(57)【要約】【課題】電子機器を十分に冷却でき、且つ騒音が少ない情報処理装置を提供する。【解決手段】情報処理装置１０は、電子機器２０と、電子機器２０を収納する筐体１１と、筐体１１内に配置されて筐体１１内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、吸熱部１３と、筐体１１の外側に配置された放熱部と、吸熱部１３と放熱部との間に冷媒を通流させる配管とを有する。吸熱部１３は、電子機器２０から排出された熱を吸収する。吸熱部１３で吸収した熱は、冷媒を介して放熱部に送られ、放熱部から環境中に放散される。【選択図】図３
2018010500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器と、
前記電子機器を収納する筐体と、
前記筐体内に配置されて前記筐体内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、
前記筐体内に配置されて前記電子機器から排出された熱を吸収する吸熱部と、
前記筐体の外側に配置された放熱部と、
前記吸熱部と前記放熱部との間に冷媒を通流させる配管と
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記筐体の上面及び側面に開口部を有しないことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記筐体の内面に吸音材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記電子機器は、防振装置を介して前記筐体内に支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記冷媒を貯留するタンクと、
前記配管を介して前記冷媒を移送するポンプとを有し、
前記冷媒は、前記タンクから前記吸熱部及び前記放熱部の順に流れて、前記タンクに戻ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の到来にともなって計算機で多量のデータが扱われるようになり、データセンター等の施設において多数の計算機（サーバ）を同一室内に設置して一括管理することが多くなっている。例えば、データセンターでは、計算機室内に多数のラック（サーバラック）を設置し、各ラックにそれぞれ複数のサーバを収納している。
【０００３】
サーバ等の電子機器は、稼動にともなって熱を発生する。一般的に、電子機器には許容上限温度が設定されており、電子機器の温度が許容上限温度を超えると性能の低下や誤動作又は故障の原因となる。そのため、データセンターでは、ファン（送風機）を使用してラック内に冷気を取り込み、ラック内で発生した熱をラックの外に排出している。
【０００４】
ところで、近年、複数（例えば、６台〜１０台程度）のサーバを収納した小型のラックをオフィス内に設置して運用するミニクラウドと呼ばれるシステムが提案されている。しかし、ラック内では、サーバを冷却するために複数のファンが高速で回転しており、大きな騒音が発生する。データセンターでは、ラックが設置された場所に人が出入りすることは少ないため騒音が問題となることは少ないが、オフィスでは、人の出入りが比較的多いため騒音が大きな問題となる。
【０００５】
なお、密閉空間内に発熱部品を収納し、発熱部品で発生した熱を冷媒により密閉空間の外に輸送して排出する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１００８８号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サーバで発生する騒音が室内に漏れることを抑制するために、密閉された筐体内にサーバなどの電子機器を収納することが考えられる。しかし、密閉された筐体内に電子機器を収納すると、それらの電子機器を十分に冷却することが難しくなる。
【０００８】
開示の技術は、電子機器を十分に冷却でき、且つ騒音が低い又は無音化した情報処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の技術の一観点によれば、電子機器と、前記電子機器を収納する筐体と、前記筐体内に配置されて前記筐体内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、前記筐体内に配置されて前記電子機器から排出された熱を吸収する吸熱部と、前記筐体の外側に配置された放熱部と、前記吸熱部と前記放熱部との間に冷媒を通流させる配管とを有する情報処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記一観点に係る情報処理装置によれば、騒音が低く又は無音化され、且つ電子機器を十分に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る情報処理装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る情報処理装置の内部を示す横断面図である。
