(57)【要約】【課題】少なくとも複数のサーバが設けられる室内の熱を大気中に放熱することにより、その室内を冷却する冷却機の負荷を低減させることができるデータセンタの冷却装置を提供する。【解決手段】所定の室内に少なくとも複数のサーバが設けられ、これらのサーバが発する熱によって暖められる前記所定の室内を冷却する冷却機４を備えたデータセンタ１の冷却装置において、前記サーバによって暖められた前記所定の室内の熱を、熱輸送方向が一方向のヒートパイプ５によって熱輸送して大気中に放熱することにより、前記冷却機４の負荷を低減するように構成されていることを特徴とする。室内の熱を熱輸送方向が一方向のヒートパイプ５によって熱輸送して大気中に放熱するので、室内を冷却する冷却機４の負荷をある程度低減でき、冷却機４の電力消費量をある程度低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の室内に少なくとも複数のサーバが設けられ、これらのサーバが発する熱によって暖められる前記所定の室内を冷却する冷却機を備えたデータセンタの冷却装置において、
前記サーバによって暖められた前記所定の室内の熱を、熱輸送方向が一方向のヒートパイプによって熱輸送して大気中に放熱することにより、前記冷却機の負荷を低減するように構成されている
ことを特徴とするデータセンタの冷却装置。
【請求項２】
前記所定の室内は、コンテナの内部空間を含み、
前記ヒートパイプは、熱輸送方向が一方向のサーモサイホン式ヒートパイプを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタの冷却装置。
【請求項３】
前記サーモサイホン式ヒートパイプは、その一方の端部が前記少なくとも複数のサーバが設けられる前記コンテナの内部における鉛直方向で上方に設けられ、他方の端部が前記コンテナの外部の大気中に露出されて設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のデータセンタの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも複数のサーバが設けられているデータセンタの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データセンタは、所定の室内に少なくとも複数のサーバが設けられており、これらのサーバが発する熱によってその室内の温度が上昇するため、エア・コンディショナー（以下、エアコンと記すことがある。）によって室温を低下させるように構成されている。しかしながら、エアコンを稼働すると、その運転時間の増大にともなってエアコンの電力消費量も増大する。したがって、このエアコンの電力消費量を低減させることは、データセンタのランニングコストを低減させるために重要になる。例えば特許文献１には、地上建屋内または地下空間内に製氷ピットを設け、この製氷ピットにヒートパイプによって冬季の冷熱を蓄冷するように構成された発明が記載されている。そして、その蓄冷熱によって地上に設けられた低温倉庫内の温度をある程度低温に保つことにより、低温倉庫内の冷凍機のランニングコストを低減させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２０７８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載された発明によれば、蓄冷熱を利用することによって冷凍機のランニングコストをある程度低減できる。この特許文献１に記載された技術は、冬季の冷熱をヒートパイプを用いて製氷ピットに熱輸送して蓄冷し、その蓄冷熱をいわゆる冷熱源として庫内の冷却に利用するための技術である。