(57)【要約】【課題】冷却システムにおいて、計算のメンテナンス性を向上させること。【解決手段】電子機器２３が設置される機器設置エリア１２と、機器設置エリア１２内の空調を行う空調機２１と、電子機器２３内の発熱部品５７と熱的に接続した伝熱部材２５の先端部２５ｘが配置される冷却エリア１３と、機器設置エリア１２と冷却エリア１３とを分離する分離壁１１とを有し、伝熱部材２５が、分離機構６４と、該分離機構６４の両側に設けられたバルブ６２、６３とを有する冷却システムによる。【選択図】図３
2013008723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器が設置される機器設置エリアと、
前記機器設置エリア内の空調を行う空調機と、
前記電子機器内の発熱部品と熱的に接続した伝熱部材の先端部が配置される冷却エリアと、
前記機器設置エリアと前記冷却エリアとを分離する分離壁とを有し、
前記伝熱部材が、分離機構と、該分離機構の両側に設けられたバルブとを有することを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記伝熱部材の前記先端部に放熱フィンが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記伝熱部材はヒートパイプであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記ヒートパイプの内側に液を補給する補給部と、
前記ヒートパイプの内側における前記液の量を測定する液量測定部と、
前記液の量に基づいて前記補給部を制御し、前記ヒートパイプ内の前記液の量を所定液量の範囲内に収める調節部とを更に有することを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記ヒートパイプに繋がる減圧ポンプと、
前記ヒートパイプ内の圧力を測定する圧力測定部とを更に有し、
前記調節部は、前記圧力に基づいて前記減圧ポンプを制御し、前記ヒートパイプ内の前記圧力を所定圧力の範囲内に収めることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
外気の温度及び湿度を検出するセンサ部と、
前記空調機を制御するとともに、前記センサ部で検出した前記外気の温度及び湿度に応じて前記機器設置エリア及び前記冷却エリアに外気を導入するか否かを個別に判定する制御部とを更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の到来に伴ってデータセンタ内の計算機で扱われるデータ量が増大し、計算機から多量の熱が発生するようになりつつある。そのような状況下では熱によって計算機に誤動作や故障が生じるおそれがあるため、データセンタ内には計算機を冷却する冷却システムが導入されている。
【０００３】
ただし、冷却システムを導入したことで計算機のメンテナンス性が低下したのではメンテナンスを行う作業者の負担が増えてしまう。そのため、冷却システムにおいては、計算機の冷却効率を高めるだけでなく、計算機のメンテナンス性を向上させるのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８３５３７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４３２８８号公報
【特許文献３】特開昭６１−２０１５００号公報
【特許文献４】特開２００８−２８６４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷却システムにおいて、計算のメンテナンス性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の開示の一観点によれば、電子機器が設置される機器設置エリアと、前記機器設置エリア内の空調を行う空調機と、前記電子機器内の発熱部品と熱的に接続した伝熱部材の先端部が配置される冷却エリアと、前記機器設置エリアと前記冷却エリアとを分離する分離壁とを有し、前記伝熱部材が、分離機構と、該分離機構の両側に設けられたバルブとを有する冷却システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
以下の開示によれば、伝熱部材に分離機構を設けたので、電子機器のメンテナンス時にその分離機構を境にして伝熱部材を分離することが可能となる。