【図３】図３は、図２中のＩ−Ｉ線の位置における縦断面図である。
【図４】図４は、図２中のII−II線の位置における縦断面図である。
【図５】図５は、吸熱部、タンク、ポンプ、分岐部、及び流路の接続と冷却水の流れとを説明するブロック図である。
【図６】図６は、サーバの内部を示す上面図である。
【図７】図７は、情報処理装置の筐体内の各部におけるエアーの流れ方向を示す図である。
【図８】図８は、情報処理装置の各部における温度を示す模式図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る情報処理装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る情報処理装置の外観を示す斜視図、図２は同じくその情報処理装置の内部を示す横断面図である。また、図３は図２中のＩ−Ｉ線の位置における縦断面図、図４は図２中のII−II線の位置における縦断面図である。
【００１４】
図１に示すように、情報処理装置１０の筐体１１の形状はほぼ直方体である。また、筐体１１の幅方向の両側の壁には、複数のフィン（放熱板）３２が配置されている。
【００１５】
筐体１１の上面及び側面には開口部がなく、筐体１１内はほぼ密閉された空間となっている。但し、図２に示すように、筐体１１の床面には、筐体１１内にケーブル（電力ケーブル及び通信ケーブル等）を引き込むための穴（開口部）１９が設けられている。また、筐体１１の各内面には、吸音材３３が取り付けられている。更に、筐体１１の底面には、移動を容易にするためのキャスター３４が取り付けられている。
【００１６】
図２，図３に示すように、筐体１１内には、４本の支柱１２が垂直に配置されている。それらの支柱１２には、複数（例えば、６台〜１０台程度）の１Ｕ（ユニット）サーバ（以下、単に「サーバ」という）２０が高さ方向に並んで支持されている。但し、支柱１２の下部にはサーバ２０は配置されておらず、そこはエアーが通る流路となっている。
【００１７】
また、筐体１１内には、サーバ２０から排出される熱を吸収する吸熱部１３と、冷却水を貯留するタンク１４と、冷却水を移送するポンプ１５と、冷却水の流路を分岐する分岐部１６とが設置されている。以下、説明の便宜上、図２，図３において、左側を前、右側を後とする。
【００１８】
吸熱部１３はサーバ２０の後方に配置されており、冷却水が通る配管（流路）１３ａと、配管１３ａに沿って配置された複数のフィン（吸熱板）１３ｂとを有する。配管１３ａ及びフィン１３ｂは、例えば銅（銅合金を含む）又はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）等の熱伝導率が高い材料により形成されている。
【００１９】
タンク１４は筐体１１の後側の壁に取り付けられている。また、分岐部１６はタンク１４の上方に配置されている。分岐部１６は、１つの冷却水入口と、２つの冷却水出口とを有している。
【００２０】
筐体１１の幅方向の両側の壁（以下、「側壁」という）１１ａの外側の面には、前述したように複数のフィン３２が配置されている。また、それらの側壁１１ａ内には、図２，図４に示すように、冷却水が通る流路３１が設けられている。側壁１１ａ及びフィン３２は、例えば銅（銅合金を含む）又はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）等の熱伝導率が高い材料により形成されている。本実施形態において、流路３１及びフィン３２を有する側壁１１ａは、放熱部の一例である。
【００２１】
以下、図５を参照して、吸熱部１３、タンク１４、ポンプ１５、分岐部１６、及び流路３１間の接続と冷却水の流れについて説明する。
【００２２】
タンク１４の下側とポンプ１５の吸水口（サクション）との間は配管１７ａにより接続されている。また、ポンプ１５の吐出口（デリバリ）と吸熱部１３（配管１３ａ）の冷却水入口との間は配管１７ｂにより接続されており、吸熱部１３の冷却水出口と分岐部１６の冷却水入口との間は配管１７ｃにより接続されている。
【００２３】
分岐部１６の２つの冷却水出口と各側壁１１ａの流路３１の入口との間はそれぞれ配管１８ａにより接続されている。また、各側壁１１ａの流路３１の出口とタンク１４との間はそれぞれ配管１８ｂにより接続されている。
【００２４】
タンク１４内に貯留された冷却水は、ポンプ１５により吸熱部１３に送られる。そして、吸熱部１３から排出された冷却水は、配管１７ｃを介して分岐部１６に送られる。その後、分岐部１６から配管１８ａを介して各側壁部１１ａに送られ、更に配管１８ｂを通ってタンク１４に戻る。
【００２５】
なお、本実施形態では冷媒として水（冷却水）を使用しているが、冷媒として水以外の液体を使用してもよい。
【００２６】
