JP3896006B2 - 電子装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一のケース内に発熱対策を必要とするCPUやLSIなどの集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、多数の半導体等を備えた素子や内部配線を特殊な方法で一つの固体として結合した超小型電子回路を備えたCPUやLSIなどの半導体集積回路素子が多用されるようになってきている。この超小型電子回路を備えた集積回路素子は作動する過程で大量の熱を発生する。この集積回路素子の温度が上昇すると、それ自体の動作が不安定となる不具合が発生してしまい、更に温度が上昇すると半導体が破壊してしまう。そのため、放熱板を集積回路素子に取り付けて放熱板と空気とを熱交換させ、集積回路素子の熱を空気中に放出して集積回路素子を冷却し、CPUやLSIなどの集積回路素子が高温による動作不安定や熱破壊に至ることを防止していた。
【0003】
一方、通信回線を用いたデータ通信ネットワークや、建物内や敷地内などの限定された範囲内で私設の回線を用いた高速データ転送を行うコンピュータネットワーク(LAN)においては、上記の如き集積回路素子を用いた電子装置が多数設けられたサーバが使用されている。即ち、このようなサーバでは多数の集積回路素子の動作によって著しい温度上昇が生じるため、従来ではサーバを設置した部屋全体を冷却装置で冷却し、その冷気を電子装置内に取り込み、集積回路素子を冷却する方法が取られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は電子装置の背面に設けられたプロペラファン(送風機)によって冷気を取り込み、この電子装置内に生じる冷気の流れが集積回路素子に当たるようにしているが、集積回路素子には冷気の一部しか当たらず、冷却効率が良いものではなかった。
【0005】
従って、送風機によってケース内に取り込まれた冷気の一部は、集積回路素子を冷却することなく電子装置外に排出されてしまっていた。
【0006】
本発明は係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、コールドプレートに交熱的に設けられた集積回路素子を効率的に冷却することができる電子装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の電子装置は、単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納して成るものであって、各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、クロスフローファンは、ケースの開口の近傍に設けられ、開口から吸い込んだ空気を熱交換器の長手方向に沿ってライン状に供給すると共に、ファンケーシングは開口を下方に向けて下方から空気を吸い込むように構成され、且つ、当該ファンケーシングの開口の向く角度は可変可能に構成されていることを特徴とする。
【0008】
請求項3の発明の電子装置は、単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、クロスフローファンは、ケースの開口の近傍に設けられ、熱交換器で加熱された空気を開口から吐出すると共に、ファンケーシングは開口を上方に向けて上方に空気を吐出するように構成され、且つ、当該ファンケーシングの開口の向く角度は可変可能に構成されていることを特徴とする。
【0009】
請求項3の発明の電子装置は、上記各発明に加えて、ケースの外周付近の温度が+35℃以上の際に、コールドプレートの温度が+70℃以下になるように少なくともクロスフローファン又はポンプの何れか一方を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【0010】
請求項1の発明によれば、単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、クロスフローファンは、ケースの開口の近傍に設けられ、開口から吸い込んだ空気を熱交換器の長手方向に沿ってライン状に供給するので、クロスフローファンにより開口からケース内に吸い込まれた空気を効率的に熱交換器の長手方向全面に吹き付けることができるようになり、熱交換器における熱交換効率を向上させることができるようになる。
【0011】
これにより、熱交換器におけるブライン流と通風空気との熱交換効率も向上し、当該ブラインによる集積回路素子の冷却効率を向上させることができるようになり、迅速且つ効率的に集積回路素子を冷却することができるようになる。
【0012】
また、ファンケーシングは開口を下方に向けて下方から空気を吸い込むように構成したので、ケースの開口の下方から外部の空気(又は冷却された空気)をケース内に吸い込むことができるようになる。
【0013】
更に、格別な装置により、ケースの下方から空気(又は冷却された空気)の供給が行われる場合には、容易に空気をケース内に取り込むことができるようになり、集積回路素子の冷却効率を一層向上させることができるようになる。
【0014】
特に、ファンケーシングの開口の向く角度を可変可能に構成したので、例えば係る電子装置が上下に複数段積載されて設置された場合であっても、各段のファンケーシングの開口角度を変更調整することにより、各電子装置のケース内に円滑に空気を流通させることができるようになる。