そのため、伝熱部材によって電子機器の取り扱いが不便になることがなく、電子機器のメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、サーバラックの断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る分離壁と伝熱部材の一部断面側面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る分離機構とその周囲の断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る第１のバルブと第２のバルブの各々とその周囲の一部断面側面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る伝熱部材による冷却原理について説明するための模式図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る計算機の取り外し方法について説明するための模式図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る計算機の取り外し方法について説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る計算機のサーバラックへの搭載方法について説明するための模式図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態に係る計算機の取り外し方法について説明するための模式図（その１）である。
【図１４】図１４は、第４実施形態に係る計算機の取り外し方法について説明するための模式図（その２）である。
【図１５】図１５は、第５実施形態に係る冷却システムの運転条件を例示した図である。
【図１６】図１６は、第５実施形態において、パターン１におけるエアーの流れを表した模式図である。
【図１７】図１７は、第５実施形態において、パターン２におけるエアーの流れを表した模式図である。
【図１８】図１８は、第５実施形態において、パターン３におけるエアーの流れを表した模式図である。
【図１９】図１９は、第５実施形態において、パターン４におけるエアーの流れを表した模式図である。
【図２０】図２０は、第５実施形態において、パターン５におけるエアーの流れを表した模式図である。
【図２１】図２１は、第５実施形態において、パターン６におけるエアーの流れを表した模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態の説明に先立ち、本実施形態の基礎となる予備的事項について説明する。
【００１０】
データセンタにおいてはサーバラック内の個々の計算機を冷却する空調設備が設けられるが、その空調設備の消費電力はデータセンタ内の全サーバラックにおける消費電力にも匹敵するといわれる。そのため、空調設備での消費電力を削減するには、サーバラックの個々の計算機の冷却効率を高めるのが好ましい。
【００１１】
以下に、計算機の冷却方法の一例について説明する。
【００１２】
図１は、サーバラック２２の断面図である。
【００１３】
サーバラック２２には、複数の計算機２３が高さ方向に並べて搭載される。計算機２３は、例えばラックマウント型サーバであって、CPU(Central Processing Unit)等の発熱部品５７が実装されたシステムボード５５を収容する。
【００１４】
その発熱部品５７を冷却するため、発熱部品５７には伝熱部材２５として棒状のヒートパイプが熱的かつ機械的に接続される。ヒートパイプは、減圧されたパイプ内に水等の液を封入してなり、その水がパイプ内で気化と液化とを繰り返すことにより、パイプの一端の熱を他端に移動させることができる。
【００１５】
その伝熱部材２５の先端には複数枚の放熱フィン２５ａが設けられる。各放熱フィン２５ａは外気Eに曝されており、これにより伝熱部材２５と外気Eとの熱交換が促進される。
【００１６】
この方法によれば、伝熱部材２５によって発熱部品５７を選択的に冷却することができ、計算機２３の冷却効率を高めることができる。
【００１７】
但し、上記のように放熱フィン２５ａを設けると発熱部品５７の冷却効率は高められるものの、放熱フィン２５ａが邪魔でサーバラック２２に計算機２３を出し入れするのが難しくなり、計算機２３のメンテナンスを行う作業者の負担が増えてしまう。
【００１８】
以下、実施形態について説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図２は、本実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【００２０】
計算機室は、分離壁１１により、計算機（サーバ）２３を収納したラック２２が配置されるラック設置エリア（機器設置エリアの一例）１２と、低温のエアーが通る冷却エリア１３とに分離されている。なお、図２ではラック２２が１台しか図示していないが、ラック設置エリア１２には多数のラック２２が設置されている。また、各ラック２２にはそれぞれ複数の計算機２３が収納されている。各計算機２３には、ラック２２の前面側（図２では左側）からエアーを導入し、背面側（図２では右側）から排出するファン（図示せず）が設けられている。計算機２３は、電子機器の一例である。
【００２１】
本実施形態では、図２に例示するように、各計算機２３から水平方向に伝熱部材２５が突出しており、この伝熱部材２５の先端部は分離壁１１を貫通して冷却エリア１３内に導出している。また、伝熱部材２５の先端（冷却エリア１３側の部分）には複数の放熱フィン２５ａが設けられている。伝熱部材２５の詳細は後述する。
【００２２】
なお、冷却エリア１３は、外壁３９によって計算機室の外側の空間から隔離される。
【００２３】
