JP2015185708A

JP2015185708A - 冷却装置とこれを備えたデータセンター

Info

Publication number: JP2015185708A
Application number: JP2014061342A
Authority: JP
Inventors: 郁佐藤; Iku Sato; 彩加鈴木; Ayaka Suzuki
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】ラック型サーバーを冷却する冷却装置において、凝縮した作動流体の温度を低下させ、冷却能力を高めることを目的とする。
【解決手段】受熱部１２、放熱経路１３、放熱部１５、帰還経路１４、受熱部１２を順番に接続して、環状で、作動流体１７が収納された循環経路を形成するとともに、受熱部１２は、その受熱部１２の上流に逆止弁２１を設けた構成の冷却装置４において、放熱部１５は、直方体形状の放熱ケース１６と、放熱ケース１６内を左右に仕切る仕切板３３と、仕切板３３の左右に液化室３４と冷却水室３５とを配して構成され、液化室３４内において、複数の開口３８ａを有する第１の放熱フィン３８を仕切板３３の上下方向に複数設け、第１の放熱フィン３８は仕切板３３側から上向きに傾斜する構成とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、冷却装置とこれを備えたデータセンターに関するものである。

大きな消費電力の電子機器や電気自動車の電力変換回路では、ＣＰＵや半導体スイッチング素子などの電子部品に、数十アンペアの大電流が流れるので、この部分で大きな発熱が発生することになる。

そこで、従来は、例えば特許文献１のようなループ型ヒートパイプを用いた冷却装置で、電子部品の冷却を行っていた。

以下、特許文献１に示すループ型ヒートパイプについて、図８を参照しながら説明する。

図８に示すようにループ型ヒートパイプは上昇管１０１と下降管１０２とを別個に含むループ回路１０３と、ループ回路１０３に真空下において封入された作動流体である熱媒体１１２と、ループ回路１０３の一部を構成し、かつループ回路１０３の上方に位置する冷却器１０５と、上昇管１０１の下部に位置する加熱部１１３と、ループ回路１０３内の下部に介装しループ回路１０３内の熱媒体１１２の循環方向を限定する逆止弁１０７とを備えている。

ここで、加熱部１１３に接触させた電子部品に熱が発生すると、発生した熱は加熱部１１３へ伝わり、加熱部１１３を循環する熱媒体１１２に熱が加えられ気化する。

逆止弁１０７によりその循環方向が制限され、気化した熱媒体１１２は、上昇管１０１を上昇し冷却器１０５に導かれて冷却され凝縮後、液化する。また、ここで加熱部１１３で加えられた熱が放出される。

冷却器１０５で熱を放出し、液化した熱媒体１１２は、下降管１０２を下降し、逆止弁１０７を介して再び加熱部１１３へと循環する。

特開昭６１−０３８３９６号公報

このような従来の冷却装置においては、冷却器１０５内に冷却用の熱交換パイプ１１１が挿入され、この熱交換パイプ１１１には冷却液として水が供給されるようになっているが、気化した熱媒体１１２と熱交換パイプ１１１との接触確率が低く、冷却器１０５における冷却能力が低いという課題があった。

また、電子部品を冷却する目的においては、冷却器１０５で熱を放出し凝縮した熱媒体１１２の温度を低くする必要があり、凝縮した熱媒体１１２の温度を低下させることが要求されていた。