【0015】
請求項2の発明によれば、単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、クロスフローファンは、ケースの開口の近傍に設けられ、熱交換器で加熱された空気を開口から吐出するので、ケース内の熱交換器などに加熱された空気を効率的に排出することができるようになる。
【0016】
これにより、熱交換器における熱交換と集積回路素子の冷却効率を向上させることができるようになり、迅速且つ効率的に集積回路素子を冷却することができるようになる。
【0017】
また、ファンケーシングは開口を上方に向けて上方へ空気を吐出するように構成したので、ケース内にて加熱された温度の高い空気を効率的に外部に拡散させることができるようになる。更に、格別な装置により、ケースの下方から空気の供給が行われる場合には、容易にケース内の空気を外部に吐出することができるようになり、集積回路素子の冷却効率を一層向上させることができるようになる。
【0018】
特に、ファンケーシングの開口の向く角度を可変可能に構成したので、例えば係る電子装置が上下に複数段積載されて設置された場合であっても、各段のファンケーシングの開口角度を変更調整することにより、各電子装置のケース内に円滑に空気を流通させることができるようになる。
【0019】
請求項3の発明によれば上記各発明に加えて、ケースの外周付近の温度が+35℃以上の際に、コールドプレートの温度が+70℃以下になるように少なくともクロスフローファン又はポンプの何れか一方を制御する制御部を備えるので、コールドプレートによる集積回路素子の冷却能力を、クロスフローファン又はポンプによって制御することができるようになる。これにより、集積回路素子の急激な発熱に対しても迅速に冷却能力を増大させ、素子の損傷発生を未然に回避することができるようになる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明を適用した電子装置の実施例としてのサーバ1が複数台積載されたサーバラック2の正面図、図2は本発明の電子装置の実施例としてのサーバ1の斜視図、図3はサーバ1のケース3の上面カバー4を取り外した状態の斜視図、図4は図3のサーバ1の平面図である。
【0021】
各図において、実施例のサーバ(1Uサーバ)1は、ネットワークに接続されたコンピュータへ各種のサービスを提供する中心となるものであり、底面に移動用のキャスター2Aを有するサーバラック2のフレーム2Bに取り付けられると共に、上下複数段に渡って複数台が架設されている。そして、各サーバ1にLSIやCPUなどの半導体集積回路素子6が複数実装された回路基板5が収納されている。また、サーバラック2の下部には各サーバ1へのタスクの分担や稼動状況などを管理するためのコントローラ52が設けられている。
【0022】
サーバ1は例えば高さ45mm、幅450mm、奥行き530mmの薄型矩形状を呈したケース3内に前記回路基板5やフレキシブルディスクドライブ31、CD−ROMドライブ32、電源回路(POWER)9、コネクタ(I/O)8などの電子部品の他、プレートフィンタイプの熱交換器11、送風ファンとしてのクロスフローファン14、ブライン循環用のポンプ15、ブラインを貯留するためのリザーブタンク26、集積回路素子6から熱移動可能に取り付けられて当該集積回路素子6を冷却するためのコールドプレート16などから構成されたブライン冷却装置10を収納して構成されている。ケース3は前面3A、底面3B、後面3C及び左右側面3D、3Dを備え、上面が着脱可能な上面カバー4にて覆われている。
【0023】
この場合、ケース3の前面3Aには向かって右端に前記フレキシブルディスクドライブ31及びCD−ROMドライブ32が臨んでおり、これらの左側には開口30が形成されている。そして、この開口30の内方に対応して前記熱交換器11がケース3内に配設されている。この熱交換器11は、1mmから5mmの間隔で並べられたアルミ薄板などの熱良導性を有する複数枚のプレート12と、これらプレート12に熱伝達可能に貫通し、後述する如く内部をブラインが流れる蛇行状のアルミニウム製配管13とから構成されている。尚、プレート12の間隔が狭いときは適切な目の後述するエアフィルタ34を用い、間隔が広いときはエアフィルタ34の変わりにスリットなどの安全構造を用いる。
【0024】
また、この熱交換器11の開口30側に当該開口30に対応して前記クロスフローファン14のファンケーシング39が配置される。これにより、クロスフローファン14は開口30近傍に設けられる。ファンケーシング39は開口30から熱交換器11につながる風路を構成するためのもので、ファンケーシング39の開口33はケース3の開口30から下方に指向しながら外部に臨むと共に、当該開口33には塵埃除去用のエアフィルタ34が取り付けられる。
【0025】
また、ファンケーシング39の開口33の上縁には湾曲した開口角度調整板36が庇状に取り付けられている。この開口角度調整板36は、開口33内の上部に設けられた係止板37に前後に所定間隔で突設されたリブ37A・・に係脱自在とされており、前後に移動させて係合するリブ37Aの位置を変更することにより、開口33の上縁から突出する量を三段階で変更可能とされている。これによりファンケーシング39の延長上の突出量を換えることができ、開口33の下向きの角度が例えば水平から15°、30°、45°などの三段階で変更可能とされると共に、この角度に合わせた方向からの空気の吸い込みが有効に行われるようになるものである。