ラック設置エリア１２の床下には冷風流路１４が設けられている。また、ラック設置エリア１２の床にはグリル（通風口）１２ａが設置されており、このグリル１２ａを介して冷風流路１４からラック２２の前面側に低温のエアーが供給される。
【００２４】
一方、ラック設置エリア１２の天井裏には温風流路１５が設けられており、ラック２２の背面側の天井にはラック設置エリア１２と温風流路１５との間を連絡する開口部１２ｂが設けられている。なお、本実施形態では、グリル１２ａを介して低温のエアーが供給されるエリア（コールドアイル）と、ラック２２から温風が排出されるエリア（ホットアイル）とが、仕切り２４ａ、２４ｂにより分離されている。しかし、これらの仕切り２４ａ、２４ｂは必須ではなく、必要に応じて設置すればよい。
【００２５】
冷風流路１４は、空調機２１のエアー吹き出し口に接続されているとともに、ダンパー４４及びダクト３１を介して給気ダクト（第１の給気ダクト）３２に接続されている。この給気ダクト３２は屋外に連絡しており、給気ダクト３２内にはファン５１が配置されている。このファン５１の回転により、給気ダクト３２内に外気が導入される。なお、空調機２１の第１のエアー取り入れ口５８も、ダンパー４３及びダクト３５を介して給気ダクト３２に接続されている。また、空調機２１のエアー吹き出し口の下には、空調機２１と連動して回転するファン５２が配置されている。
【００２６】
温風流路１５は、ダンパー４２及びダクト３３を介して空調機２１の第２のエアー取り入れ口５９に接続されているとともに、ダンパー４１を介して排気ダクト（第１の排気ダクト）３４に接続されている。この排気ダクト３４は、屋外に連絡している。
【００２７】
冷却エリア１３の床下には冷風流路１６が設けられており、天井裏には温風流路１７が設けられている。冷却エリア１３の床にはグリル（通風口）１３ａが配設されており、このグリル１３ａを介して冷風流路１６から冷却エリア１３に冷風が供給される。冷却エリア１３の天井には、冷却エリア１３と温風流路１７との間を連絡する開口部１３ｂが設けられている。
【００２８】
冷風流路１４と冷風流路１６と間にはダンパー４５が配置されている。このダンパー４５が開のときには冷風流路１４と冷風流路１６とが連絡し、閉のときには冷風流路１４と冷風流路１６との間が遮断される。また、温風流路１５と温風流路１７との間にはダンパー４７が配置されている。このダンパー４７が開のときには温風流路１５と温風流路１７とが連絡し、閉のときには温風流路１５と温風流路１７との間が遮断される。
【００２９】
冷風流路１６は、ダンパー４６を介して給気ダクト（第２の給気ダクト）３６に接続されている。この給気ダクト３６は屋外に連絡しており、ダンパー４６の内側にはファン５３が配置されている。このファン５３の回転により、給気ダクト３６、ダンパー４６及びグリル１２ａを介して冷却エリア１２に外気が導入される。また、温風流路１７は、ダンパー４８を介して排気ダクト（第２の排気ダクト）３７に接続されている。この排気ダクト３７は屋外に連絡している。
【００３０】
制御部２８は、外気の温度及び湿度を検出するセンサ部２９ａと計算機室内の温度及び湿度を検出するセンサ部２９ｂとに接続されている。制御部２８は、これらのセンサ部２９ａ、２９ｂの出力に応じてダンパー４１〜４８の開閉状態、ファン５１〜５３のオン・オフ及び空調機２１を制御する。
【００３１】
なお、本実施形態において空調機２１は、エアー吹き出し口から供給するエアーの温度と湿度とを調整する機能を備えているものとする。但し、エアーの温度調整のみを行う空調機を使用し、この空調機とは別に加湿器を設けてもよい。また、屋外に連絡している給気ダクト３２、３６及び排気ダクト３４、３７には、室内への塵埃の侵入を防止するために、フィルタを配置しておくことが好ましい。
【００３２】
図３は、分離壁１１と伝熱部材２５の一部断面側面図である。
【００３３】
図３に示すように、伝熱部材２５は、計算機２３内でシステムボード５５上に実装されたCPU等の発熱部品５７と熱的かつ機械的に接続される。
【００３４】
そして、その伝熱部材２５の途中の部分には分離機構６４が設けられる。後述のように、伝熱部材２５は、その分離機構６４を境にして二つに分離することができる。
【００３５】
更に、分離機構６４の両側の伝熱部材２５には第１のバルブ６２と第２のバルブ６３が設けられ、伝熱部材２５の先端部２５ｘに上記の放熱フィン２５ａが設けられる。放熱フィン２５ａの材料は特に限定されないが、他の材料と比較して熱伝導率が良好な銅やアルミニウムを放熱フィン２５ａの材料として使用し得る。
【００３６】
また、サーバラック２２には、上記の第１のバルブ６２ａが通る大きさの開口２２ａが形成されており、その開口２２ａに伝熱部材２５が出し入れ自在に挿入されている。
【００３７】
なお、分離機構６４よりも先端部２５ｘ寄りの伝熱部材２５は、分離壁１１に機械的に固定されている。
【００３８】
図４は、分離機構６４とその周囲の断面図である。
【００３９】
図４に示すように、分離機構６４は、クランプ６１とOリング６５とを備える。
【００４０】
Oリング６５は、伝熱部材２５の外周側面とクランプ６１の内面との間に設けられ、クランプ６１と協働して伝熱部材２５の内側の空間を気密にする役割を担う。
