従って冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２、ポンプ１５、及び冷却ファン１９に電流を供給する。電源プラグ２０は、例えば家庭用の１００Ｖ電圧のコンセントである。例えば、電源ユニット２０は、冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２には交流／直流変換した直流電流を供給し、ポンプ１５及び冷却ファン１９には交流電流を供給する。
（１－３）制御ユニットによる冷却装置の制御
　制御ユニット１７は、例えばＣＰＵ及びメモリを含む電子基板であり、冷却装置１において吸気口９Ａからサーバ９の内部に入る空気を冷却するために、冷却装置１の各部の動作を制御する。具体的には例えば、制御ユニット１７は、所定の設定やアルゴリズムに従って、冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２、ポンプ１５、及び冷却ファン１９に電流を供給又は停止するよう電源ユニット１８に指示する。制御ユニット１７は、電力ユニット１８に対する給電指示に基づいて、冷却装置１の各部の動作状態を把握することができる。また、制御ユニット１７は、内部に計時機能を有する。
　図７は、制御ユニット１７が冷却装置１の各部を制御して吸気口９Ａ周囲の空気を冷却する処理の一例を説明している。まず、ステップＳ１０１では、ユーザによる制御ユニット１７に対する操作によって、冷却装置１を稼働させる開始時刻及び停止時刻が設定される。なお、ステップＳ１０１で設定される開始時刻及び停止時刻は、例えば、サーバ９の単位稼働時間あたりの発熱量やサーバ９に規定された動作温度等の情報に基づいて決定され、冷却装置１が吸気口９Ａ周囲の空気の温度を規定の動作温度以下に下げるために十分な冷却時間を確保するように設定される。
　次に、ステップＳ１０１で設定された開始時刻になると、制御ユニット１７は、冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２、ポンプ１５及び冷却ファン１９に電流を流すよう電源ユニット１９に指示し（ステップＳ１０２）、電源ユニット１９は指示に従って電流を供給する。
　ステップＳ１０２で冷却装置１の作動が開始すると、冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２でペルティエ効果が発生し、輸送管１２内を冷媒１１が循環し、冷却ファン１９が筐体１６内の排気を開始する。冷却ユニット１３の作動によって冷却された冷媒１１は、ラジエータ１４で吸気口９Ａ周囲の空気と熱交換を行って当該空気を冷却し、その後、循環して冷却ユニット１３に戻る。そして、冷媒１１は、冷却ユニット１３で再び冷却されてラジエータ１４に向かう。また、冷却ユニット１３では、ペルティエ素子１３２への給電によって発生する熱がヒートシンク１３４から筐体１６内に放出され、ヒートシンク１３４による放熱によって温度上昇した筐体１６内の空気は、冷却ファン１９の作動によって開口部１６Ｂから筐体１６の外部に排気される。その結果、吸気口９Ａ周囲の空気がサーバ９の動作温度より低くなるまで冷却されて、サーバ９の内部に入る。
　その後、ステップＳ１０１で設定された停止時刻になると、制御ユニット１７は、ステップＳ１０２で指示した電力の供給を停止するよう電源ユニット１９に指示し（ステップＳ１０３）、電源ユニット１９は指示に従って電流の供給を停止する。そして、制御ユニット１７は、冷却装置１の次の稼働開始タイミングになるまで待機状態になる（ステップＳ１０４）。
　なお、ステップＳ１０１では、ユーザによって開始時刻及び停止時刻が制御ユニット１７に設定されるとしたが、例えば、ペルティエ素子１３２、ポンプ１５、及び冷却ファン１９の動作を、ユーザが手動でＯＮ／ＯＦＦするようにしてもよい。
（１－４）第１の実施の形態による効果
　第１の実施の形態による冷却装置１によれば、サーバ９の吸気口９Ａにラジエータ１４が装着され、ラジエータ１４が周囲の空気と熱交換することにより、吸気口９Ａからサーバ９の内部に入る前に空気の温度を下げることができるので、例えば、サーバルームのような空調設備が整っていない高温環境下で稼働するサーバ９に対して、サーバルーム内に置かれた場合と同様にサーバ９の内部に入る空気の温度を下げることができ、動作温度の超過を防止してサーバ９の信頼性を維持する効果が期待できる。