【0026】
ここで、この種サーバラック2が設置されるコンピュータルームでは、冷却用の空気が床面側から吹き出され、天井側から吸い込まれる循環経路が構成されている。そして、サーバ1は前述の如くサーバラック2に複数段取り付けられるが、上方のサーバ1では開口33の下向きの角度を浅くし(より水平に近い)、下方のサーバ1では開口33の下向きの角度を深くすることにより(より下方に向ける)、床面から上昇してくる冷却用の空気を各段のサーバ1・・が開口33から容易且つ円滑に取り込んでケース3内に流通させることができるようになる。尚、この冷却用の空気(冷気)はケース3内を流通し、ケース3の背面(後面)より吐出される。
【0027】
また、ファンケーシング39にはクロスフローファン14の後側、即ち熱交換器11側に位置して整流用のフラップ板38が取り付けられ、クロスフローファン14による空気が熱交換器11に片寄って当たるのを防止している。また、ファンケーシング39の両側には後方の熱交換器11の複数枚のプレート12・・・の両側と下側まで延在する風路部材41が一体に延長形成されている。尚、この風路部材41はファンケーシング39とは別体の延長部材にて構成してもよい。
【0028】
ここで、熱交換器11のプレート12の上縁はケース3の上面カバー4に当接しており、下縁はケース3の底面3Bに当接した風路部材41の下面に当接している。そして、最も外側のプレート12の左右には風路部材41の左右面が位置するので、これらにより熱交換器11のケーシングが構成される。また、係るファンケーシング39の風路部材41により、クロスフローファン14からの送風が熱交換器11のプレート12・・・に集中することになる。これによって、ケース3内に吸い込まれた空気は熱交換器11のプレート12・・間のみに案内されるようになるので、それ以外の箇所に漏洩した場合に生じる熱交換効率の低下を回避し、後述する熱交換器11におけるブライン流との熱交換効率が向上するようになる。
【0029】
この場合、クロスフローファン14は熱交換器11の空気流入側(前側)の長手方向(左右方向)に沿って対応しており、開口30(開口33)から吸い込んだ空気を熱交換器11の長手方向に沿ってライン状に供給する。これにより、クロスフローファン14により開口30からケース3内に吸い込まれた空気を効率的に熱交換器11に吹き付けることができるようになる。尚、14Mはクロスフローファン14のモータ(印加電圧に応じて回転数が変化するDCモータ)であり、ファンケーシング39の外面に取り付けられている。
【0030】
一方、ケース3の後面3Cの左右には通気口42、42が形成されており、各通気口42、42には排気用の送風ファン43がそれぞれ取り付けられている。そして、前記回路基板5は前記熱交換器11とこれら通気口42、42の間に位置してケース3の底面3B上に取り付けられている。更に、前記電源回路9は左側の通気口42の内側に対応して設けられている。また、回路基板5を囲む位置のケース3の左右側面3D、3Dには、回路基板5に対応する側面3D、3Dを内側に切り起こすことにより、複数の通気口44・・が形成されている(図6)。尚、通気口44の切り起こしは斜め後方に向けて指向している。
【0031】
クロスフローファン14が運転されると、開口30からケース3内に吸い込まれた空気は熱交換器11に吹き付けられ、プレート12・・・間を通過して回路基板5に至る。その後、コールドプレート16・・、電源回路9の周辺を通過して送風ファン43、43に吸い込まれ、通気口42、42から外部に排出される。これによって、ケース3内には開口30から通気口42、42に至る一連の通風路が構成される。
【0032】
また、係る通風によって側面3D、3Dに形成された通気口44からも新鮮な空気(熱交換器11を経ていない外気)が吸い込まれ、回路基板5上のコールドプレート16・・周辺を通過して同様に通気口42、42から排出されることになる。これによって、熱交換器11と熱交換した空気でケース3内の温度が異常上昇することを回避できると共に、コールドプレート16・・の空冷効果も向上する。また、通気口44は切り起こしにより形成されているので、ケース3の生産性も向上する。
【0033】
熱交換器11の配管13のブラインの出口13Aは熱交換器11に向かって左側前部の上端に配置されており、この出口13Aに接続された配管46が前記リザーブタンク26の入口に接続されている。このリザーブタンク26の出口から接続された配管47は前記ポンプ15の吸込口に接続され、このポンプ15の吐出口が後述するコールドプレート16のアルミニウム製配管23の入口に接続される。そして、配管23の出口は配管48を介して熱交換器11の配管13のブライン入口13Bに接続されてブライン冷却装置10の環状のブライン循環路を構成している。即ち、リザーブタンク26とポンプ15は熱交換器11の出口13Aからコールドプレート16へ向かうブラインの流れ中に順に設けられている。そして、この環状のブライン循環路内にブラインが封入される。
【0034】
尚、ブラインとしては、集積回路素子6の発熱で沸騰することの無い液状の熱媒体が用いられ、実施例では不凍液が充填されている。また、ブラインとしては通常の水、純水やHFE(ハイドロフルオロエーテル)などでもよい。