【００４１】
クランプ６１は、不図示のネジによって締め付け可能な二分割クランプであり、そのネジを緩めることにより分離機構６４を境にして伝熱部材２５を二つに分離することができる。
【００４２】
また、伝熱部材２５として供されるヒートパイプは銅等を材料とする金属パイプであって、その内面にはウィック６７が設けられる。ウィック６７は、伝熱部材２５内に封入された水等の液を保持するのに使用され、本実施形態では銅ワイヤ等の金属細線の集合体をそのウィック６７として使用する。
【００４３】
ウィック６７に保持された水は、金属細線の毛細管現象によって伝熱部材２５内を移動する。その移動を妨げないようにするため、分離機構６４の近傍における伝熱部材２５においては、その内面の全領域をウィック６７で覆い、二つの伝熱部材２５の間にウィック６７の未形成領域が生じないようにするのが好ましい。
【００４４】
図５は、第１のバルブ６２と第２のバルブ６３の各々とその周囲の一部断面側面図である。
【００４５】
図５に示すように、第１のバルブ６２と第２のバルブ６３は仕切弁であって、ハンドル７１を回転することによりステム７２が昇降し、バルブの開閉動作を行うことができる。
【００４６】
図６は、伝熱部材２５による冷却原理について説明するための模式図である。
【００４７】
図６に示すように、実使用下においては、ウィック６７に保持されていた水が発熱部品５７によって温められて気化し、その気化熱によって発熱部品５７を冷却することができる。また、気化により発生した水蒸気は伝熱部材２５の先端部２５ｘに移動し、外気との熱交換によって液化して液体の水となる。その水は、毛細管現象によりウィック６７内を移動して上記のように発熱部材５７の冷却に供される。
【００４８】
このように、伝熱部材２５においては水の気化と液化が自立的に繰り返され、それにより発熱部品５７を効率的に冷却することができる。
【００４９】
次に、サーバラック２２から計算機２３を取り外す方法について説明する。
【００５０】
図７（ａ）、（ｂ）は、計算機２３の取り外し方法について説明するための模式図である。
【００５１】
取り外しに際しては、図７（ａ）に示すように、作業者が手動で第１のバルブ６２と第２のバルブ６３を閉じる。
【００５２】
次に、図７（ｂ）に示すように、クランプ６１を緩めた状態で計算機２３をスライドさせることにより、クランプ６１を境にして伝熱部材２５を分離すると共に、サーバラック２２から計算機２３を引き抜く。
【００５３】
このような方法によれば、第１のバルブ６２と第２のバルブ６３を閉状態にして伝熱部材２５を分離するので、発熱部品５７や先端部２５ｘに近い部分の伝熱部材２５の内部の気密性を維持することができる。
【００５４】
しかも、サーバラック２２から計算機２３を引き抜いた後には、放熱フィン２５ａが伝熱部材２５を介して分離壁１１に固定された状態となり、放熱フィン２５ａと計算機２３とが分離される。よって、寸法の大きな放熱フィン２５ａによって計算機２３の取り扱いが不便になることがなく、計算機２３のメンテナンス性が向上する。
【００５５】
なお、サーバラック２２に計算機２３を戻すには、上記とは逆の手順に従い、分離機構６１を境にして分離された二つの伝熱部材２５を繋げればよい。
【００５６】
（第２実施形態）
図８は、本実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【００５７】
なお、図８において、第１実施形態と同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５８】
図８に示すように、本実施形態に係る冷却システムは、配管８０、第３のバルブ８１、減圧ポンプ８２、補給部８３、液量測定部８５、圧力測定部８６、及び調節部８７を有する。
【００５９】
このうち、配管８０は、分離壁１１と外壁３９の各々に固定されると共に、分離機構６４と第２のバルブ６３の間において伝熱部材２５に接続され、減圧ポンプ８２によってその内部が減圧可能となっている。
【００６０】
なお、減圧ポンプ８２のオン・オフは、調節部８７から出力されるポンプ駆動信号SDによって制御される。
【００６１】
また、第３のバルブ８１は、計算機２３のメンテナンス時に使用するものであって、配管８０の途中に設けられる。
【００６２】
そして、補給部８３は、水Wを貯えたディスペンサであって、ピストン８３ａの移動量ΔDを調節することで、伝熱部材２５の内部に所定量の水Wを補給する。なお、伝熱部材２５と補給部８３との間には開閉弁８９が設けられる。その開閉弁８９は、補給部８３から伝熱部材２５に水Wを補給するときのみ開状態となり、それ以外の場合には閉状態となる。
【００６３】
上記したピストン８３ａの移動量ΔDや開閉弁８９の開閉状態は、調節部８７から出力される補給信号SSによって制御される。
【００６４】
調節部８７は特に限定されない。本実施形態では、MPU(Micro Processing Unit)やパーソナルコンピュータを調節部として使用する。
【００６５】