そこで本発明は、凝縮した熱媒体（以下では、作動流体）の温度を低下させ、冷却能力を高めることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明は、筐体内に電子部品を有する複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置で、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路、前記受熱部を順番に接続して、環状に作動流体が収納された循環経路を形成するとともに、前記受熱部は、その受熱部の上流に逆止弁を設けた構成の冷却装置において、前記放熱部は、放熱ケース内を仕切板で左右に仕切って一方の液化室ともう一方の冷却水室とに分離した構成としている。前記液化室には、前記放熱経路への第１の接続部を上方に、前記帰還経路への第２の接続部を下方に設けるとともに、複数の開口または切欠きを有する第１の放熱フィンを前記仕切板の上下方向に複数設け、前記第１の放熱フィンは前記仕切板側から上向きに傾斜した構成としている。また、前記冷却水室には、冷却水入口と冷却水出口を設けるとともに、前記冷却水室内において、前記冷却水入口側から冷却水出口側への経路を複数の並列経路に分離する複数の第２の放熱フィンを前記仕切板の冷却水室側に前記第１の放熱フィンと直交するように設けることを特徴とする冷却装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、筐体内に電子部品を有する複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置で、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路、前記受熱部を順番に接続して、環状で、作動流体が収納された循環経路を形成するとともに、前記受熱部は、その受熱部の上流に逆止弁を設けた構成の冷却装置において、前記放熱部は、放熱ケース内を仕切板で左右に仕切って一方の液化室ともう一方の冷却水室とに分離した構成とし、前記液化室には、前記放熱経路への第１の接続部を上方に、前記帰還経路への第２の接続部を下方に設けるとともに、複数の開口または切欠きを有する第１の放熱フィンを前記仕切板の上下方向に複数設け、前記第１の放熱フィンは前記仕切板側から上向きに傾斜した構成としている。また、前記冷却水室には、冷却水入口と冷却水出口を設けるとともに、前記冷却水室内において、前記冷却水入口側から冷却水出口側への経路を複数の並列経路に分離する複数の第２の放熱フィンを前記仕切板の冷却水室側に前記第１の放熱フィンと直交するように設けるものであるので、凝縮した作動流体の温度を低下させ、冷却能力を高めることができる。

すなわち、放熱器の液化室内において、前記放熱経路への第１の接続部側から前記帰還経路への第２の接続部側へと流れる気化後の作動流体は、この液化室内において、上方から下方へ複数の第１の放熱フィンの開口及び第１の放熱フィンの先端部と放熱ケースの内壁との隙間を通って、前記第１の接続部側から第２の接続部側へと進行することとなる。

また、放熱器の冷却水室内において、冷却水入口側から冷却水出口側へと流れる冷却水は、この冷却水室内において、複数の第２の放熱フィンによって、前記冷却水入口側から冷却水出口側へと、複数の並列経路に分離された状態で進行することになる。

したがって、放熱器の液化室内および冷却水室内において、作動流体および冷却水からそれぞれの第１、第２の放熱フィンへの熱移動が効果的に行われることになる。

そして、仕切板側から上向きに傾斜した第１の放熱フィンの開口または切欠きは仕切板近傍には設けられていないため、第１の放熱フィンに接触し冷却され凝縮した作動流体は、第１の放熱フィンの傾斜に従って仕切板側へ流れ、仕切板近傍に溜まっていく。

このとき、仕切板は冷却水室内において、冷却水に冷やされた第２の放熱フィンで冷却されているため、仕切板近傍に停留した作動流体は凝縮温度より低い温度まで冷却される。

その後凝縮した作動流体が更に溜まっていき、水位が第１の放熱フィンの開口または切欠きの下端を越えると、凝縮した作動流体は開口または切欠きからすぐ下の第１の放熱フィン上に落ち、第１の放熱フィンの傾斜に従って仕切板側へ流れ、仕切板近傍に溜まっていく。

この動作を最上段の第１の放熱フィンから最下段の第１の放熱フィンまで繰り返すことにより、最下段の第１の放熱フィンの開口または切欠きから落ち液化室内の底面上に溜まった凝縮した作動流体は凝縮温度より低い温度で帰還経路へ流れることになる。

また、第１の放熱フィンと放熱ケースの仕切板と対向する内壁の隙間を設けているので、第１の接続部側から液化室内へ流入した気化した作動流体がこの隙間と第１の放熱フィンの開口または切欠き、両方に流れることができ、圧力損失を低減できる。