【0035】
この場合、熱交換器11の配管13の入口13Bは熱交換器11の左側前部における出口13Aの真下にあり、これら入口13Bと出口13A(少なくとも出口13A)は前記コールドプレート16よりも高い位置に配置されている。また、熱交換器11の下方に対応する位置のケース3の底面3Bは、他の部分よりも高く設定されており(図7)、これにより、熱交換器11の向かって左側には熱交換器11の下端よりも低い低位部49が構成されている。そして、前記熱交換器11の配管13の出口13A及び入口13B、配管46及び48とリザーブタンク26、ポンプ15及び配管47(これら配管がブラインが循環する管路となる)などは全てこの低位部49上若しくはその上方に対応して配置されている。
【0036】
前記回路基板5は、この低位部49の上面よりも高い位置にスペーサでかさ上げられて取り付けられる。また、リザーブタンク26とポンプ15は低位部49上の前部に配置されている。更に、低位部49の上面は全体として前方に低く傾斜しており(図8)、最も低い前端部にはブラインが溜まった際にこのブラインを検知する検知センサ51が取り付けられている。
【0037】
このような構成により、熱交換器11の配管13の出入口13A、13Bや各配管46、47、48、23、リザーブタンク26、ポンプ15などの接続部分やそれらに亀裂・損傷が生じてブラインが漏洩した場合にも、漏出したブラインはケース3の底面3Bの低位部49の傾斜に沿って流下し、低位部49内の前部に収集されるようになる。これにより、回路基板5やそこに取り付けられた集積回路素子6、ポンプ15や熱交換器11などがブラインに浸漬されて故障を起こす不都合をできるだけ遅延させ、且つ、回避することができるようになる。特に、熱交換器11の出口13Aはコールドプレート16より高い位置にあるので、出口13A部分で配管48との接続不良が発生しても、後述する如くポンプ15が停止されるまでに熱交換器11内から漏れ出るブラインの量を最小限に抑えることが可能となる。尚、低位部49に漏れ出たブラインは前述の検知センサ51により検知され、後述する如くポンプ15の停止及び警報出力などが実行されることになる。また、低位部49及び熱交換器11と回路基板5との間には、ケース3の底面3Bからリブ50が立設されてブラインが漏れた際にブラインが回路基板5の側へ流れるのを防止している。
【0038】
回路基板5には前述の如く複数(本実施例では3個)の半導体集積回路素子6が取り付けられており、各集積回路素子6・・は所定の間隔で直線的に配置されると共に、各集積回路素子6・・はそれぞれソケット7を介して回路基板5に取り付けられている(図9)。そして、これらの各集積回路素子6・・にコールドプレート16がそれぞれ交熱的に取り付けられると共に、コールドプレート16と集積回路素子6との間には、熱伝導率の高いグリス24が塗布されている。該グリス24は、集積回路素子6とコールドプレート16とを隙間なく密着し、それによって集積回路素子6の熱を効率よくコールドプレート16に伝達する。尚、前記グリス24の代わりに後述する如き熱伝導性の良い弾性のあるシート材を用いてもよい。
【0039】
コールドプレート16は、例えば、熱伝導率の高い(熱良導性)アルミニウム板二枚をカシメて結合することにより構成されている。コールドプレート16は集積回路素子6側に位置する板状の熱伝導材としてのベース部材17と、ベース部材17に密着して張り合わせられる板状の熱伝導材としての蓋部材18とから構成され、このベース部材17と蓋部材18間には前述した配管23が挟持される(図9)。
【0040】
ベース部材17には前端から後端に渡ってパイプ溝21が複数(本実施例では1対)形成されると共に、パイプ溝21は所定の間隔を存して平行に形成されている(図10)。該パイプ溝21、21は配管23の外周形状と同等の半円弧形状としてベース部材17に凹陥形成されると共に、両パイプ溝21、21はそれぞれベース部材17の両側から所定の間隔を存して内側に形成されている。
【0041】
また、一方のパイプ溝21とベース部材17の一側との間には所定の深さ、所定の幅の係合溝(凹部)19がベース部材17の前端から後端に渡って形成されている。この係合溝19は断面略コ字状に形成されると共に、パイプ溝21と略平行にベース部材17に凹陥形成されている。また、両パイプ溝21間にもベース部材17の前端から後端に渡ってパイプ溝21と平行に係合溝19Aが形成されており、この係合溝19Aは前記係合溝19と同様に形成されている。
【0042】
また、ベース部材17にはその前端から後端に渡って所定の高さ、所定の幅の係合突部(凸部)20Bが形成されている。この係合突部20Bはベース部材17より突出形成されると共に、一方のパイプ溝21と係合溝19Aとの間に位置してパイプ溝21と平行に形成されている。更に、ベース部材17にはその前端から後端に渡って係合突部20Cが形成され、この係合突部20Cは係合突部20Bと同様の形状に形成され、他方のパイプ溝21に対して係合溝19Aと反対側に位置されている。即ち、ベース部材17の一側から順に係合溝19、パイプ溝21、係合突部20B、係合溝19A、パイプ溝21、係合突部20Cが所定の間隔で形成されると共に、これらは全てベース部材17の一面側に形成されている。
【0043】