一方、圧力測定部８６は、伝熱部材２５の内部の圧力を測定し、その測定値を圧力測定信号SPとして出力する。圧力測定部８６による圧力測定の範囲は水の蒸気圧近傍である。そのような圧力を測定し得る圧力測定部８６としては、例えば、隔膜真空計がある。
【００６６】
また、液量測定部８５は、伝熱部材２５内における液体の水の量を測定するものであって、その測定値を液量信号SLとして出力する。
【００６７】
液量測定部８５の構造は特に限定されない。本実施形態では、点線円内において断面で示すように伝熱部材２５に窓２５ａを設け、液量測定部８５としてCCDセンサ等のような光学センサを設ける。
【００６８】
熱が印加されていない伝熱部材２５の内側においては大部分の水Wが液化するため、図示のように水溜りが発生する。その水溜りの水面の高さを液量測定部８５で測定することで、伝熱部材２５内の水の量を推定することができる。
【００６９】
制御部８７は、上記した圧力測定信号SPと液量信号SLに基づいて、ポンプ駆動信号SDと補給信号SSの各々を出力する。
【００７０】
次に、サーバラック２２への計算機２３の脱着方法について説明する。
【００７１】
図９（ａ）、（ｂ）は、計算機２３の取り外し方法について説明するための模式図である。
【００７２】
取り外しに際しては、図９（ａ）に示すように、第１のバルブ６２、第２のバルブ６３、及び第３のバルブ８１の各々を作業者が手動で閉じる。
【００７３】
次に、図９（ｂ）に示すように、クランプ６１を緩めた状態で計算機２３をスライドさせることにより、クランプ６１を境にして伝熱部材２５を分離すると共に、サーバラック２２から計算機２３を引き抜く。
【００７４】
本実施形態では、配管８０を分離壁１１に固定したので、上記のようにサーバラック２２から計算機２３を取り外しても配管８０によって計算機２３の取り扱いが不便になることがなく、計算機２３のメンテナンス性が向上する。
【００７５】
次に、サーバラック２２への計算機２３の搭載方法について説明する。
【００７６】
図１０は、計算機２３の搭載方法について説明するための模式図である。
【００７７】
サーバラック２２に計算機２３を搭載するには、図１０に示すように、クランプ６１を締め付けることにより、分離されていた二つの伝熱部材２５同士を接続する。その後、作業者が手動で第１のバルブ６２、第２のバルブ６３、及び第３のバルブ８１を開く。
【００７８】
但し、これらのバルブを開いただけでは、伝熱部材２５内の状態が発熱部品５７を冷却するのに最適化されているとは限らない。
【００７９】
そこで、本実施形態では、調節部８７（図８参照）が次のように伝熱部材２５内の状態を最適化する。
【００８０】
最適化するパラメータとしては、伝熱部材２５内の圧力と水量がある。
【００８１】
このうち、圧力については、伝熱部材２５内を実質的に水のみにして水の気化と液化を促進するために、水の蒸気圧とするのが好ましい。水の蒸気圧は伝熱部材２５がおかれる環境によって変わる。例えば、冷却エリア１３（図２参照）の温度が２０℃である場合、伝熱部材２５内の水の蒸気圧は１７．５mmHgとなる。
【００８２】
調節部８７（図８参照）は、圧力測定信号SPに基づいて伝熱部材２５内の圧力をモニターしながら、当該圧力が水の蒸気圧になるまでポンプ駆動信号SDにより減圧ポンプ８２を駆動して、当該圧力が水の蒸気圧になったら減圧ポンプ８２の駆動を停止する。
【００８３】
なお、伝熱部材２５内の圧力を厳密に制御する必要はなく、所定圧力の範囲内に圧力を制御すればよい。その場合、所定圧力の範囲の下限値は水の蒸気圧であり、上限値は減圧ポンプ８２で達成できる最小圧力である。下限値を水の蒸気圧としたのは、これよりも低い圧力は原理的に実現できないからである。また、上限値をポンプ８２で達成できる最小圧力としたのは、伝熱部材２５内の雰囲気を実質的に水だけにして水の液化と気化を促進するために、伝熱部材２５内に残留する水蒸気以外のガスを可能な限り排出するのが好ましいからである。
【００８４】
一方、伝熱部材２５内の水量も特に限定されず、調節部８７の制御下で所定水量の範囲内に水量を制御し得る。その所定水量の範囲の下限値は、ウィック６７（図６参照）に水が浸みこみ、かつ、発熱部品５７の近傍における伝熱部材２５内で水を液体として保持し得る量である。また、所定水量の範囲の上限値は、伝熱部材２５内において水蒸気の移動を妨げないような量である。
【００８５】
これらの条件を満たす一例として、本実施形態では、水の体積が伝熱部材２５内の全体積の４０％となるように水量を制御する。水量の制御は、液量信号SLに基づいて調節部８７が補給部８３に補給信号SSを出力することで行われる。
【００８６】
そして、上記のように伝熱部材２５内の状態を調節した後は、作業者が手動で第３のバルブ８１を閉め、伝熱部材２５による発熱部品５７の冷却を開始する。
【００８７】
以上説明した本実施形態によれば、調節部８５の制御下で伝熱部材２５内の圧力と水量とを最適化するので、計算機２３のメンテナンスの前後で伝熱部材２５の冷却効率が変化するのを防止できる。特に、上記のように伝熱部材２５内の圧力を水の蒸気圧とすることで、伝熱部材２５内における水の気化と液化が速やかに行われ、伝熱部材２５の冷却能力を最大限に引き出すことが可能となる。
【００８８】
（第３実施形態）