また、本発明では仕切板の外周を放熱器ケースの内面に溶接したものであるので、液化室内の密閉度を高く維持でき、作動流体が収納された循環経路内の負圧も維持できるため、冷媒が半導体スイッチング素子の熱量で連続的に循環することができる。

本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置を備えたデータセンターの概略図（ａ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面図、（ｂ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の背面図（ａ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の内冷却ループの側面図、（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ断面を示す構成図（ａ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の内部透視平面図、（ｂ）図４（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す構成図（ａ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の内部透視側面詳細図、（ｂ）図５（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す構成図、（ｃ）図５（ｂ）のＡ部詳細図、（ｄ）図５（ｂ）のＤ−Ｄ断面を示す構成図（ａ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の他の放熱部の内部透視側面詳細図、（ｂ）図６（ａ）のＥ−Ｅ断面を示す構成図（ａ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の内部構成図、（ｂ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の放熱フィンの製造方法を示す側面図、（ｃ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の放熱フィンの製造方法を示す背面図、（ｄ）同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の放熱フィンの製造方法を示す側面図従来の冷却装置を示す概略図

（実施の形態１）
図１に示すのは、ラック型ユニットとしてラック型サーバー２を複数台納めたデータセンター１の概略図である。ラック型サーバー２は、前面側と背面側に開口を設けた筐体２２（図２）を有し、その筐体２２内部、上下方向の各段のラックに垂直に設けられた複数の電子機器３を、前面側に操作パネルや表示部を向けて備えられている。そして、背面側に電子機器３同士、あるいは、外部機器との接続を行う配線類、電源線類が設けられている。

なお、全ての電子機器に操作パネルまたは表示部が備わっているとは限らない。このラック型サーバー２は、データセンター１内に複数台設置されて、全体として電子計算機室、サーバールームなどと呼ばれている。

本実施の形態による冷却装置４は、図２に示すとおり、外冷却ループ５と複数の内冷却ループ６により構成され、外冷却ループ５は、屋外冷却塔７、往路水冷管８、水冷熱交換部９、および復路水冷管１０を順次接続して冷媒１１を循環させる水冷サイクルである。

すなわち、冷媒１１は水であり、ここで往路水冷管８と復路水冷管１０とは、水冷熱交換部９と屋外冷却塔７とを接続する。水冷熱交換部９は、筐体２２の背面側２３に設けられ、２本のヘッダー２４ａ、２４ｂと、内冷却ループ６の放熱部１５に接続された冷却水入口管２５ａ、冷却水出口管２５ｂ（図３）と、ヘッダー２４ａ、２４ｂと冷却水入口管２５ａ、冷却水出口管２５ｂを接続するフレキ管２６ａ、２６ｂで構成している。

図３（ａ）は、本発明の実施の形態１のラック型サーバー２を冷却する冷却装置４の内冷却ループ６の側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３に示すように、内冷却ループ６の受熱部１２、放熱経路１３、帰還経路１４、放熱部１５は電子機器３と一緒にケース３ａの中に設けられている。また、放熱部１５は冷却水入口管２５ａ、冷却水出口管２５ｂを介して、ケース３ａ外の外冷却ループ５と接続されている。放熱経路１３および帰還経路１４は、受熱部１２と放熱部１５とを接続する。

そして、受熱部１２、放熱経路１３、放熱部１５、および帰還経路１４が順に連結されて作動流体１７が循環する循環経路が形成され、受熱部１２の熱が放熱部１５へ移動させられる。また帰還経路１４と受熱部１２との接続側に、すなわち循環経路のうちの放熱部１５から受熱部１２の間に逆止弁２１が設けられている。

また循環経路内の気圧は、使用する作動流体１７によって決定され、例えば作動流体１７が水の場合、大気圧よりも低く設定される場合が多い。

以下、各部の詳細な構成について説明する。

図３に示すように、受熱部１２は、箱状で垂直に設けられている。受熱部１２の側面には発熱体である電子部品１９（例えばＣＰＵなど）が、熱伝導できる状態で取り付けられている。受熱部１２は、電子部品１９からの熱を作動流体１７に伝える。また、受熱部１２の側面には、放熱経路１３と帰還経路１４との一端が連結されている。