　また、冷却装置１は、制御ユニット１７に開始時刻及び停止時刻が適切に設定されることにより、吸気口９Ａからサーバ９の内部に入る空気の温度がサーバ９の動作温度を超過しないように調節することができるので、サーバ９における障害発生のリスクを抑制する効果がある。
　また、冷却装置１は、サーバ９の外側に装着されるので、例えば、複数のサーバ９が配置される場合に、部屋の角のような空調効果の低い場所に置かれているサーバ、他のサーバよりも高温度の空気を吸気する環境に置かれているサーバ、及び、他のサーバよりも規定された動作温度が低いサーバ等に対して、個別に後付けで冷却装置１を装着することができる。すなわち、冷却装置１によれば、複数の電子機器に個別に対応して冷却機能を実現することができる。さらに、冷却装置１が電子機器に個別に対応して冷却機能を実現することにより、サーバの熱対策にかかる費用を抑えながら効果的な冷却効果を期待できる。
　また、冷却装置１は、サーバ９の内部に入る前の空気を冷却するので、サーバ９自身の冷却方式（例えば空冷方式や水冷方式）に影響されず、内部に発熱部品を持つ電子機器に幅広く装着可能である。
（２）第２の実施の形態
　第２の実施の形態による冷却装置は、冷却装置を装着する電子機器の吸気口近傍に、周囲の空気の温度を検出する温度センサをさらに備え、温度センサによる検出温度に基づいて冷却装置の作動を制御することを特徴としている。
　第２の実施の形態による冷却装置２の構成は、温度センサが設けられる点以外は、第１の実施の形態による冷却装置１の構成と同様であり、同様の構成については同じ番号を付し、その説明を省略する。
　図９に示すように、冷却装置２では、ラジエータ１４のフィン１４１に、周囲の空気の温度を検出する温度センサ２２が設けられている。温度センサ２２によって検出された空気の温度（検出温度）は、常時又は定期的に制御ユニット１７に通知されるか、または、制御ユニット１７からの要求に応じて制御ユニット１７に通知される。
　なお、図９に示す温度センサ２２の設置場所は一例であって、ラジエータ１４が装着される吸気口９Ａの近傍であり、ラジエータ１４のフィン１４２を通過する前の周囲の空気の温度を検出できる場所であればよい。さらに、温度センサ２２は、冷媒１１が通流する輸送管１２又は周辺の空気と熱交換するフィン１４２等の温度が変化しやすい部品の近傍を避け、他の部品による温度変化の影響を受けにくい場所に設置されることが好ましい。
　次に、図１０を参照して、制御ユニット１７が冷却装置２の各部を制御して吸気口９Ａ周囲の空気を冷却する処理の流れを説明する。なお、制御ユニット１７には、サーバ９に規定された動作温度が予め格納されている。
　まず、ステップＳ２０１では、温度センサ２２が吸気口９Ａ周囲の空気の温度を検出する。温度センサ２２が検出した検出温度は、制御ユニット１７に通知される。次に、ステップＳ２０２では、制御ユニット１７が、ステップＳ２０１で温度センサ２２が検出した検出温度がサーバ９の動作温度を超過しているか判定する（ステップＳ２０２）。
　ステップＳ２０２で検出温度が動作温度よりも高い場合には（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、制御ユニット１７は、冷却装置２を作動させる。すなわち、制御ユニット１７は、冷却ユニット１３のペルティエ素子１３２、ポンプ１５及び冷却ファン１９に電流を流すよう電源ユニット１９に指示し（ステップＳ２０３）、電源ユニット１９は指示に従って電流を供給する。その後、ステップＳ２０１の処理に進み、制御ユニット１７は、検出温度が動作温度以下になるまで、ペルティエ素子１３２、ポンプ１５及び冷却ファン１９を作動させる。
　一方、ステップＳ２０２で検出温度が動作温度以下の場合には（ステップＳ２０２のＮＯ）、吸気口９Ａ周囲の空気を冷却する必要はないので、制御ユニット１７は待機状態となり（ステップＳ２０４）、その後、再びステップＳ２０１の処理に戻る。
　上記のステップＳ２０１～Ｓ２０４の処理によって、温度センサ２２によって検出された検出温度がサーバ９の動作温度を超過していた場合に、冷却装置２の作動によって吸気口９Ａ周囲の空気の冷却が行われ、冷却装置２による空気の冷却は、温度センサ２２による検出温度がサーバ９の動作温度以下になるまで続けられる。