図１１は、本実施形態に係る冷却システムの模式図である。なお、図１１において、第１実施形態と第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００８９】
図１１に示されるように、本実施形態では、サーバラック２２に搭載される複数の計算機２３の各々に対応して調節部８７を設ける。このようにすると、複数の伝熱部材２５の各々の内部状態を個別に最適化することが可能となる。
【００９０】
（第４実施形態）
図１２は、本実施形態に係る冷却システムの模式図である。なお、図１２において、第１〜第３実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９１】
図１２に示すように、本実施形態では、複数の計算機２３の各々の伝熱部材２５を配管８０で接続し、その配管８０の内側を一つの減圧ポンプ８２で減圧する。
【００９２】
更に、補給部８３、液量測定部８５、圧力測定部８６、及び調節部８７のそれぞれの個数も一つとし、第３実施形態よりもシステム全体の簡略化を図る。
【００９３】
なお、第３実施形態では、これら補給部８３、液量測定部８５、圧力測定部８６を伝熱部材２５に設けたが、本実施形態ではこれらを配管８０に設ける。
【００９４】
次に、サーバラック２２から計算機２３を取り外す方法について説明する。
【００９５】
図１３及び図１４は、計算機２３の取り外し方法について説明するための模式図である。
【００９６】
まず、図１３に示すように、複数の伝熱部材２５の各々の第１のバルブ６２と第２のバルブを作業者が手動で閉める。また、これと共に、配管８０の第３のバルブ８１も作業者が手動で閉める。
【００９７】
次に、図１４に示すように、メンテナンスの対象となる計算機２３の伝熱部材２５のクランプ６１を作業者が手動で緩める。なお、本例では、図１４の二つの計算機２３のうち、上側の計算機２３をメンテナンスの対象としている。
【００９８】
そして、この状態で計算機２３をスライドさせることにより、分離機構６１を境にして伝熱部材２５を分離すると共に、メンテナンスの対象である計算機２３をサーバラック２２から引き抜く。
【００９９】
これによれば、第１〜第３実施形態と同様に、取り外された計算機２３の伝熱部材２５の内部の気密性を維持することができる。
【０１００】
なお、サーバラック２２に計算機２３を戻すには、上記とは逆の手順に従い、分離機構６１を境にして分離された二つの伝熱部材２５を繋げればよい。また、繋げた後に行われる伝熱部材２５内の状態の最適化方法は第２実施形態と同じなので、その詳細については省略する。
【０１０１】
以上説明した本実施形態によれば、複数の伝熱部材２５の各々を配管８０で繋ぐので、各伝熱部材２５内の水量や圧力を測定するための液量測定部８５と圧力測定部８６の個数をそれぞれ一つにすることができる。これにより、一つの調節部８７で各伝熱部材２５内の水量と圧力を調節でき、第３実施形態と比較してシステムを簡略化することが可能となる。
【０１０２】
（第５実施形態）
本実施形態では、図１５〜図２１を参照しながら、図２の冷却システムにおける外気の好適な導入方法について説明する。その方法は、第１〜第４実施形態のいずれにおいても適用し得る。
【０１０３】
ここでは、計算機２３内の発熱部品５７は３５℃以上の温度になるものとする。また、ラック設置エリア１２に導入するエアーの温度が２０℃程度のときに計算機２３から排出されるエアーの温度が３０℃程度となるように、循環風量を設定するものとする。
【０１０４】
ラック設置エリア１２への外気の導入は、外気の温度と湿度とにより決定する。ラック設置エリア１２に外気を導入する場合、外気の温度は３０℃まで許容するものとする。また、温度が２０℃、相対湿度が５０％のときの絶対湿度（0.0099kg/kg.D.A.）を標準湿度とし、ラック設置エリア１２に外気を導入した場合に標準湿度になるように加湿又は除湿するのに要する電力が所定値以下となる湿度の範囲を基準範囲とした。
【０１０５】
制御部２８は、外気の温度と湿度とに応じて空調機２１、ダンパー４１〜４８及びファン５１〜５３を制御し、以下のパターン１〜６のいずれかの動作状態とする。図１５は、パターン１〜６における運転条件を例示した図である。
【０１０６】
（パターン１）
パターン１は外気の温度が２０℃未満であり、湿度が基準範囲から外れている場合である。この場合、制御部２８は、ダンパー４２、４６、４８を開、ダンパー４１、４３、４４、４５、４７を閉とし、ファン５２、５３をオン、ファン５１をオフとする。図１６は、パターン１におけるエアーの流れを表した模式図である。
【０１０７】
外気の湿度が基準範囲から外れている場合、ラック設置エリア１２に外気を導入すると、加湿又は除湿に要する電力が大きくなり、空調設備の消費電力を削減する効果を十分に得ることができなくなる。そのため、パターン１ではラック設置エリア１２には外気を導入せず、空調機２１によりラック設置エリア１２内のエアーを冷却する。一方、外気の温度は十分に低いので、冷却エリア１３には外気を導入し、伝熱部材２５を介して計算機２３の発熱部品５７を冷却する。
【０１０８】
（パターン２）
