(57)【要約】【課題】多数に配置されたサーバルーム内の冷却性能の悪いサーバの冷却性能を向上して、すべてのサーバ内の冷却性能を平均化すること。【解決手段】サーバルームＲ内に空調装置２を先頭に配置したサーバ列Ｌを構成し、１サーバ列Ｌごとに床下３に送風通路５を形成して空調装置２からの冷気を各サーバＳに送給する。各サーバＳには熱交換器１２を装着し、１サーバ列Ｌにおける最前サーバＳ１の熱交換器１２と、最後尾サーバＳｎの熱交換器１２とを冷媒配管１６Ａで接続するとともに、最前サーバＳ１の直後のサーバＳ２の熱交換器１２と最後尾サーバＳｎの直前のサーバＳｎ−１の熱交換器１２とを並列的に接続し、さらに、それぞれのサーバＳの内側に配置されたサーバＳの熱交換器１２どうしを冷媒配管１６Ｂで接続する。そして各冷媒配管１６内に冷媒を循環させるポンプ１７を配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に配置された発熱体を送風通路を介して冷却する空調装置と、前記発熱体内に配置される熱交換器と、前記熱交換器に冷媒を循環するポンプと、前記冷媒を流通する冷媒配管とを備えた熱輸送装置であって、
前記空調装置と前記複数の発熱体とは順に並設され、
前記発熱体のうち、前記空調装置の直後に配置された最前発熱体の熱交換器と、並設された発熱体における最後尾発熱体の熱交換器どうしを前記冷媒配管で接続し、前記最前発熱体の直後に配置された発熱体の熱交換器と、前記最後尾発熱体の直前に配置された発熱体の熱交換器どうしを前記冷媒配管で接続し、それぞれ順に内側の一対の発熱体の熱交換器どうしを前記冷媒配管で接続し、
各一対の熱交換器どうしを接続する冷媒配管は並列して配置されるとともに、前記冷媒配管内に前記ポンプが配置されていることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
並設された発熱体のうち、一部の発熱体には外気を導入する外気導入ダクトが装着されていることを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。
【請求項３】
前記冷媒配管内を循環する冷媒が、水であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱輸送装置。
【請求項４】
前記熱交換器が、車両用ラジエータであることを特徴とする請求項３記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記熱交換器が、車両用コンデンサであることを特徴とする請求項３記載の熱輸送装置。
【請求項６】
前記冷媒配管が、ヒートパイプであることを特徴とする請求項１又は２記載の熱輸送装置。
【請求項７】
前記熱交換器が、車両用ラジエータであることを特徴とする請求項６記載の熱輸送装置。
【請求項８】
前記熱交換器が、車両用コンデンサであることを特徴とする請求項６記載の熱輸送装置。
【請求項９】
複数に配置された発熱体を送風通路を介して冷却する空調装置と、前記発熱体内に配置される熱交換器と、前記熱交換器に冷媒を循環するポンプと、前記冷媒を流通する冷媒配管とを備えた熱輸送装置であって、
前記空調装置と前記複数の発熱体とは順に並設され、
前記発熱体のうち、前記空調装置の直後に配置された最前発熱体の熱交換器と並設された発熱体における最後尾発熱体熱の交換器どうしを前記冷媒配管で接続し、前記最後尾の発熱体から順に直前に配置された発熱体の熱交換器どうしを前記冷媒配管で直列的に接続し、
前記冷媒配管内に前記ポンプが配置されていることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項１０】
並設された発熱体のうち、一部の発熱体には外気を導入する外気導入ダクトが装着されていることを特徴とする請求項９記載の熱輸送装置。
【請求項１１】
前記冷媒配管内を循環する冷媒が、水であることを特徴とする請求項９又は１０記載の熱輸送装置。
【請求項１２】
前記熱交換器が、車両用ラジエータであることを特徴とする請求項１１記載の熱輸送装置。
【請求項１３】
前記熱交換器が、車両用コンデンサであることを特徴とする請求項１１記載の熱輸送装置。