したがって、特許文献１に記載された構成では冬季あるいは寒冷期に、春季ないし夏季において庫内をある程度低温にするための氷をある程度多量に作る必要があり、その結果、装置全体としての構成が大型化する虞がある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、少なくとも複数のサーバが設けられる室内の熱を大気中に放熱することにより、その室内を冷却する冷却機の負荷を低減することができるデータセンタの冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、所定の室内に少なくとも複数のサーバが設けられ、これらのサーバが発する熱によって暖められる前記所定の室内を冷却する冷却機を備えたデータセンタの冷却装置において、前記サーバによって暖められた前記所定の室内の熱を、熱輸送方向が一方向のヒートパイプによって熱輸送して大気中に放熱することにより、前記冷却機の負荷を低減するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記所定の室内は、コンテナの内部空間を含み、前記ヒートパイプは、熱輸送方向が一方向のサーモサイホン式ヒートパイプを含むことを特徴とするデータセンタの冷却装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記サーモサイホン式ヒートパイプは、その一方の端部が前記少なくとも複数のサーバが設けられる前記コンテナの内部における鉛直方向で上方に設けられ、他方の端部が前記コンテナの外部の大気中に露出されて設けられていることを特徴とするデータセンタの冷却装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、室内の熱を熱輸送方向が一方向のヒートパイプによって熱輸送して大気中に放熱するので、室内を冷却する冷却機の負荷をある程度低減できる。また、ヒートパイプの熱輸送方向が一方向なので、そのヒートパイプを介して室外から室内に熱が輸送されることを防止もしくは抑制できる。すなわち、ヒートパイプの熱輸送方向が一方向なので、外部の熱が室内に熱輸送されることによる室温の上昇が防止もしくは抑制され、冷却機の電力消費量をある程度低減できる。また、冷却機の電力消費量をある程度低減できることにより、いわゆる二酸化炭素の排出量をある程度低減できる。さらにまた、熱輸送方向が一方向のヒートパイプによって室内の熱を大気中に自然放熱あるいは自然冷却するから、冷却機などの機械装置類と比較して、その整備あるいは保守を不要にできる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、コンテナ型データセンタにおけるコンテナ内部の熱を、熱輸送の方向が一方向に制御あるいは限定されたいわゆる熱ダイオード特性を有するサーモサイホン式ヒートパイプによって熱輸送して大気中に放熱でき、コンテナ型データセンタに使用される冷却機の負荷を低減できる。また、サーモサイホン式ヒートパイプの熱ダイオード特性により、すなわち熱が一方向にのみ輸送されることにより、コンテナ内部からコンテナ外部への熱の移動を確保できる。言い換えれば、コンテナ外部からコンテナ内部への入熱を防止もしくは抑制できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明による効果と同様の効果に加えて、サーモサイホン式ヒートパイプの一方の端部がコンテナの鉛直方向で上方に、すなわち天井に設けられ、他方がコンテナの外部の大気中に露出して設けられている。温度の高い空気はコンテナ内で上方に集まるため、サーモサイホン式ヒートパイプによるコンテナ内部からコンテナ外部への熱輸送効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係るデータセンタの冷却装置の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎにこの発明を具体的に説明する。この発明は、少なくとも複数のサーバを備えているデータセンタの冷却装置に関するものである。具体的には、この発明に係るデータセンタは、例えばコンテナの内部などの所定の室内に少なくとも複数のサーバが設けられて構成されていればよく、そのコンテナは例えば輸送用コンテナなどを含み、セミトレーラートラックなどの適宜の輸送手段によって輸送できるものであればよい。コンテナは、要は、輸送可能な中空の容器であり、その内部と外部との間で熱をある程度断熱できるように構成されていることが好ましい。また、コンテナの内部には、冷却機を設けることが好ましい。すなわち、冷却機によってコンテナ内部の温度を調整したり、あるいはサーバを冷却したりすることが好ましい。
【００１４】