　このような第２の実施の形態による冷却装置２によれば、冷却対象となる吸気口９Ａ周囲の空気の温度を温度センサ２２によって随時確認しながら冷却処理を行うことにより、冷却対象の空気を確実に動作温度以下に冷却することができ、さらに、冷却対象の空気が動作温度以下になって以降は必要以上に冷却処理を行わないので、電力消費を節約する効果が期待できる。
（３）第３の実施の形態
　第３の実施の形態による冷却装置は、複数のポンプ、ペルティエ素子、及び冷却ファンを備えて、ポンプ、ペルティエ素子、又は冷却ファンのいずれかの構成要素が故障した場合に、予備用の当該構成要素を作動させて冗長性を確保することを特徴としている。
　図１１に示すように、第３の実施の形態による冷却装置３の構成は、第１の実施の形態による冷却装置１の構成に、予備用のポンプ１５Ｂ及び冷却ファン１９Ｂが追加される。また、図１１では、図１の冷却ユニット１３の代わりに冷却ユニット２３が備えられる。冷却装置３では、第１の実施の形態による冷却装置１と同様の構成については、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、図１１では、図１の冷却装置１におけるポンプ１５及び冷却ファン１９を、それぞれポンプ１５Ａ及び冷却ファン１９Ａと記載している。
　まず、ポンプ１５Ａ，１５Ｂについて説明する。ポンプ１５Ａ，１５Ｂは、輸送管１２を分岐させて並列関係になるように設けられ、分岐した輸送管１２のそれぞれには、逆流防止のための逆止弁２４Ａ，２４Ｂが設けられている。通常用のポンプ１５Ａが故障した場合には、制御ユニット１７による指示に従って、電力ユニット１８が電力の供給先をポンプ１５Ａから予備用のポンプ１５Ｂに切り替える。そして、ポンプ１５Ｂが作動して輸送管１２内の冷媒１１の循環を継続させる。このとき、故障したポンプ１５Ａに対応する逆止弁２４Ａが作動して、ポンプ１５Ｂによって循環する冷媒１１がポンプ１５Ａ側の輸送管１２に逆流するのを防止する。なお、ポンプ１５Ａ，１５Ｂの故障は、例えば、ポンプ１５Ａ，１５Ｂ近傍の輸送管１２に流量計を設置し、流量の変化を計測する等して検知することができる。
　次に、冷却ファン１９Ａ，１９Ｂについて説明する。冷却ファン１９Ａ，１９Ｂが格納される筐体１６には、冷却ファン１９Ａ，１９Ｂそれぞれの設置場所に合わせて、開口部１６Ｂ，１６Ｃが形成されている。例えば、図１２に示すように、冷却ファン１９Ａには、逆流防止用の板１９１が回転軸１９２を介して設置されている。図１２中の矢印は、筐体１６の内部から外部に排気される空気の流れと、空気の流れによる板１９１の動きを示している。冷却ファン１９Ｂの構成も、図１２に示す冷却ファン１９Ａの構成と同様である。通常用の冷却ファン１９Ａが故障した場合には、制御ユニット１７による指示に従って、電力ユニット１８が電力の供給先を冷却ファン１９Ａから予備用の冷却ファン１９Ｂに切り替える。そして、冷却ファン１９Ｂが作動して筐体１６内の空気を開口部１６Ｃから排気する。このとき、冷却ファン１９Ｂに対応する板１９１は、排気される空気の流れによって開く。一方、冷却ファン１９Ｂから排気された空気の一部は、筐体１６の外部から故障した冷却ファン１９Ａに対応する板１９１の方向に回り込むが、冷却ファン１９Ａの板１９１は、この空気の流れによって押さえられて閉じた状態となり、開口部１６Ｃから排気された空気が開口部１６Ｂに逆流することを防止する。なお、冷却ファン１９Ａ，１９Ｂの故障は、例えば、冷却ファン１９Ａ，１９Ｂに接続されるリードに電流計又は電圧計を設置し、電流や電圧の変化を計測する等して検知することができる。
　次に、冷却ユニット２３について説明する。冷却ユニット２３は、図１３に示すように、通常用のペルティエ素子２３２Ａと予備用のペルティエ素子２３２Ｂとを有する。通常用のペルティエ素子２３２Ａが故障した場合には、制御ユニット１７による指示に従って、電力ユニット１８が電力の供給先をペルティエ素子２３２Ａから予備用のペルティエ素子２３２Ｂに切り替える。そして、ペルティエ素子２３２Ｂが作動して冷媒容器１３１内の冷媒１１を冷却し、ヒートシンク１３４から放熱が行われることにより、冷却システム３における冷媒１１の冷却が維持される。なお、ペルティエ素子２３２Ａ，２３２Ｂの故障は、冷却ファン１９Ａ，１９Ｂの故障の検知方法と同様に、電流や電圧を計測する等して検知することができる。