図６は、サーバ２０の内部を示す上面図である。
【００２７】
本実施形態において、サーバ２０はいわゆる１Ｕサーバであり、高さが１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）、幅（支柱１１に取り付けるための取り付け穴間の距離）が１９インチ（４８２．６ｍｍ）に設定されている。サーバ２０は電子機器の一例である。
【００２８】
図６に示すように、サーバ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、メモリ２２及び電源ユニット（Power Supply Unit）２３が搭載された基板２４と、複数の記録装置（ストレージ）２５と、複数のファン（送風機）２６とを有する。サーバ２０の稼働にともなってファン２６が回転し、前側から後側にエアーを送る。本実施形態において、ＣＰＵ２１等の発熱部品にはヒートシンクが装着されている。
【００２９】
以下、本実施形態におけるサーバ２０の冷却動作について、図５〜図７を参照して説明する。なお、図７中の矢印は筐体１１内の各部におけるエアーの流れ方向を示している。
【００３０】
サーバ２０が稼働すると、サーバ２０内のＣＰＵ２１等の発熱部品が熱を発生する。また、サーバ２０の稼動にともなってファン２６が回転し、サーバ２０の前方から後方にエアーが送られて、エアーによりＣＰＵ２１等の発熱部品が冷却される。
【００３１】
ＣＰＵ２１等の発熱部品を冷却することにより、エアーの温度が上昇する。そして、温度が上昇したエアーは、次にサーバ２０の後方に配置された吸熱部１３のフィン１３ｂ間を通る。
【００３２】
前述したように、吸熱部１３の配管１３ａ内にはポンプ１５を介して冷却水が供給されている。そのため、配管１３ａを通る冷却水とフィン１３ｂ間を通るエアーとの間で熱交換が行われる。その結果、フィン１３ｂ間を通るエアーの温度が低下し、配管１３ａを通る冷却水の温度が上昇する。
【００３３】
フィン１３ｂ間を通ることにより温度が低下したエアーは、吸熱部１３の後側を上から下に移動する。そして、更に吸熱部１３のフィン１３ｂ間を前方に向けて通り抜け、サーバ２０の下方を通って筐体１１の前側に移動する。このとき、フィン１３ｂ間を通るエアーと配管１３ａ内を通る冷却水との間で熱交換が行われ、冷却水の温度は更に低下する。
【００３４】
その後、サーバ２０の下方を通って筐体１１内の前側に移動したエアーは、壁面に沿って下から上に移動する。そして、ファン２６により再度サーバ２０内を前から後に移動して、その間にＣＰＵ２１等の発熱部品を冷却する。
【００３５】
一方、吸熱部１３から排出された冷却水（温度が上昇した冷却水）は、配管１７ｃを通って分岐部１６に移動し、更に配管１８ａを通って側壁（放熱部）１１ａ内の流路３１に入る。そして、流路３１内を通る間に、フィン３２を介して当該情報処理装置１０が設置された環境中に熱を放散して、冷却水の温度が低下する。側壁１１ａの流路３１を通ることにより温度が低下した冷却水は、配管１８ｂを通ってタンク１４に移動し、再度ポンプ１５により吸熱部１３に送られる。
【００３６】
上述したように、本実施形態に係る情報処理装置１０では、ファン２６により、筐体１１内を循環するエアーの流れが形成される。また、ポンプ１５により、吸熱部１３と側壁１１ａ（放熱部）との間で冷却水（冷媒）が循環する。
【００３７】
本実施形態に係る情報処理装置１０は、吸音材３３が配置されたほぼ密閉状態の筐体１１内にサーバ２０を収納しているので、外部に騒音が漏れにくい。そのため、オフィス等の人がいる環境中に配置しても、騒音が問題となることはない。
【００３８】
また、本実施形態に係る情報処理装置１０は、サーバ２０で発生した熱を吸熱部１３で吸収し、冷却水により側壁（放熱部）１１ａに輸送して、側壁１１ａに設けた多数のフィン３２から環境中に熱を放散する。これにより、サーバ２０の温度が許容上限温度を超えることが回避でき、熱に起因する性能の低下、誤動作又は故障を防止できる。
【００３９】
以下、本実施形態に係る情報処理装置１０の冷却能力をシミュレーションした結果について、図８に示す模式図を参照して説明する。
【００４０】
ここでは、図８に示すように、情報処理装置１０が設置される環境の温度Ｔ１を２４℃とし、サーバ２０から排出されるエアーの温度Ｔ２を６０℃、サーバ２０の吸気温度Ｔ３を４５℃とした。また、吸熱部１３から側壁１１ａに供給される冷却水の温度Ｔ４を４５℃、側壁１１ａからタンク１４に戻る冷却水の温度Ｔ５を３８℃とした。
【００４１】
この場合、シミュレーションの結果、筐体１１内に収納された３０００Ｗの電子機器（消費電力が３００Ｗのサーバ２０が１０台分）を冷却できることが判明した。
【００４２】