一方、前記蓋部材18にもパイプ溝21が複数(2つ)形成されており、これらのパイプ溝21はベース部材17に形成されたパイプ溝21と同様の形状に形成されている。蓋部材18に形成された両パイプ溝21は蓋部材18をベース部材17に重合させた際にベース部材17に形成された両パイプ溝21に対向する位置に形成され、ベース部材17と蓋部材18とに形成されたパイプ溝21間にそれぞれパイプ23、23が挟持されることになる。
【0044】
ここで、配管23と蓋部材18の間には厚さ50μなどの薄いグラファイトシートなどから成る熱伝導性と弾性を備えたシート材53が介設され、ベース部材17、配管23及び蓋部材18間に挟持される。尚、シート材は配管23のベース部材17側でもよい。また、前述の如く集積回路素子6とコールドプレート16間に設けてもよく、コールドプレート16の上面に張り付けても良い。また、シート材53の材料としては銅箔なども考えられる。
【0045】
このシート材53は、面方向への熱伝導性が高く、これにより、配管23とベース部材17及び蓋部材18との間の熱移動を広い範囲で良好に行わせ、熱伝導効率を向上させることができるようになる。係る作用により、集積回路素子6からコールドプレート16の配管23内を流れるブラインへの熱移動が極めて円滑に行われるようになる。尚、係るシート材53を設けない面(例えば図10のベース部材17の上面)に前述同様のグリスを塗布してもよい。
【0046】
この場合、蓋部材18にはその前端から後端に渡って係合突部20B、20Cと同様の係合突部20、20Aが形成されている。この係合突部20、20Aは、ベース部材17に形成された係合溝19、19Aに対向する位置に形成されると共に、両係合突部20、20Aは蓋部材18をベース部材17に重合させる際に、それぞれ係合溝19、19A内に圧入嵌合される。また、蓋部材18にはその前端から後端に渡って係合溝19、19Aと同様の係合溝19B、19Cが形成されている。この係合溝19B、19Cはベース部材17に形成された係合突部20B、20Cに対向する位置に形成されると共に、蓋部材18をベース部材17に重合させる際に、両係合溝19B、19C内にそれぞれ係合突部20B、20Cが圧入嵌合される。
【0047】
即ち、コールドプレート16はベース部材17と蓋部材18(パイプ溝21、21)間に配管23、23と前述のシート材53を挟持した状態で重合し、係合溝19、19Aに係合突部20、20Aを、係合溝19B、19Cに係合突部20B、20Cを圧入嵌合してカシメることにより、ベース部材17と蓋部材18を密着固定する。このとき、配管23、23の外周はベース部材17及び蓋部材18(シート材53を介する)に密着固定される。また、両配管23、23はベース部材17及び蓋部材18の前後端より外方にする。
【0048】
このように構成したコールドプレート16を実施例では3つ準備し、各コールドプレート16・・の配管23の端部をそれぞれコネクタ23Aにて連結する。このとき、各コールドプレート16・・は回路基板5に取り付けられた3個の集積回路素子6上にそれぞれ位置する寸法にて連結されると共に、一側のコールドプレート16の端部の配管23はベンドパイプ(円弧状のパイプ)23Bで接続する。
【0049】
このように各コールドプレート16・・を接続することにより、各コールドプレート16・・間に渡る一対の往復を成した直線形状のブライン流路が構成されることになる。尚、配管23を更に多く設けることで、各コールドプレート16・・間に複数対の直線形状のブライン流路を構成してもよい。そして、各コールドプレート16・・は、各集積回路素子6・・上に前述の如き熱伝導率の高いグリス24を介して当接固定される(図9)。
【0050】
このように連結された3つのコールドプレート16・・のうち、ベンドパイプ23Bの反対側に位置するコールドプレート16の配管23の向かって左端部は、前述の如くポンプ15からの吐出口と熱交換器11への配管48に低位部49上方で接続される。
【0051】
次に、図11はサーバ1のブライン冷却装置10の電気回路図を示している。この図において54は、制御部及び検出部を構成する汎用のマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピュータ54の入力ポートには前記各コールドプレート16・・に交熱的に取り付けられてこれらコールドプレート16・・の温度をそれぞれ検出する(又は集積回路素子6の近傍でその温度を検出する)ためのサーミスタTH1、TH2、TH3と、熱交換器11の配管13の入口13B若しくはそれに接続される配管48に交熱的に取り付けられてブラインの熱交換器11への戻り温度を検出するサーミスタTH4が接続されている。
【0052】
また、マイクロコンピュータ54の入力ポートにはブラインの戻り温度の最高値Tmax(例えば+80℃など)を設定するための抵抗(ボリュームなど)56が接続されており、更にモードスイッチ57も接続されている。また、マイクロコンピュータ54のA/D(アナログ/デジタル変換)入力ポートには前記検知センサ51の温度検知に基づいて変化する電圧が印加されると共に、マイクロコンピュータ54のRESET入力ポートにはパワーON(電源供給に連動した)リセット信号が入力される。更に、マイクロコンピュータ54は前記コントローラ52との間でデータの授受を行う。
【0053】