パターン２は外気の温度が２０℃未満であり、湿度が基準範囲内の場合である。この場合、制御部２８は、ダンパー４１、４２、４３、４６、４８を開、ダンパー４４、４５、４７を閉とし、ファン５１、５２、５３をオンとする。図１７は、パターン２におけるエアーの流れを表した模式図である。
【０１０９】
パターン２では、外気の温度が低く、湿度が基準範囲内であるので、ラック設置エリア１２内に外気を導入する。但し、外気をそのままラック設置エリア１２に導入すると、温度上昇にともなって湿度が低下し、基準範囲から外れることが考えられる。そのため、パターン２では外気を空調機２１を介して導入するとともに、温風流路１５を通るエアーの一部を空調機２１に取り入れ、空調機２１により温度と湿度とを調整した後にラック設置エリア１２に導入する。排気ダクト３４からは、室内に導入したエアーの量に相当する量のエアーが排出される。
【０１１０】
一方、冷却エリア１３には外気をそのまま導入し、伝熱部材２５を介して計算機２３内の発熱部品５７を冷却する。
【０１１１】
（パターン３）
パターン３は、外気の温度が２０℃〜３０℃であり、湿度が基準範囲から外れる場合である。この場合、制御部２８は、ダンパー４２、４６、４８を開、ダンパー４１、４３、４４、４５、４７を閉とし、ファン５２、５３をオン、ファン５１をオフとする。図１８は、パターン３におけるエアーの流れを表した模式図である。
【０１１２】
パターン３では、外気の湿度が基準範囲から外れているので、ラック設置エリア１２に外気を導入すると湿度の調整に要する電力が多くなり、空調設備の消費電力を削減する効果を十分に得ることができなくなる。そのため、パターン３ではラック設置エリア１２への外気の導入は行わない。
【０１１３】
一方、外気の温度は計算機２３内の発熱部品５７を冷却するのに十分であるので、冷却エリア１３には外気を導入し、伝熱部材２５を介して計算機２３内の発熱部品５７を冷却する。
【０１１４】
（パターン４）
パターン４は、外気の温度が２０℃〜３０℃であり、湿度が基準範囲内の場合である。この場合、制御部２８は、ダンパー４１、４４、４６、４８を開、ダンパー４２、４３、４５、４７を閉とし、ファン５１、５３をオン、ファン５２をオフとする。図１９は、パターン４におけるエアーの流れを表した模式図である。
【０１１５】
パターン４では、外気の温度及び湿度が適正範囲内であるので、空調機２１を介さずにラック設置エリア１２に外気を導入し、その分のエアーを排気ダクト３４から排出する。また、冷却エリア１３にも外気を導入し、伝熱部材２５を介して計算機２３内の発熱部品５７を冷却する。
【０１１６】
（パターン５）
パターン５は、外気の温度が３０℃〜３５℃の場合である。この場合、制御部２８は、ダンパー４２、４６、４８を開、ダンパー４１、４３、４４、４５、４７を閉とし、ファン５２、５３をオン、ファン５１をオフとする。図２０は、パターン５におけるエアーの流れを表した模式図である。
【０１１７】
パターン５では外気の温度が高いので、ラック設置エリア１２に外気を導入しても空調設備の消費電力を削減する効果を十分に得ることができない。そのため、パターン５ではラック設置エリア１２への外気の導入は行わない。しかし、外気の温度は発熱部品５７の温度よりも低いので、冷却エリア１３には外気を導入し、伝熱部材２５を介して計算機２３内の発熱部品５７を冷却する。
【０１１８】
（パターン６）
パターン６は、外気の温度が３５℃以上の場合である。この場合、制御部２８は、ダンパー４２、４５、４７を開、ダンパー４１、４３、４４、４６、４８を閉とし、ファン５２をオン、ファン５１、５３をオフとする。図２１は、パターン６におけるエアーの流れを表した模式図である。
【０１１９】
パターン６では外気の温度が高いので、ラック設置エリア１２及び冷却エリア１３のいずれにも外気を導入しない。この場合、空調機２１により温度及び湿度が調整されたエアーがラック設置エリア１２及び冷却エリア１３に供給される。
【０１２０】
以上のように、本実施形態では、外気の温度と湿度とに応じて外気をラック設置エリア１２及び冷却エリア１３に適宜導入する。これにより、計算機室内の空調に要する電力を大幅に削減できる。本願発明者がシミュレーションしたところ、本実施形態に係る冷却システムでは、１年のうちラック設置エリア１２内に８０日程度外気を導入することができ、冷却エリア１３には１２０日程度外気を導入することができる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る冷却システムでは、ラック設置エリア１２内に温度及び湿度が調整されたエアーが供給されるため、静電気や結露等による計算機２３の誤動作及び故障が回避される。
【０１２２】
なお、風が強い日など外気を導入すると計算機室内に塵埃等が侵入して計算機２３の故障の原因となることがある。このため、計算機室内に塵埃等が侵入するおそれがあるときは、外気の温度及び湿度に拘わらず、パターン６で運転を行うことが好ましい。また、上述した動作パターンは一例であり、制御部２８がダンパー４１〜４８及びファン５１〜５３を制御するときの温度及び湿度は適宜変更することができる。