なお、上述の実施形態では、筐体１１の床面に設けた穴１９（図２参照）を介して筐体１１内にケーブルを引き込む構造としている。しかし、より一層の遮音性を得るために筐体１１を密閉構造（開口部がない構造）とし、コネクタを介して筐体１１内の電子機器と外部の電子機器（電源装置を含む）とを電気的に接続するようにしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態ではサーバ２０内にファン２６が収納されているものとしたが、サーバ２０の外側にファン２６を配置してもよい。
【００４４】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る情報処理装置の断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、サーバ２０で発生する振動を吸収する防振装置を設けたことにあり、その他の構造は基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、ここでは第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００４５】
本実施形態では、情報処理装置１０の筐体１１内に、複数のサーバ２０を収納するサーバ収納部４０が配置されている。このサーバ収納部４０は、防振装置４２を介して、筐体１１の上部に配置されたフレーム４１に支持されている。
【００４６】
サーバ２０に設けられたファン２６（図６参照）は、稼動にともなって騒音だけでなく振動も発生する。振動が外部に伝わると、振動による不快感を与えるだけでなく、振動が新たな騒音の原因となることもある。
【００４７】
本実施形態では、サーバ２０で発生する振動を防振装置４２により吸収するので、外部に振動が伝わることが回避され、騒音による不快感だけでなく、振動による不快感も防止される。
【００４８】
なお、本実施形態では防振装置４２としてコイルばねを使用しているが、コイルばね替えて防振ゴム又は防振ダンパーを使用してもよい。また、図９に示す例ではサーバ収納部４０と筐体１１の上部に配置されたフレーム４１との間に防振装置４２を配置しているが、サーバ収納部４０と筐体１１の下部に配置されたフレームとの間に防振装置４２を配置しててもよい。
【００４９】
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００５０】
（付記１）電子機器と、
前記電子機器を収納する筐体と、
前記筐体内に配置されて前記筐体内を循環するエアーの流れを形成する送風機と、
前記筐体内に配置されて前記電子機器から排出された熱を吸収する吸熱部と、
前記筐体の外側に配置された放熱部と、
前記吸熱部と前記放熱部との間に冷媒を通流させる配管と
を有することを特徴とする情報処理装置。
【００５１】
（付記２）前記筐体の上面及び側面に開口部を有しないことを特徴とする付記１に記載の情報処理装置。
【００５２】
（付記３）前記筐体の内面に吸音材が配置されていることを特徴とする付記１又は２に記載の情報処理装置。
【００５３】
（付記４）前記電子機器は、防振装置を介して前記筐体内に支持されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【００５４】
（付記５）前記冷媒を貯留するタンクと、
前記配管を介して前記冷媒を移送するポンプとを有し、
前記冷媒は、前記タンクから前記吸熱部及び前記放熱部の順に流れて、前記タンクに戻ることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【００５５】
（付記６）前記吸熱部は、前記冷媒が通る流路と、前記流路に沿って配置された複数のフィンとを有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【００５６】
（付記７）前記放熱部は、前記筐体の壁に設けられて前記冷媒が通る流路と、前記筐体の壁の外側の面に配置された複数のフィンとを有することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【符号の説明】
【００５７】
１０…情報処理装置、１１…筐体、１１ａ…側壁（放熱部）、１２…支柱、１３…吸熱部、１３ａ…配管（流路）、１３ｂ…フィン、１４…タンク、１５…ポンプ、１６…分岐部、２０…サーバ、２１…ＣＰＵ，２２…メモリ、２３…電源ユニット、２４…基板、２５…記録装置、２６…ファン（送風機）、３１…流路、３２…フィン、３３…吸音材、４０…サーバ収納部、４１…フレーム、４２…防振装置。
【図１】
2018010500.tif 000003
【図２】
2018010500.tif 000004
【図３】
2018010500.tif 000005
【図４】
2018010500.tif 000006
【図５】
2018010500.tif 000007
【図６】
2018010500.tif 000008
【図７】
2018010500.tif 000009
【図８】
2018010500.tif 000010
【図９】
2018010500.tif 000011