マイクロコンピュータ54の出力ポートから出力される信号はバッファを介してスイッチング電源回路SW1とSW2に供給されてスイッチング電源回路SW1、SW2の出力電圧が本実施例では+6V〜+12Vの範囲で制御される。また、リレー58(リレーコイル)の通電を制御するトランジスタ59もバッファを介して接続され、マイクロコンピュータ54によってON/OFFが制御される。また、マイクロコンピュータ54の出力にはLED表示器61も接続されている。
【0054】
各スイッチング電源回路SW1、SW2には電源回路9が出力するDC+12Vが供給されており、スイッチング電源回路SW1の出力は抵抗62とリレー58の常開接点58Aを介して前記ポンプ15のモータ15Mに供給される。また、スイッチング電源回路SW2の出力は抵抗63とリレー58の常開接点58Bを介して前記クロスフローファン14のモータ14Mに供給される。
【0055】
更に、スイッチング電源回路SW1の出力側には抵抗62と並列に抵抗64及びフォトカプラPH1の発光ダイオードの直列回路が接続されており、このフォトカプラPH1のフォトトランジスタの出力はマイクロコンピュータ54の入力ポートに接続されている。また、スイッチング電源回路SW2の出力側にも抵抗63と並列に抵抗66及びフォトカプラPH2の発光ダイオードの直列回路が接続されており、このフォトカプラPH2のフォトトランジスタの出力はマイクロコンピュータ54の入力ポートに接続されている。
【0056】
以上の構成で、次に図12乃至図14に示すフローチャートを参照しながらマイクロコンピュータ54の制御によるサーバ1のブライン冷却装置10の動作を説明する。電源が投入されると、マイクロコンピュータ54には図12のステップS1でパワーONリセット信号が入力される。このリセット信号としてはマイクロコンピュータ54はリレー58、フォトカプラPH1、PH2の電源となるDC+5Vによるエッジトリガーが利用される。
【0057】
次に、マイクロコンピュータ54はステップS2で抵抗56にて設定されたブラインの戻り温度の最高値Tmaxを判断して記憶部(メモリ)に格納する。実施例ではTmaxとして+80℃が設定されいちるものとする。次に、マイクロコンピュータ54はステップS3で自らの機能として有するタイマー(例えば5分タイマー)のカウントを開始する。そして、ステップS4でタイマーのカウントが5分経過したか否か判断し、経過していなければステップS5に進んでスイッチング電源回路SW1とSW2にDC+12Vを出力する旨の電圧信号をそれぞれ出力し、トランジスタ59をONしてリレー58に通電する。このリレー58の通電によって各接点58A、58Bは閉じる。
【0058】
これにより、ポンプ15のモータ15Mとクロスフローファン14のモータ14MにはそれぞれDC+12Vが給電され、何れも最高能力で運転される。クロスフローファン14が運転されると、前述の如くケース3の開口30から空気(外気)が吸い込まれて熱交換器11の長手方向に沿ってライン状に吹き付けられる。これによって、熱交換器11のプレート12・・や配管13を空冷した後の空気は、回路基板5のコールドプレート16・・や電源回路9周辺を経て空冷した後、送風ファン43、43により通気口42、42から外部に排出される。
【0059】
また、前述の如く側面3D、3Dの通気口44・・・からも新鮮な空気(外気)が吸引され、回路基板5のコールドプレート16・・や電源回路9周辺を経て空冷した後、同様に通気口42、42から外部に排出される。
【0060】
一方、ポンプ15が運転されることにより、吐出口からはブラインが吐出され、配管23を経る過程で各コールドプレート16・・・と次々に熱交換した後、配管48から熱交換器11の配管13の入口13Bに至る。入口13Bに入ったブラインは熱交換器11内部の配管13を蛇行状に通過する過程で配管13自体やプレート12・・と熱交換し、クロスフローファン14からの通風によって冷却される。
【0061】
そして、熱交換器11の配管13の出口13Aから出たブラインは、配管46を経てリザーブタンク26に至り、このリザーブタンク26を経て再びポンプ15の吸込口から吸引される循環を繰り返す。このようにして熱交換器11にて空冷されるブラインによりコールドプレート16・・を冷却し、各コールドプレート16・・によって各集積回路素子6・・を冷却する。
【0062】
尚、マイクロコンピュータ54はステップS6でフォトカプラPH1とPH2のフォトトランジスタがONしているか否か判断している。ここで、スイッチング電源回路SW1やSW2から出力が発生していない場合には、フォトカプラPH1やPH2の発光ダイオードは発光せず、各フォトトランジスタはOFFしている。マイクロコンピュータ54はこれらフォトカプラPH1、PH2のフォトトランジスタがONしている場合には各スイッチング電源回路SW1、SW2から出力が発生しているものと判断してステップS4に戻るが、フォトカプラPH1、PH2のフォトトランジスタがOFFしている場合には、ポンプ15、クロスフローファン14が呈している異常が考えられるので、ステップS6からステップS7に進んでLED表示器61に異常表示を行うことで警報を出力する。
【0063】
マイクロコンピュータ54は電源投入後、前記タイマーがカウントアップするまで係る最高能力によるクロスフローファン14とポンプ15の運転を継続することで、サーバ1の起動時の発熱に対応し、同時にブライン冷却装置10の冷却能力を安定させる。そして、電源投入から5分が経過してタイマーがカウントアップすると、マイクロコンピュータ54はステップS4からステップS8に進み、サーミスタTH4が検出するブラインの戻り温度が最高値Tmax以上か否か判断する。