【請求項１４】
前記冷媒配管が、ヒートパイプであることを特徴とする請求項９又は１０記載の熱輸送装置。
【請求項１５】
前記熱交換器が、車両用ラジエータであることを特徴とする請求項１４記載の熱輸送装置。
【請求項１６】
前記熱交換器が、車両用コンデンサであることを特徴とする請求項１４記載の熱輸送装置。
【請求項１７】
複数に配置された発熱体を送風通路を介して冷却する空調装置と、前記発熱体内に配置される熱交換器と、前記熱交換器に冷媒を循環するポンプと、前記冷媒を流通する冷媒配管とを備えた熱輸送装置であって、
前記空調装置と前記複数の発熱体からなる発熱体列は、複数列で並設され、
第１列の発熱体列におけるいずれかの発熱体の熱交換器と他の発熱体列におけるいずれかの発熱体の熱交換器どうしを、それぞれの熱交換器が温度平均化となるように接続し、
各一対の熱交換器を接続する冷媒配管に前記ポンプが配置されていることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項１８】
並設された発熱体のうち、一部の発熱体には外気を導入する外気導入ダクトが装着されていることを特徴とする請求項１７記載の熱輸送装置。
【請求項１９】
前記冷媒配管内を循環する冷媒が、水であることを特徴とする請求項１７又は１８記載の熱輸送装置。
【請求項２０】
前記熱交換器が、車両用ラジエータであることを特徴とする請求項１９記載の熱輸送装置。
【請求項２１】
前記熱交換器が、車両用コンデンサであることを特徴とする請求項１９記載の熱輸送装置。
【請求項２２】
前記冷媒配管が、ヒートパイプであることを特徴とする請求項１７又は１８記載の熱輸送装置。
【請求項２３】
前記熱交換器が、車両用ラジエータであることを特徴とする請求項２２記載の熱輸送装置。
【請求項２４】
前記熱交換器が、車両用コンデンサであることを特徴とする請求項２２記載の熱輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空調装置から複数の発熱体に冷媒を循環して発熱体を冷却する熱輸送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子演算機器としてのサーバが多数配置されているサーバルームは、先頭に空調装置を配置して複数のサーバを順に並設して１列のサーバ列を構成し、さらにそのサーバ列を多数列に配置している。そして、各サーバは先頭に配置された空調装置によって冷却されて冷却性能を高めるようにしている。例えば、図７に示すように、サーバルームＲには、二重床に形成された空隙部を送風通路５とし、１サーバ列Ｌごとに独立して形成され、床下３に空調装置２から送給する冷気が流通されて各サーバＳ内に導入している。各サーバ内ではファン１３が装着されていて床下３から導入した冷気を、サーバＳ内を循環してファン１３からサーバルームＲ内に排気することによってサーバ本体１１を冷却するように構成していた。
【０００３】
しかし、床下３の送風通路５内にはケーブル６が配置され、ケーブル６は、一般的には無造作に配置されていて、空調装置２付近のサーバＳ１には冷気を充分に導入することができるものの、後方に向かって徐々に送風量が減少し、空調装置２から一番遠く離れた最後尾のサーバＳｎには、送風距離が長いことから送風量が減少するとともに無造作に配置されたケーブル６によっても充分な冷気を導入することができなかった。従って、前方のサーバＳ１では冷却過多であり後方のサーバＳｎでは冷却不足となっていた。
【０００４】
そのために従来では、図８に示すように、後方のサーバＳｎに吸い込みダクトを１４装着して、床下３の送風通路５から導入する冷気のほかにサーバルームＲ内の外気を導入する、あるいは、別にファンを設けて空気をサーバ本体１１に向かって吹付けるようにして後方に配置されているサーバＳｎの冷却不足を解消するようにしていた。
【０００５】