図４（ａ）は本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の平面部分を上から見た内部透視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図５（ａ）は同放熱部の内部透視側面詳細図、図５（ｂ）は放熱部の図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

図４〜図５に示すように作動流体１７の熱を放出する放熱部１５は、直方体形状の放熱ケース１６と、放熱ケース１６内を左右に仕切る仕切板３３と、仕切板３３の左右に液化室３４と冷却水室３５とを配して構成されている。

液化室３４には、放熱経路１３への第１の接続部３６を上方に、帰還経路１４への第２の接続部３７を下方に設けるとともに、この液化室３４内において、第１の放熱フィン３８を仕切板３３の上下方向に複数（本実施形態では７枚）設けている。第１の放熱フィン３８は複数の開口３８ａ（本実施形態では９個）を有している。

また、冷却水室３５には、冷却水入口３９と冷却水出口４０を設けるとともに、この冷却水室３５内において、冷却水入口３９側から冷却水出口４０側への経路を複数の並列経路に分離する複数の第２の放熱フィン４１を仕切板３３の冷却水室３５側に設け、仕切板３３の外周は放熱ケース１６の内面に溶接している。

第１の放熱フィン３８は、仕切板３３の液化室３４側の面に溶接により一体化され、第２の放熱フィン４１は、仕切板３３の冷却水室３５側の面に溶接により一体化されている。

第１の放熱フィン３８は、仕切板３３側から上向きに傾斜し（図５（ｃ）のθ）、第２の放熱フィン４１は、第１の放熱フィン３８と配置方向が略垂直となるように配置されている。ここでのθは、５〜４５゜が好ましい。

また図５（ｂ）に示すように、第１の接続部３６から第２の接続部３７へ、第１の放熱フィン３８の複数の開口３８ａ以外にも作動流体１７の流路を確保するため、第１の放熱フィン３８の傾斜した先端部は、放熱ケース１６の内壁から離間して配置されている。

第２の放熱フィン４１は、冷却水２９の出入りを妨げないように、冷却水室３５内の冷却水入口３９側と冷却水出口４０側にチャンバー空間を確保するため、放熱ケース１６から離間して配置されている。

上記構成において、電子部品１９の冷却作用を内冷却ループ６から説明する。

図３に示すように内冷却ループ６は、受熱部１２、放熱経路１３、放熱部１５、および帰還経路１４により構成され、作動流体１７（例えば水）が流れる。以下では、作動流体１７を水として説明する。

通常運転時において、図４（ｂ）の放熱部１５内の波線にて示す液面２０（水位ｈ）までの水が液化室３４の底面上に溜まっている。

図１に示すラック型サーバー２が起動されると、電子部品１９には大電流が流れ、急速に発熱が始まる。すると、その熱を受けて図３に示す受熱部１２内の水が急激に沸騰、気化し、勢い良く放熱経路１３を介して放熱部１５の液化室３４内に流れ込む。このとき逆止弁２１の存在により、受熱部１２内の水は帰還経路１４方向には向かわない。

図４〜図５に示すように、第１の接続部３６から液化室３４の上部に流れ込んだ気化した水、すなわち蒸気は、最上段の第１の放熱フィン３８に接触しつつ、第１の放熱フィン３８の複数の開口３８ａ、第１の放熱フィン３８の傾斜した先端部と放熱ケース１６の内壁の間の隙間を通過し、直下の第１の放熱フィン３８へ向かう。

このとき、第１の放熱フィン３８に接触した蒸気の一部は凝縮水となり、第１の放熱フィン３８の傾斜にしたがって仕切板３３側へ流れ、複数の開口３８ａで落ちなかった凝縮水が、仕切板３３と第１の放熱フィン３８で形成される雨樋状の貯水部３８ｂに溜まっていく。