【0064】
各コールドプレート16・・と熱交換して戻ってきたブラインの温度がTmax以上の温度に上昇している場合、マイクロコンピュータ54はステップS12に進んで前述同様にクロスフローファン14とポンプ15の最高能力の運転を継続し、ステップS13でLED表示器61に異常表示を行ってステップS8に戻る。これによって、コールドプレート16が集積回路素子6を有効に冷却していない状況が考えられるので警報する。
【0065】
一方、ステップS8でブラインの戻り温度がTmaxより低い場合には、ステップS9に進んで各サーミスタTH1、TH2、TH3の検出する各コールドプレート16・・の温度をそれぞれ取り込む。そして、サーミスタTH1〜TH3の中から最も高い温度を選択してT0とする。次に、ステップS10でT0がTmax−5(即ち+75℃)以上か否か判断し、以上の場合にはステップS14に進んで前述同様にクロスフローファン14とポンプ15を最高能力で運転する。そして、ステップS8に戻る。
【0066】
ステップS10でT0がTmax−5より低い場合には、ステップS11に進んで今度はT0がTmax−40(即ち+40℃)以上か否か判断する。そして、T0がTmax−40以上、Tmax−5未満(即ち、+40℃以上+75℃未満)である場合、マイクロコンピュータ54は図13のステップS20に進む。
【0067】
ステップS20でマイクロコンピュータは今回のT0及び前回のT0と今回のT0との偏差(変化分)で求まるΔTに基づいて、予めPID(比例微分積分)又はファジー演算により計算されたデータテーブルからスイッチング電源回路SW1、SW2の出力電圧の増減値ΔVを得る。この場合のルーチンサイクルは例えば0.5秒であり、ステップS20における演算では、ケース3の外周付近の温度が+35℃以上であるときに、コールドプレート16の温度が+50℃〜+70℃の設定値となるように、ブラインの温度上昇に応じてポンプ15やクロスフローファン14の能力を上昇させ、温度低下に応じて能力を減少させる方向の計算が成される。尚、この設定値はサーバ1の稼動率に応じてコントローラ52が制御してもよく、また、手動にて任意に設定できる構造としてもよい。
【0068】
そして、マイクロコンピュータ54はステップS21で各スイッチング電源回路SW1、SW2に出力する電圧信号Vnewを現在の電圧信号+上記ΔVとすると共に、ステップS22で電圧信号Vnewが下限のDC+8Vと上限の+12Vの範囲を超えないように電圧信号を補正し、リレー58を通電する。これにより、ポンプ15とクロスフローファン14は調整された能力で運転されることになる。
【0069】
尚、マイクロコンピュータ54はステップS24で前述同様にフォトカプラPH1とPH2のフォトトランジスタがONしているか否か判断し、スイッチング電源回路SW1やSW2から出力が発生しておらず、フォトカプラPH1やPH2の発光ダイオードは発光せず、各フォトトランジスタがOFFしている場合には、ステップS25で前述同様にLED表示器61に異常表示を行うことで警報を出力する。各スイッチング電源回路SW1、SW2が正常であればステップS8に戻る。
【0070】
他方、ステップS11でT0がTmax−40(即ち+40℃)より低い場合、マイクロコンピュータ54は図14のステップS15に進み、モードスイッチ57がONされているか否か判断する。今、モードスイッチ57がONされているものとすると、マイクロコンピュータ54はステップS15からステップS17に進んでスイッチング電源回路SW1にDC+8Vの電圧信号を出力し、スイッチング電源回路SW2には0Vの電圧信号を出力してリレー58を通電する。
【0071】
これにより、ポンプ15は最低能力で運転され、ブライン冷却装置10のブライン循環路内に最低限のブライン循環を確保しつつ、クロスフローファン14は停止して通風は中断する。これによって、ブラインの戻り温度が+40℃より低い場合、モードスイッチ57がONされていれば、マイクロコンピュータ54はブライン冷却装置10による集積回路素子6の最低限の冷却を維持する。尚、ステップS18では同様にフォトカプラPH1のフォトトランジスタによりスイッチング電源回路SW1の出力が発生しているか否か判断し、発生していない場合には同様にLED表示器61にて異常表示を行う。そして、何れの場合にもステップS8に戻る。
【0072】
一方、モードスイッチ57がOFFされている場合、マイクロコンピュータ54はステップS15からステップS16に進んでスイッチング電源回路SW1及びSW2に0Vの電圧信号を出力し、リレー58を非通電としてステップS8に戻る。即ち、ブラインの戻り温度が+40℃より低い場合、モードスイッチ57がOFFされている場合には、マイクロコンピュータ54はブライン冷却装置10による集積回路素子6の冷却を停止する。
【0073】
次に図15、図16のフローチャートはマイクロコンピュータ54による制御の他の実施例を示している。サーバラック2に設けられたコントローラ52は各サーバ1・・とのデータ通信により、それぞれに設けられた集積回路素子6・・の稼動率を計算している。この稼動率から集積回路素子6の温度上昇は把握できるが、各稼動率はマイクロコンピュータ54に送信されている。この場合のフローチャートはこの稼動率を使用して制御を行うものである。