　このような第３の実施の形態による冷却装置３によれば、ポンプ１５、ペルティエ素子２３２、及び冷却ファン１９のいずれか１以上が故障した場合にも、それぞれの予備用の構成を作動させることができるので、冗長性を確保し、確実に吸気口９Ａ周囲の空気を冷却することができる。
（４）第４の実施の形態
　第４の実施の形態の冷却システムは、第１の実施の形態による冷却装置に加えて、管理サーバ及び無線通信端末等の遠隔に配置された監視装置をさらに備えて構成される。第４の実施の形態の冷却システムでは、冷却装置が装着先の電子機器に吸気される空気を冷却し、監視装置が冷却装置の稼働状況を監視装置に表示したり、監視装置から冷却装置の動作を設定したりすることを特徴としている。
（４－１）第４の実施の形態による冷却システムの構成
　図１４に示すように、第４の実施の形態による冷却システム４は、冷却装置５、管理サーバ６、及び外部端末７を備える。冷却装置５及び外部端末７は、管理サーバ６と通信可能に接続される。図１４では、一例として冷却装置５及び外部端末７が管理サーバ６と無線通信を行う場合を示しているが、通信方法を限定するものではない。
　冷却装置５は、サーバ９に装着される装置であって、その構成は、通信部５２を内蔵した制御ユニット５１を有する点以外は、図１に示す冷却装置１の構成と同様であり、同様の構成については同じ番号を付し、その説明を省略する。
　通信部５２は、制御ユニット５１に組み込まれ、管理サーバ６と無線通信を行う機能を有する。なお、通信部４２は、外部端末７とも通信可能であってもよい。制御ユニット５１は、冷却装置１の制御ユニット１７と同様の機能を有し、さらに、通信部４２の通信機能を有する制御部の一例である。通信部５２は、制御部５１の指示に従って、冷却装置５の稼働状況を示す信号を管理サーバ６に送信する。ここで、冷却装置５の稼働状況とは、冷却装置５の各部（例えば、冷却ユニット１３、ポンプ１５、及び冷却ファン１９）における動作状態に相当する。例えば、通信部５２は、ポンプ１５が作動中であるか否かを通知するような信号だけでなく、故障が発生した場合には故障箇所を通知するような信号を、管理サーバ６に送信する。また、通信部５２が管理サーバ６から受信した信号及びデータは、制御ユニット５１に通知される。
　管理サーバ６は、サーバ制御部６１、サーバ通信部６２、表示部６３、メモリ６４、及び記憶部６５を有する電子計算機である。サーバ制御部６１は、管理サーバ６の各部を制御し、サーバ通信部６２は、冷却装置５の通信部５２及び外部端末７と無線通信を行う。サーバ通信部６２による送信は、サーバ制御部６１の指示に従って行われ、サーバ通信部６２が受信した信号及びデータはサーバ制御部６１に通知される。表示部６３は、サーバ制御部６１の指示に従って画像を表示し、例えば、サーバ通信部６２が冷却装置５から受信した冷却装置５の稼働状況を示す信号に基づいて、冷却装置５の稼働状況の表示として、冷却ユニット１３、ポンプ１５、及び冷却ファン１９における動作状態を表示する。
（４－２）冷却システムにおける遠隔操作
　図１５を参照して、冷却システム４において外部端末６から冷却装置５の稼働設定を変更する処理を説明する。まず、ステップＳ３０１では、外部端末７に対してユーザによる所定の入力操作が行われることをトリガとして、外部端末７が管理サーバ６に通信を接続し、管理サーバ６を外部端末７から遠隔操作可能な状態とする。
　次に、管理サーバ６は、サーバ制御部６１が表示部６３に冷却装置５の稼働状況を表示させる（ステップＳ３０２）。冷却装置５の稼働状況を示す情報は、管理サーバ６が冷却装置５との間で定期的に通信を行って取得し、予め記憶部６５に格納しておいてもよいし、また、ステップＳ３０１で外部端末７からアクセスされたことをトリガとして、管理サーバ６が冷却装置５に稼働状況を問い合わせ、その応答内容によって取得する等してもよい。
　次に、冷却装置５の作動設定の変更を指示する操作をユーザが外部端末７に入力すると、外部端末７が、当該操作に応じた信号を管理サーバ６に送信する（ステップＳ３０３）。そして、管理サーバ６は、受信した信号が示す操作内容を冷却装置５に通知する（ステップＳ３０４）。
　ステップＳ３０４で通知を受けた冷却装置５では、制御ユニット５１が、通信部５２を介して受信した当該通知内容に従って、冷却装置５の各部の作動設定を変更する（ステップＳ３０５）。