なお、図７及び８に示す冷却方法は、一般的に行われているものであって、特許文献は存在しない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８に示されている従来の冷却方法では、後方に配置したサーバＳｎの送風量を補充するためのサーバルームＲ内の外気を、サーバＳに吸い込んで送風量を増加しても、サーバルームＲの雰囲気温度は、空調装置２から送給される冷気の温度より高いことから、外気で送風量増大を図るだけでは、サーバの温度を冷却するには限度があり、空調装置２から送給される冷気の風量が少ない後方のサーバＳｎは冷却性能が不足する状態を解消することができなかった。そのために、後方のサーバＳｎ内の電子機器は電子機器の損傷というトラブルの要因となっていた。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、サーバ列の後方に配置されているサーバを前方のサーバと均一化できるように冷却して、後方のサーバであっても冷却不足を解消して、各電子機器の損傷というトラブルを防止できる熱輸送装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る熱輸送装置では、上記の課題を解決するために、請求項１乃至２記載の発明では、各発熱体内に熱交換器を装着し、空調装置の直後に配置された最前発熱体の熱交換器と最後尾に配置された熱交換器とを冷媒配管で接続することによって、低温に冷却された最前発熱体の熱交換器から最後尾発熱体に冷媒を循環することができ、さらに外気導入ダクトから外気を導入することによって、熱交換された空気の送風温度を最前発熱体と同様の温度に冷却することができる。
【０００９】
つまり、空調装置から吹出される冷気は、例えば、床下に形成された送風通路を通って１発熱体列に配置された複数の発熱体に冷気を導入して各発熱体を冷却する。この際、特に送風通路からの送風量の少ない後方の一部の発熱体には外気導入ダクトから外気を導入して発熱体内への送風量を増加させている。
【００１０】
一方、空調装置から送給される冷気は空調装置の直後に配置された発熱体には多くの送風量が付与されて冷却過多となり、後方の発熱体には、送風通路の距離が長くまた障害物が配置されることもあって、少ない送風量しか付与できないことから、後方の発熱体は冷却性能が低下していた。そのために、最前発熱体の熱交換器と最後尾発熱体熱交換器とを冷媒配管で接続しポンプで積極的に循環させることによって、最も冷却された最前発熱体の熱を最も冷却されていない最後尾発熱体に熱輸送することができ、最前発熱体と最後尾発熱体との熱交換された空気の送風温度を平均化することができる。
【００１１】
また、最前発熱体の直後の発熱体の熱交換器と最後尾直前の発熱体の熱交換器とを冷媒配管で接続し、さらに、順にそれぞれ内側の発熱体の熱交換器どうしを接続しポンプで積極的に循環させることによって、冷却されている発熱体の温度を冷却効率の悪い発熱体に熱輸送できることから、１発熱体列における各発熱体で熱交換された空気の送風温度の平均化を図ることができる。それによって、すべてのサーバにおける各電子機器を適度に冷却することができトラブル防止を図ることができる。
【００１２】
また、請求項３乃至５記載の発明では、発熱体内の熱交換器が車両用ラジエータあるいは車両用コンデンサであって、冷媒としての水を循環するものであれば、空調装置の既存の冷却能力を高くしてコストアップとならずに、前方の発熱体から後方の発熱体に熱輸送を容易に行なうことができ、熱交換器で熱交換された空気の送風温度は、１発熱体列において平均化することができる。
【００１３】
さらに、請求項６乃至８記載の発明のように、冷媒配管をヒートパイプを使用してそれぞれ熱交換器どうしを接続すれば、ヒートパイプを通る冷媒は容易に熱輸送を行なうことができるとともに、ヒートパイプが、１本のパイプ内で往路と復路とを循環できるように構成されていることから、ヒートパイプを片道分で配管できて、配管経路を構成することなく配管スペースを簡略化することができる。
【００１４】
また、請求項９乃至１６記載の発明では、請求項１又は２の発明による並列状の冷媒配管を直列状の冷媒配管にした場合の配管形態を示すものである。
【００１５】
つまり、各発熱体内に熱交換器を装着し、最前発熱体の熱交換器と最後尾発熱体の熱交換器とを冷媒配管で接続し、最後尾発熱体の熱交換器から順に直前の発熱体の熱交換器どうしを直列状に冷媒配管で接続している。