ここで、図５（ｂ）には、第１の放熱フィン３８の複数の開口３８ａを通過する蒸気の流れ１７ａを実線矢印、第１の放熱フィン３８の傾斜した先端部と放熱ケース１６の内壁の間の隙間を通過する蒸気の流れ１７ｂを破線矢印で示している。

最上段の第１の放熱フィン３８の複数の開口３８ａ、第１の放熱フィン３８の傾斜した先端部と放熱ケース１６の内壁の間の隙間を通過した蒸気は、上から２段目の第１の放熱フィン３８に接触しつつ、第１の放熱フィン３８の複数の開口３８ａ、第１の放熱フィン３８の傾斜した先端部と放熱ケース１６の内壁の間の隙間を通過し、直下の第１の放熱フィン３８へ向かう。

このとき、上から２段目の第１の放熱フィン３８に接触した蒸気の一部も凝縮水となり、第１の放熱フィン３８の傾斜にしたがって仕切板３３側へ流れ、複数の開口３８ａで落ちなかった凝縮水が、仕切板３３と第１の放熱フィン３８で形成される雨樋状の貯水部３８ｂに溜まっていく。

このように第１の接続部３６から液化室３４の上部に流れ込んだ蒸気は、最上段から最下段へ向かい各段で第１の放熱フィン３８に接触して、一部が凝縮水となって雨樋状の貯水部３８ｂに溜まっていく。

貯水部３８ｂに溜まった凝縮水の水位が、第１の放熱フィン３８の複数の開口３８ａの最下端より高くなると、オーバーフローした凝縮水が開口３８ａ内から第１の放熱フィン３８の下面から仕切板３３を伝い、直下の貯水部３８ｂに落ちていく。

このように凝縮水が各段の貯水部３８ｂから順々にオーバーフローしつつ、最終的に、液化室３４の底面上に溜まり、液化室３４内の図５（ａ）の水位ｈを形成し、維持している。

図５（ｂ）に示すように、最下段の第１の放熱フィン３８は通常の水位ｈより下で水没しているが、この構成により第２の接続部３７から帰還経路１４へ出て行く水を凝縮温度よりさらに低下させることができる。

一方、図５（ｄ）に示すように、冷却水入口管２５ａから冷却水入口３９を通り冷却水室３５内へ流入した冷却水は、冷却水入口３９側のチャンバー空間３９ａから複数の第２の放熱フィン４１間をほぼ均一に流れ、冷却水出口４０側のチャンバー空間４０ａから冷却水出口４０を通り、冷却水出口管２５ｂへと流れる。

このとき、冷却水は第２の放熱フィン４１を冷却するとともに、溶接により一体化された仕切板３３、第１の放熱フィン３８をも冷却する。

液化室３４内に流れ込んだ蒸気は、このように冷却された第１の放熱フィン３８表面に接触し凝縮することで凝縮水となり、各段の貯水部３８ｂに溜まるとともに、各段順々にオーバーフローしつつ、最終的に、液化室３４の底面上に溜まり、通常運転時の水位ｈを維持している。

ここで、図４（ｂ）、図５に示すように、第１の放熱フィン３８は各段同じものであり、開口３８ａは、各段同じ位置に配している。

第１の接続部３６から液化室３４の上部に流れ込んだ蒸気は、水平方向のベクトルを持っているため、各段同じ位置に配した開口３８ａを上から下へ連続して通過することはほとんどなく、第１の放熱フィン３８に接触し、下から２段目の第１の放熱フィン３８の開口３８ａを通過する際にはほとんど凝縮水になっている。

このように、貯水部３８ｂに停留した凝縮水が、冷却水で冷やされた仕切板３３に接触することにより凝縮温度より低い温度まで冷却され、さらに液化室３４の底面上に溜まった水位ｈの凝縮水は、水没した最下段の第１の放熱フィン３８によっても冷却され、より低い温度となる。本実施形態では、第１の放熱フィン３８に複数の開口３８ａを設けた場合を説明したが、図６に示すように、開口ではなく切欠きを設けた場合には、第１の接続部３６から液化室３４の上部に流れ込んだ蒸気が、第１の放熱フィン３８の先端近傍、液化室３４の内壁近傍を通過することができ、第１の放熱フィン３８の先端部と放熱ケース１６の内壁の間の隙間を設けなくても、複数の開口３８ａを設けた場合と同等の圧力損失とすることができる。