【０１２３】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１２４】
（付記１）  電子機器が設置される機器設置エリアと、
前記機器設置エリア内の空調を行う空調機と、
前記電子機器内の発熱部品と熱的に接続した伝熱部材の先端部が配置される冷却エリアと、
前記機器設置エリアと前記冷却エリアとを分離する分離壁とを有し、
前記伝熱部材が、分離機構と、該分離機構の両側に設けられたバルブとを有することを特徴とする冷却システム。
【０１２５】
（付記２）  前記伝熱部材の前記先端部に放熱フィンが設けられたことを特徴とする付記１に記載の冷却システム。
【０１２６】
（付記３）  前記伝熱部材はヒートパイプであることを特徴とする付記１又は付記２に記載の冷却システム。
【０１２７】
（付記４）  前記電子機器が複数設けられ、複数の前記電子機器の各々に前記ヒートパイプが設けられることを特徴とする付記３に記載の冷却システム。
【０１２８】
（付記５）  複数の前記電子機器の各々の前記ヒートパイプ同士を接続する配管を更に有することを特徴とする付記４に記載の冷却システム。
【０１２９】
（付記６）  前記ヒートパイプの内側に液を補給する補給部と、
前記ヒートパイプの内側における前記液の量を測定する液量測定部と、
前記液の量に基づいて前記補給部を制御し、前記ヒートパイプ内の前記液の量を所定液量の範囲内に収める調節部とを更に有することを特徴とする付記３〜５のいずれかに記載の冷却システム。
【０１３０】
（付記７）  前記ヒートパイプに繋がる減圧ポンプと、
前記ヒートパイプ内の圧力を測定する圧力測定部とを更に有し、
前記調節部は、前記圧力に基づいて前記減圧ポンプを制御し、前記ヒートパイプ内の前記圧力を所定圧力の範囲内に収めることを特徴とする付記３〜６のいずれかに記載の冷却システム。
【０１３１】
（付記８）  前記分離機構よりも前記先端部寄りの前記伝熱部材が前記分離壁に固定されていることを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の冷却システム。
【０１３２】
（付記９）  外気の温度及び湿度を検出するセンサ部と、
前記空調機を制御するとともに、前記センサ部で検出した前記外気の温度及び湿度に応じて前記機器設置エリア及び前記冷却エリアに外気を導入するか否かを個別に判定する制御部とを更に有することを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載の冷却システム。
【０１３３】
（付記１０）  前記機器設置エリアの床下に設けられ、前記空調機の吹き出し口に連絡する第１の冷風流路と、
前記機器設置エリアの床に設けられて前記機器設置エリアと前記第１の冷風流路との間を連絡する第１の通風口と、
屋外に連絡する第１の給気ダクトと、
前記第１の冷風流路と前記第１の給気ダクトとの間に配置されて前記制御部により開閉状態が制御される第１のダンパーと、
前記機器設置エリアの天井裏に設けられ、前記空調機のエアー取り入れ口に連絡する第１の温風流路と、
前記機器設置エリアの天井に設けられて前記機器設置エリアと前記第１の温風流路との間を連絡する第１の開口部と、
屋外に連絡する第１の排気ダクトと、
前記第１の温風流路と前記第１の排気ダクトとの間に配置されて前記制御部により開閉状態が制御される第２のダンパーと、
前記冷却エリアの床下に設けられた第２の冷風流路と、
前記冷却エリアの床に設けられて前記冷却エリアと前記第２の冷風流路との間を連絡する第２の通風口と、
屋外に連絡する第２の給気ダクトと、
前記第２の給気ダクトと前記第２の冷風流路との間に配置されて前記制御部により開閉状態が制御される第３のダンパーと、
前記冷却エリアの天井裏に設けられた第２の温風流路と、
前記冷却エリアの天井に設けられて前記冷却エリアと前記第２の温風流路との間を連絡する第２の開口部と、
屋外に連絡する第２の排気ダクトと、
前記第２の温風流路と前記第２の排気ダクトとの間に配置されて前記制御部により開閉状態が制御される第４のダンパーと、
を有することを特徴とする付記８に記載の冷却システム。
【符号の説明】
【０１３４】
１１…分離壁、１２…ラック設置エリア、１２ａ、１３ａ…グリル、１２ｂ、１３ｂ…開口部、１３…冷却エリア、１４、１６…冷風流路、１５、１７…温風流路、２２…サーバラック、２２ａ…開口、２３…計算機、２４ａ、２４ｂ…仕切り、２５…伝熱部材、２５ａ…放熱フィン、２５ｘ…先端部、２８…制御部、２９ａ、２９ｂ…センサ部、３１〜３７…ダクト、４１〜４８…ダンパー、５１〜５３…ファン、５５…システムボード、５７…発熱部品、５８、５９…エアー取り入れ口、６１…クランプ、６２…第１のバルブ、６３…第２のバルブ、６４…分離機構、６５…Oリング、６７…ウィック、７１…ハンドル、７２…ステム、８０…配管、８１…第３のバルブ、８２…減圧ポンプ、８３…補給部、８５…液量測定部、８６…圧力測定部、８７…調節部、８９…開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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