【００１６】
この発明においても、請求項１乃至８記載の発明と同様、最も冷却されている最前発熱体の熱を後方の発熱体に輸送し、冷却された冷媒を後方から順に前方の発熱体に向かって送ることができ、また、前方の発熱体は、もともと空調装置からの冷気を多く導入していることから、１発熱体列における各発熱体の温度を平均化することができ、熱交換された空気の送風温度が均一化されることとなる。
【００１７】
さらに、請求項１７乃至２４記載の発明では、１発熱体列を越えて他の発熱体列との間で熱交換器どうしを接続するものである。
【００１８】
つまり、各発熱体内に熱交換器を装着し、１発熱体列の冷却効率の良好ないずれかの発熱体、例えば、最前発熱体の熱交換器と他の発熱体列の冷却効率の悪い後方の発熱体の熱交換器どうしを接続する。これによって、冷却されている発熱体の冷媒を冷却効率の悪い発熱体に熱輸送することによって、少なくとも冷媒配管で接続された一対の発熱体は、熱交換された温度の送風温度が平均化されることとなる。この関係を他の発熱体列を越えた発熱体どうしで行えば、１室内全体の熱交換の効率の平均化して、すべての発熱体で熱交換された空気の送風温度を均一化でき、各発熱体内で装着されている電子機器の損傷を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
実施形態の熱輸送装置は、図１に示すように、サーバルームＲに設置されている複数のサーバＳ・Ｓ間で行われる。
【００２１】
つまり、各サーバＳは複数に並設された１サーバ列Ｌを構成し、それぞれのサーバ列Ｌの先頭には各サーバ１を冷却する空調装置２が配置されている。サーバ列Ｌは複数列Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｎに配置されて、各サーバ列Ｌの下方には、床下３が二重床に形成され、二重床間の空隙部がそれぞれ独立した送風通路５を形成している。送風通路５には、前方から後方に向かって電気配線や空気配管等のケーブル６が無造作に配置されている。
【００２２】
サーバＳは、図２に示すように、各電子機器を内蔵するサーバ本体１１と、サーバ本体１１内に装着される熱交換器１２と、サーバ本体１１の上方に配置されるファン１３とを備え、さらに、床下３の送風通路５から床に形成された開口部３ａと連通する送給口を備えて空調装置２から送給された冷気を導入可能としている。
【００２３】
また、図３に示すように、サーバＳの側面には室内の外気を取り入れる外気導入ダクト１４が装着され必要に応じて外気をサーバ本体１１内に導入する。そしてサーバ本体１１内に導入された冷気あるいは外気はファン１３によってサーバルームＲに排気される。
【００２４】
第１の形態による熱輸送装置２０は、図２に示すように、１サーバ列Ｌに対して空調装置２の直後に配置される最前サーバＳ１の熱交換器１２と最後尾サーバＳｎの熱交換器１２どうしを冷媒配管１６Ａで接続する第１の配管経路１５Ａと、最前サーバＳ１の直後のサーバＳ２と最後尾サーバＳｎの直前のサーバＳｎ−１の熱交換器１２どうしを冷媒配管１６Ｂで接続する第２の配管経路１５Ｂと、さらに、それぞれの内側に配置されるサーバＳ・Ｓの熱交換器どうしを冷媒配管１６で接続する第３、第４、…第Ｎの配管経路とを並列状に接続して構成される。
【００２５】
接続されたそれぞれの配管経路内１５にはポンプ１７が一箇所に配置されて冷媒を積極的に循環している。そして、サーバＳ内に配置される熱交換器１２は、車両用ラジエータあるいは車両用コンデンサが使用され、冷媒は水冷式で水が循環される。
【００２６】
空調装置２は、図示しない冷凍サイクルを備える公知のもので構成され、空調装置２の下方から送風通路５に向かって冷気を送給している。送風通路５内に送給された冷気は、サーバ列Ｌの前方から後方（図２における左方から右方）に向かって流れ、それぞれのサーバＳは、図示しない下方の送給口からサーバ本体１１内に導入されることとなる。空調装置２付近のサーバＳに対しては送風量が多く、後方に向かって徐々に送風量が減少する。
【００２７】