次に図７を用いて、第１の放熱フィン３８、第２の放熱フィン４１を、仕切板に溶接により一体化する方法を説明する。ここで、第１の放熱フィン３８、第２の放熱フィン４１の材質として、Ｃｕ、Ａｌ、ＳＵＳなどが使用できるが、作動流体１７が水の場合は、Ｃｕが好ましい。図７（ａ）は、仕切板３３の上部に第１の放熱フィン３８、下部に第２の放熱フィン４１を別々に順番に溶接し、一体化した状態の内部構成図である。

図７（ｂ）は、第１の放熱フィン３８として図に示すように複数のＬ字断面のフィンを並べ、電極としてローラーを用い、ローラーと仕切板３３に例えば交流電圧を印加し、Ｌ字の短辺の中央部をローラーで連続的に溶接するシーム溶接で一体化する工法を示したものである。

図７（ｃ）は、フィン形状を角波状に形成した場合で、図７（ｂ）の複数のフィンに比べ、フィンの固定が容易で、溶接作業の工数を低減できる。

なお、第１の放熱フィン３８、第２の放熱フィン４１を、仕切板に溶接により一体化しない場合、ネジ止めによる一体化も可能であるが、接続面の熱抵抗を考慮すると、溶接による一体化が好ましい。

続いて図２（ｂ）を用いて、冷却水配管３２内を通過して作動流体１７と熱交換する冷却水２９を冷却する外冷却ループ５の冷却作用を説明する。

冷却された往路冷却水２８が屋外冷却塔７から送水され、往路水冷管８を経て水冷熱交換部９のヘッダー２４ａから複数の放熱部１５に分かれた後、ヘッダー２４ｂで合流し、復路水冷管１０へと循環する。

このとき、放熱部１５内の冷却水配管３２を流れる、気化した作動流体１７からの熱を受け取った冷却水２９は、復路冷却水３０となって、復路水冷管１０を通って屋外冷却塔７へ運ばれる。そして、放熱部１５からの熱を外気３１へ放出し、復路冷却水３０は外気温レベルまで冷却される。

屋外冷却塔７により冷却された復路冷却水３０は往路冷却水２８となり、往路冷却水２８が再度、水冷熱交換部９へ送られ、内冷却ループ６の放熱部１５から熱を奪う。このような循環により、連続的に電子機器３の冷却が行われる。

また、図２（ｂ）に示すように、複数の放熱部１５に並列に流入する冷却水２９は、おのおののヘッダー２４ａ〜放熱部１５〜ヘッダー２４ｂまでの経路の流路圧力損失が等しくなるようにして、各々の放熱部１５に均一な流量の冷却水２９が流入する。その結果、水冷熱交換部９のどの放熱部１５も同じ冷却性能となる。

このように、本発明の実施の形態のラック型サーバーを冷却する冷却装置４を備えたデータセンターにおいて、図３に示す内冷却ループ６の放熱部１５から奪った熱は、図１、２に示すように、屋外冷却塔７から外気３１へ放出される。そのため、冷却装置４の排熱による室内温度上昇が防止でき、空調を含めたデータセンター１全体として消費電力の増加が抑制される。

以上のように、放熱ケース１６内を左右に仕切る仕切板３３と、仕切板３３の左右に液化室３４と冷却水室３５とで構成し、第１の放熱フィン３８と仕切板３３で形成した貯留部に凝縮水を所定の時間、停留させるとともに、最下段の第１の放熱フィン３８を凝縮水の通常の水位ｈより下で水没させることにより、液化室３４の底面上停留した凝縮水は凝縮温度より低い温度まで冷却した後、帰還経路へ流れることになる。この帰還経路の凝縮水の温度の低下は、液化室３４や受熱部１２内の飽和蒸気圧（飽和蒸気温度）を自動的に下げる効果があり、結果的に受熱部１２の冷却能力を高めることが可能となる。