この発明では、上記のコンテナの内部に、ヒートパイプの一方の端部が設けられ、ヒートパイプの他方の端部はコンテナの外部の大気中に露出されて設けられていることが好ましい。そのヒートパイプは、その内部に作動流体が封入され、その作動流体の相変化、すなわち状態変化によりコンテナ内部の熱を潜熱の形でコンテナ外部に熱輸送するものである。そのヒートパイプには、熱輸送の方向が一方向に制御あるいは限定されたいわゆる熱ダイオード特性を有するサーモサイホン式ヒートパイプを使用することが好ましい。この熱ダイオード特性とは、熱輸送の方向が一方向に制御あるいは限定されていることである。したがって、そのような特性を有するサーモサイホン式ヒートパイプを用いてコンテナ内部の熱をコンテナ外部に熱輸送するように構成すると、コンテナ外部からコンテナ内部への熱輸送が防止される。
【００１５】
そのサーモサイホン式ヒートパイプは、例えば、作動流体が加熱されて蒸発する蒸発部と放熱することにより作動流体の蒸気を凝縮する凝縮部とを備え、その蒸発部における熱あるいは圧力に比較して凝縮部における熱あるいは圧力が低温、低圧力の場合に蒸発部から凝縮部に向けて熱輸送するように構成されている。また、凝縮部で凝縮した作動流体は重力によって蒸発部に還流するようになっている。したがって、蒸発部から凝縮部に向けた一方向にのみ熱を輸送するようなっている。
【００１６】
作動流体は加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、サーモサイホン式ヒートパイプを使用する温度に応じて適宜に選択される。また、ヒートパイプの両端部には、複数の受熱用あるいは放熱用の複数のフィンを一体に設けてもよい。このヒートパイプおよびフィンは、熱を伝達する必要があるので、熱伝導率の高い素材で構成されていることが好ましく、例えば銅などの金属素材を使用することが好ましい。
【００１７】
したがって、この発明に係るデータセンタの冷却装置では、サーバから発生した熱によってコンテナ内部の温度がある程度上昇し、もしくはコンテナ外部の温度がある程度下降し、すなわちコンテナ内部の温度に比較してコンテナ外部の温度がある程度低くなった場合に、コンテナ内部に設けられているサーモサイホン式ヒートパイプの蒸発部において作動流体が加熱されて蒸発する。そして、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に、すなわちコンテナ外部に設けられているサーモサイホン式ヒートパイプの凝縮部に向けて流動し、その後、潜熱の形で輸送された熱が大気中に放熱されて凝縮する。その結果、コンテナ内部の温度がある程度低下させられ、あるいはコンテナ内部の温度上昇が防止もしくは抑制されるので、前述した冷却機の負荷を低減できる。すなわち、サーモサイホン式ヒートパイプは、冷却機によるコンテナの内部温度の調整あるいはサーバの冷却を補助する装置として機能するので、冷却機の稼働にともなう電力消費量をある程度低減できる。また、これにより冷却機の電力消費量を低減できるので、いわゆる二酸化炭素の排出量をある程度低減できる。
【００１８】
つぎにこの発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１に、この発明に係るデータセンタの冷却装置の一例を模式的に示してある。図１には、コンテナ型のデータセンタ１を示してあり、コンテナ型データセンタ１は、コンテナ２を備え、その内部に少なくとも複数のサーバラック３が設けられている。サーバラック３には、少なくとも複数のサーバが収容されている。コンテナ２は、例えばセミトレーラートラックなどの輸送手段によって輸送可能な輸送用コンテナであってよい。また、コンテナ２には、冷却機として機能するエア・コンディショナー（以下、エアコンと記すことがある。）４が設けられており、このエアコン４によってサーバを冷却したり、あるいはサーバから発生あるいは排気された熱によってコンテナ２の室温が上昇することを防止もしくは抑制できるようになっている。
【００１９】