図３に示すように、１サーバ列Ｌにおける後方のサーバＳｎ、Ｓｎ−１…には外気導入ダクト１４を装着して、外気を導入することによって床下３の送風通路５から送給される冷気の減少分を補充することもできる。この外気導入ダクト１４は１サーバ列ＬにおけるすべてのサーバＳに装着することができ、送風通路５から送給される冷気の特に少ないサーバＳ（例えば、中央のサーバＳから後方配置されているサーバＳ）における外気導入ダクト１４の導入口を開放するようにすればよい。
【００２８】
次に、上記のように構成された熱輸送装置２０の作用について図４に基づいて説明する。
【００２９】
ポンプ１７を作動することによって車両用ラジエータあるいは車両用コンデンサ等の熱交換器１２及び冷媒配管１６Ａ（または６Ｂ、…）内に貯留されている水が流れて循環する。空調装置２の直後に配置されている最前サーバＳ１には、空調装置２から送風通路５を通ってサーバ本体１１内に導入される冷気の送風量が多く、熱交換器１２を冷却過多の状態で冷却している。サーバ本体１１の上方に配置されたファン１３の作動により、冷気は熱交換器１２で熱交換されるとともにサーバ本体１１の上方から各電子機器を冷却しながら排気され、最前サーバＳ１の熱交換器１２内を循環する水は、多量に送風された冷気によって熱交換されて低い温度に冷却される。
【００３０】
最前サーバＳ１の熱交換器１２内を通った低い温度の水は、ポンプ１７の作動により最後尾サーバＳｎの熱交換器１２に向かって輸送される。最後尾サーバＳｎの熱交換器１２では、送風通路５から導入される僅かな冷気、あるいは送風通路５から導入される僅かな冷気と外気導入ダクト１４から導入されるサーバルームＲ内の外気とが熱交換器１２に向かって送風されている。この熱交換器１２に送風されている空気は、最前サーバＳ１の熱交換器１２に送風される冷気より温度が高くなっているものの、最前サーバＳ１の熱交換器１２内を通った低い温度の水が循環されることによって熱交換器１２内の冷媒温度は低温とされる。従って、最後尾サーバＳｎの熱交換器１２で熱交換された送風通路５から導入される僅かな冷気、あるいは送風通路５から導入される僅かな冷気と外気導入ダクト１４から導入されるサーバルームＲ内の外気は、熱交換器１２を通って冷却されてファン１３から各電子機器を冷却しながらサーバルームＲ内に排気される。
【００３１】
また、第２の配管経路１５Ｂ及び第３、第４、…第Ｎの配管経路も同様に冷却されている側のサーバから冷却効率の悪いサーバ側に向かって冷却された熱を輸送する。
【００３２】
上記のように構成された熱輸送装置２０は、第１の配管経路１５Ａにおいて、ポンプ１７を作動することによって車両用ラジエータあるいは車両用コンデンサ内を循環する水が、最前サーバＳ１から冷媒配管１６Ａを経て最後尾サーバＳｎに輸送され、さらに最後尾サーバＳｎから最前サーバＳ１に戻るようにして冷媒配管１６Ａ内を循環することから、最も冷却されている最前サーバＳ１から最も冷却されていない最後尾サーバＳｎに冷却した熱を輸送できることによって、最後尾サーバＳｎにおける熱交換器１２を通って熱交換された空気は、最前サーバＳ１における熱交換器１２を通って熱交換された空気の温度と略同一となってそれぞれの送風温度が均一化される。
【００３３】
さらに第２の配管経路１５Ｂ、および第３、第４、第Ｎの配管経路も同様に作用することによって、１サーバ列Ｌの各サーバＳにおける熱交換器を通った空気の送風温度が均一化され、さらに他のサーバ列Ｌも同様に配管経路を構成すれば、サーバルームＲ内のすべてのサーバＳの熱交換器を通った空気の送風温度が均一化されることとなる。
【００３４】
次に第２の形態の熱輸送装置について説明する。
【００３５】
この形態の熱輸送装置２０Ａは、図５に示すように、最前サーバＳ１の熱交換器１２と最後尾サーバＳｎの熱交換器１２とを冷媒配管１８で接続し、さらに、最後尾サーバＳｎの熱交換器１２から直前のサーバＳｎ−１の熱交換器１２に向かって順に冷媒配管１８で直列的に接続するものである。直列的に配管された冷媒配管１８には１箇所にポンプ１７が配置されている。
【００３６】