本発明にかかる冷却装置は、筐体内に電子部品を有する複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置で、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路、前記受熱部を順番に接続して、環状で、作動流体が収納された循環経路を形成するとともに、前記受熱部は、その受熱部の上流に逆止弁を設けた構成の冷却装置において、前記放熱部は、放熱ケース内を仕切板で左右に仕切って一方の液化室ともう一方の冷却水室とに分離した構成とし、前記液化室には、前記放熱経路への第１の接続部を上方に、前記帰還経路への第２の接続部を下方に設けるとともに、複数の開口または切欠きを有する第１の放熱フィンを前記仕切板の上下方向に複数設け、前記第１の放熱フィンは前記仕切板側から上向きに傾斜しており、前記冷却水室には、冷却水入口と冷却水出口を設けるとともに、前記冷却水室内において、前記冷却水入口側から冷却水出口側への経路を複数の並列経路に分離する複数の第２の放熱フィンを前記仕切板の冷却水室側に前記第１の放熱フィンと直交するように設ける構成としたものであり、データセンターの電子機器および電気自動車のインバータ回路内の半導体スイッチング素子などの冷却に有用である。

１データセンター
２ラック型サーバー
３電子機器
３ａケース
４冷却装置
５外冷却ループ
６内冷却ループ
７屋外冷却塔
８往路水冷管
９水冷熱交換部
１０復路水冷管
１１冷媒
１２受熱部
１３放熱経路
１４帰還経路
１５放熱部
１６放熱ケース
１７作動流体
１７ａ蒸気の流れ
１７ｂ蒸気の流れ
１９電子部品
２０液面
２１逆止弁
２２筐体
２３背面側
２４ａヘッダー
２４ｂヘッダー
２５ａ冷却水入口管
２５ｂ冷却水出口管
２６ａフレキ管
２６ｂフレキ管
２８往路冷却水
２９冷却水
３０復路冷却水
３１外気
３２冷却水配管
３３仕切板
３４液化室
３５冷却水室
３６第１の接続部
３７第２の接続部
３８第１の放熱フィン
３９冷却水入口
４０冷却水出口
４１第２の放熱フィン

Claims

筐体内に電子部品を有する複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置で、受熱部、放熱経路、放熱部、帰還経路、前記受熱部を順番に接続して、環状で、作動流体が収納された循環経路を形成するとともに、前記受熱部は、その受熱部の上流に逆止弁を設けた構成の冷却装置において、
前記放熱部は、
放熱ケース内を仕切板で左右に仕切って一方の液化室ともう一方の冷却水室とに分離した構成とし、
前記液化室には、
前記放熱経路への第１の接続部を上方に、前記帰還経路への第２の接続部を下方に設けるとともに、複数の開口または切欠きを有する第１の放熱フィンを前記仕切板の上下方向に複数設け、
前記第１の放熱フィンは前記仕切板側から上向きに傾斜しており、
前記冷却水室には、
冷却水入口と冷却水出口を設けるとともに、前記冷却水室内において、前記冷却水入口側から冷却水出口側への経路を複数の並列経路に分離する複数の第２の放熱フィンを前記仕切板の冷却水室側に前記第１の放熱フィンと直交するように設けることを特徴とする冷却装置。
第１の放熱フィンは複数の開口を有し、前記第１の放熱フィンの先端部と、放熱ケースの仕切板と対向する内壁の間に、隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
第１の放熱フィンを、仕切板の液化室面に溶接により一体化し、第２の放熱フィンを、前記仕切板の冷却水室面に溶接により一体化したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
ラック型サーバーを複数台配置し、請求項１から３のいずれかに記載の冷却装置を備えたことを特徴とするデータセンター。