（４－３）第４の実施の形態による効果
　このような第４の実施の形態による冷却システム４によれば、第１の実施の形態による冷却装置１と同様に、冷却装置５が装着先の電子機器９に吸気される空気を冷却することができるだけでなく、冷却装置５の稼働状況を管理サーバ６に表示したり、外部端末７からの指示に従って、管理サーバ６経由で冷却装置５の各部の作動設定を変更したりできるので、ユーザがサーバ９から離れた位置にいても、速やかに冷却装置５の稼働状況をモニタリングし、作動設定の変更を行うことができる。
（５）他の実施の形態
　なお上述の第３の実施の形態による冷却装置３では、ポンプ１５、ペルティエ素子２３２、及び冷却ファン１９についてそれぞれ予備用のポンプ１５Ｂ、ペルティエ素子２３２Ｂ、及び冷却ファン１９Ｂを備える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、ポンプ１５、ペルティエ素子２３２、又は冷却ファン１９の１以上の構成について予備を備えるように構成してもよい。このような場合でも、予備を備える構成について、故障が発生した場合には、当該構成の予備を作動させることにより冷却装置の冗長性を確保して、吸気口９Ａ周囲の空気を冷却することができる。
　また上述の第３の実施の形態による冷却装置３では、複数のペルティエ素子２３２Ａ，２３２Ｂを有する１つの冷却ユニット２３を備える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、それぞれ１以上のペルティエ素子２３２を有する複数の冷却ユニットを複数備えるように構成してもよい。
　また上述の第４の実施の形態による冷却システム４では、冷却装置１に通信機能を追加した冷却装置５を備える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第２の実施の形態による冷却装置２又は第３の実施の形態による冷却装置３に通信機能を追加した冷却装置を備えて構成されるようにしてもよい。このような場合には、第２又は第３の実施の形態による効果に加えて、第４の実施の形態による特有の効果である遠隔からのモニタリング及び作動設定の変更が可能となる。
　また上述の第４の実施の形態による冷却システム４では、管理サーバ６は１つの冷却装置５と通信可能に接続される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数の冷却装置５と通信可能に接続されるように構成してもよい。このような場合に管理サーバ６は、複数のサーバ９にそれぞれ装着された冷却装置５の稼働状況をまとめて管理することができ、効率的な冷却装置５の管理をユーザに提供することができる。
　１～３，５　冷却装置
　４　　　冷却システム
　６　　　管理サーバ
　７　　　外部端末
　９　　　サーバ
　９Ａ　　吸気口
　１１　　冷媒
　１２　　輸送管
　１３　　冷却ユニット
　１３１　冷媒容器
　１３２　ペルティエ素子
　１３３Ａ，１３３Ｂ　熱伝導材
　１３４　ヒートシンク
　１４　　ラジエータ
　１５　　ポンプ
　１６　　筐体
　１６Ａ，１６Ｂ　開口部
　１７　　制御ユニット
　１８　　電源ユニット
　１９　　冷却ファン
　２０　　電源プラグ
　２２　　温度センサ
　５１　　制御ユニット
　５２　　通信部
 

Claims (10)

  1. 　発熱部品を内部に有する電子機器に装着される冷却装置において、
    　内部に冷媒が通流する輸送管と、
    　前記輸送管に接続され、前記輸送管内の冷媒を循環させるポンプと、
    　前記輸送管に接続され、且つ前記電子機器の吸気口近傍に配置され、前記吸気口から前記電子機器の内部に入る空気と熱交換を行う熱交換部と、
    　前記輸送管に接続され、前記輸送管内を循環する冷媒を冷却する冷却部と、
    　前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の動作を制御する制御部と
    　を備え、
    　前記冷却部は、前記熱交換部における熱交換によって受熱する前記冷媒を冷却する
    　ことを特徴とする冷却装置。