コンテナ２には、その内部の熱を外部に熱輸送するためのサーモサイホン式ヒートパイプ５に設けられている。このサーモサイホン式ヒートパイプ５は、前述したように、熱輸送の方向が一方向に制御あるいは限定されたいわゆる熱ダイオード特性を有するものである。このサーモサイホン式ヒートパイプ５は、その内部に封入される作動流体が加熱されて蒸発する蒸発部５ａと、放熱することにより作動流体の蒸気を凝縮する凝縮部５ｂとを備えており、その蒸発部５ａにおける熱あるいは圧力に比較して凝縮部５ｂにおける熱あるいは圧力が低温、低圧力の場合に蒸発部５ａから凝縮部５ｂに向けて熱輸送するように構成されている。言い換えれば、凝縮部５ｂから蒸発部５ａに向けて熱が流れないようになっている。なお、凝縮部で凝縮した作動流体は重力により蒸発部に還流するようになっている。
【００２０】
サーモサイホン式ヒートパイプ５は、具体的には、例えば気密性のある所定の中空の容器の内部に空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で作動流体が封入されて構成されている。その容器は、例えば中空管であり、またその内部と外部との間で熱を伝達する必要があるので、その中空管は熱伝導率の高い素材で構成されていることが好ましく、例えば銅管を使用することが好ましい。作動流体は加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、サーモサイホン式ヒートパイプ５を使用する温度に応じて適宜に選択される。その一例を挙げると、水やアルコール、代替フロンなどが作動流体として使用される。
【００２１】
サーモサイホン式ヒートパイプ５の一方の端部は、コンテナ２の内部であって、かつコンテナ２の鉛直方向で上方に設けられており、他方の端部は、コンテナ２の外部の大気中に露出されて設けられている。図１に示す例では、サーモサイホン式ヒートパイプは、Ｌ型に形成されており、その一方がコンテナ２の天井に対して平行になっている。この一方の端部がコンテナ２の内部の温度あるいは熱によって作動流体が加熱されて蒸発するいわゆる蒸発部５ａになっており、他方の端部が蒸気化した作動流体の潜熱を大気中に放熱することにより作動流体を凝縮させる凝縮部５ｂになっている。また、サーモサイホン式ヒートパイプ５の両端部には、熱伝導性を有する素材によって形成された受放熱用の複数のフィン６が設けられている。
【００２２】
このように前述した構成では、サーバが稼働してある程度の熱が発生し、その熱によってコンテナ２の内部温度がある程度上昇し、その温度がコンテナ２の外部の温度よりもある程度高くなると、もしくはコンテナ２の外部の温度がある程度下降してコンテナ２の内部温度よりもある程度低くなると、サーモサイホン式ヒートパイプ５の蒸発部５ａにおいて作動流体は加熱されて蒸発する。そして、その蒸気化した作動流体は、相対的に低温、低圧力の凝縮部５ｂに移動し、コンテナ２の内部の熱をフィン６を介して大気中に放熱して凝縮する。また、サーモサイホン式ヒートパイプ５は熱ダイオード特性を有するので、凝縮部５ｂから蒸発部５ａに熱が逆流することが防止もしくは抑制される。言い換えれば、前述した構成では、サーモサイホン式ヒートパイプ５はいわゆるトップヒートモードでは作動しない。
【００２３】
したがって、前述した構成では、コンテナ２の内部温度に比較してコンテナ２の外部温度がある程度低くなると、もしくはコンテナ２の外部温度に比較してコンテナ２の内部温度がある程度高くなると、サーモサイホン式ヒートパイプ５はその熱ダイオード特性により受動的にコンテナ２の内部の熱をコンテナ２の外部に熱輸送する。言い換えれば、サーモサイホン式ヒートパイプ５は受動的にコンテナ２の内部を冷却する。その結果、前述した構成では、受動的にコンテ２内部の温度をある程度低下でき、またコンテナ２の内部における温度上昇を防止もしくは抑制できるので、エアコン４の負荷を低減できる。また、サーモサイホン式ヒートパイプ５は、熱ダイオード特性を有することにより、コンテナ２の外部からコンテナ２の内部に熱が輸送され、コンテナ２の内部温度が上昇することを防止もしくは抑制できる。したがって、サーモサイホン式ヒートパイプ５がエアコン４による冷却を補助する装置として機能するので、エアコン４の稼働にともなう電力消費量をある程度低減できる。また、エアコン４の電力消費量を低減できるので、いわゆる二酸化炭素の排出量をある程度低減できる。
【符号の説明】
【００２４】
１…コンテナ型データセンタ、  ２…コンテナ、  ４…エアコン、  ５…サーモサイホン式ヒートパイプ、  ６…フィン。
【図１】
2011220633.tif 000003