この形態でも、冷却過多状態の最前サーバＳ１の熱交換器１２から循環されて冷却された熱を冷却効率の悪い最後尾サーバＳｎの熱交換器１２に輸送することができ、さらに熱交換されて冷却された最後尾サーバＳｎの熱交換器１２から直前のサーバＳｎ−１に熱を輸送することから、１サーバ列Ｌの各サーバＳの熱交換器を通る空気の送風温度が均一化され、さらに他のサーバ列Ｌも同様に配管経路を構成すれば、サーバルームＲ内のすべてのサーバＳは熱交換器１２を通る空気の送風温度が均一化されることとなる。従って、各サーバＳの各電子機器は適度に冷却されて保護されることとなる。
【００３７】
さらに第３の形態の熱輸送装置２０Ｂは、図６に示すように、複数のサーバ列Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…にまたがって冷却効率過多なサーバＳ１、Ｓ２、…と冷却効率の悪いサーバＳｎ、Ｓｎ−１、…とを冷媒配管１９で接続するように構成される。
【００３８】
例えば、第１のサーバ列Ｌ１における最前サーバＳ１の熱交換器１２と第２のサーバ列Ｌ２における最後尾サーバＳｎの熱交換器１２とを冷媒配管１９Ａによって接続する。また、第２のサーバ列Ｌ２における最前サーバＳ１の熱交換器１２と第３のサーバ列Ｌ３における最後尾サーバＳｎの熱交換器１２どうしを冷媒配管１９Ｂにより接続する。さらに、第３のサーバ列Ｌ３における最前サーバＳ１の熱交換器１２と第１のサーバ列Ｌ１における最後尾サーバＳｎの熱交換器１２あるいは直前のサーバＳｎ−１の熱交換器１２とを冷媒配管１９Ｃで接続する。このように各サーバ列Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…における前方のサーバＳ１、Ｓ２、…の熱交換器１２と他のサーバ列Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…における後方のサーバＳｎ、Ｓｎ−１、…の熱交換器１２とを接続する。なお、各冷媒配管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ…にはポンプ１７がそれぞれ配置されている。
【００３９】
これによって、サーバルームＲ内の各サーバＳの冷却性能を均一化することができ、各電子機器の保護を図ることができる。
【００４０】
なお、上記の各形態における熱輸送装置で使用する冷媒配管にヒートパイプを使用することもできる。ヒートパイプは、一方からの熱を他方に輸送するとともに、熱交換により液化された流体を逆戻りさせて循環させることができることから、配管を往路だけで構成することができて、冷媒配管を半分で接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーバルーム内のサーバ配置状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の形態における熱輸送装置を示す簡略正面図である。
【図３】後方のサーバに外気導入ダクトを装着した状態の熱輸送装置を示す簡略正面図である。
【図４】本発明の熱輸送装置の作用を示す簡略説明図である。
【図５】本発明の第２の形態による熱輸送装置を示す簡略正面図である。
【図６】本発明の第３の形態による熱輸送装置を示す簡略正面図である。
【図７】従来のサーバの配置状態を示す簡略正面図である。
【図８】図７におけるサーバの熱対策した従来のサーバを示す簡略正面図である。
【符号の説明】
Ｓ  サーバ
Ｓ１  最前サーバ
Ｓｎ  最後尾サーバ
Ｌ  サーバ列
Ｒ  サーバルーム
２  空調装置
３  床下
５  送風通路
１１  サーバ本体
１２  熱交換器
１４  外気導入ダクト
１５  配管経路
１５Ａ  第１の配管経路
１５Ｂ  第２の配管経路
１６  冷媒配管
１７  ポンプ
２０  熱輸送装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004263925.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004263925.tif 000008
【図７】
2004263925.tif 000009
【図８】
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