  2. 　前記冷却部はペルティエ素子を有し、前記制御部の指示に従って前記ペルティエ素子が給電されることにより前記冷媒を冷却する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  3. 　前記制御部は、前記電子機器の稼働時に、前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の作動を指示する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  4. 　前記制御部は、予め設定された所定のスケジュールに従って、前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の作動を指示する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  5. 　前記電子機器の吸気口近傍に、周囲の空気の温度を検出する温度センサをさらに備え、
    　前記制御部は、前記温度センサによって検出された周囲の空気の温度が前記電子機器に規定された動作温度を超過した場合に、前記温度センサによって検出される周囲の空気の温度が前記動作温度よりも低くなるまで、前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の作動を指示する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  6. 　複数の前記ポンプ及び複数の前記冷却部を備え、
    　前記制御部は、
    　作動中の前記ポンプが故障した場合には、他の前記ポンプの作動を指示し、
    　作動中の前記冷却部が故障した場合には、他の前記冷却部の作動を指示する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
  7. 　前記複数のポンプが並列に配置され、
    　前記複数のポンプのそれぞれに接続される前記輸送管に逆止弁が設けられる
    　ことを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
  8. 　発熱部品を内部に有する電子機器に装着される冷却システムにおいて、
    　前記電子機器に装着される冷却装置と、
    　前記電子機器から遠隔に配置されて、前記冷却装置と通信可能に接続される監視装置と
    　を備え、
    　前記冷却装置は、
    　内部に冷媒が通流する輸送管と、
    　前記輸送管に接続され、前記輸送管内の冷媒を循環させるポンプと、
    　前記輸送管に接続され、且つ前記電子機器の吸気口近傍に配置され、前記吸気口から前記電子機器の内部に入る空気と熱交換を行う熱交換部と、
    　前記輸送管に接続され、前記輸送管内を循環する冷媒を冷却する冷却部と、
    　前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の動作を制御する制御部と、
    　前記監視装置と通信を行う通信部とを有し、
    　前記冷却部は、前記熱交換部における熱交換によって受熱する前記冷媒を冷却し、
    　前記監視装置は、前記冷却装置の通信部との通信によって前記冷却装置の稼働状況を取得する
    　ことを特徴とする冷却システム。
  9. 　前記監視装置は、前記冷却装置の各部の動作を設定する信号を前記冷却装置の通信部に送信し、
    　前記冷却装置の制御部は、前記通信部が前記監視装置から受信した信号に従って、前記冷却装置の各部の動作を制御する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
  10. 　前記冷却装置は、前記電子機器の吸気口近傍に、周囲の空気の温度を検出する温度センサをさらに備え、
    　前記制御部は、前記温度センサによって検出された周囲の空気の温度が前記電子機器に規定された動作温度を超過した場合に、前記温度センサによって検出される周囲の空気の温度が前記動作温度よりも低くなるまで、前記ポンプ、前記熱交換部及び前記冷却部の作動を指示する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
     
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