【0074】
即ち、電源が投入されると、マイクロコンピュータ54には図15のステップS31で前述同様のパワーONリセット信号が入力される。次に、マイクロコンピュータ54はステップS32で抵抗56にて設定されたブラインの戻り温度の最高値Tmaxを判断して記憶部(メモリ)に格納する。この場合も、Tmaxとして+80℃が設定されいちるものとする。次に、マイクロコンピュータ54はステップS33で自らの機能として有するタイマー(前述の5分タイマー)のカウントを開始する。そして、ステップS34でタイマーのカウントが5分経過したか否か判断し、経過していなければステップS35に進んでスイッチング電源回路SW1とSW2にDC+12Vを出力する旨の電圧信号をそれぞれ出力し、トランジスタ59をONしてリレー58に通電する。このリレー58の通電によって各接点58A、58Bは閉じる。
【0075】
これにより、ポンプ15のモータ15Mとクロスフローファン14のモータ14MにはそれぞれDC+12Vが給電され、前述同様に何れも最高能力で運転される。また、マイクロコンピュータ54はステップS36でフォトカプラPH1とPH2のフォトトランジスタがONしているか否か判断し、スイッチング電源回路SW1やSW2から出力が発生していてフォトカプラPH1、PH2のフォトトランジスタがONしている場合には各スイッチング電源回路SW1、SW2から出力が発生しているものと判断してステップS34に戻るが、フォトカプラPH1、PH2のフォトトランジスタがOFFしている場合には、ステップS36からステップS37に進んでLED表示器61に異常表示を行うことで警報を出力する。
【0076】
マイクロコンピュータ54は電源投入後、前記タイマーがカウントアップするまで係る最高能力によるクロスフローファン14とポンプ15の運転を継続することで、ブライン冷却装置10の冷却能力を安定させる。そして、電源投入から5分が経過してタイマーがカウントアップすると、マイクロコンピュータ54はステップS34からステップS38に進み、サーミスタTH4が検出するブラインの戻り温度が最高値Tmax以上か否か判断する。
【0077】
各コールドプレート16・・と熱交換して戻ってきたブラインの温度がTmax以上の温度に上昇している場合、マイクロコンピュータ54はステップS42に進んで前述同様にクロスフローファン14とポンプ15の最高能力の運転を継続し、ステップS43でLED表示器61に異常表示を行ってステップS38に戻る。これによって、集積回路素子6・・が異常高温度となっていることを警報する。
【0078】
一方、ステップS38でブラインの戻り温度がTmaxより低い場合には、ステップS39に進んでコントローラ52から送られてくる各集積回路素子6・・の稼動率F1、F2、F3をそれぞれ取り込む。そして、稼動率F1〜F3の中から最も高い稼動率を選択してF0とする。次に、ステップS40でF0が例えば80%以上か否か判断し、以上の場合にはステップS44に進んで前述同様にクロスフローファン14とポンプ15を最高能力で運転する。そして、ステップS38に戻る。
【0079】
ステップS40でF0が80%より低い場合には、ステップS41に進んで今度はF0が例えば40%以上か否か判断する。そして、F0が40%以上、80%未満である場合、マイクロコンピュータ54は図16のステップS50に進む。
【0080】
ステップS50でマイクロコンピュータは前回のF0と今回のF0との偏差(変化分)に基づいて、予めPID(比例微分積分)又はファジー演算により計算されたデータテーブルからスイッチング電源回路SW1、SW2の出力電圧の増減値ΔVを得る。この場合のルーチンサイクルは例えば0.5秒であり、ステップS50における演算では、ケース3外の温度が+35℃であるときに、コールドプレート16の温度が+70℃以下となるように、ブラインの温度上昇に応じてポンプ15やクロスフローファン14の能力を上昇させ、温度低下に応じて能力を減少させる方向の計算が成される。
【0081】
そして、マイクロコンピュータ54はステップS51で各スイッチング電源回路SW1、SW2に出力する電圧信号Vnewを現在の電圧信号+上記ΔVとすると共に、ステップS52で電圧信号Vnewが下限のDC+8Vと上限の+12Vの範囲を超えないように電圧信号を補正し、リレー58を通電する。これにより、ポンプ15とクロスフローファン14は調整された能力で運転されることになる。係る制御により、集積回路素子6の急激な発熱に対しても迅速に冷却能力を増大させ、素子の損傷発生を未然に回避することができるようになる。
【0082】
尚、マイクロコンピュータ54はステップS54で前述同様にフォトカプラPH1とPH2のフォトトランジスタがONしているか否か判断し、スイッチング電源回路SW1やSW2から出力が発生しておらず、フォトカプラPH1やPH2の発光ダイオードは発光せず、各フォトトランジスタがOFFしている場合には、ステップS55で前述同様にLED表示器61に異常表示を行うことで警報を出力する。各スイッチング電源回路SW1、SW2が正常であればステップS38に戻る。
【0083】
他方、ステップS41でF0が40%より低い場合、マイクロコンピュータ54は図14のステップS15に進み、以後同様の制御を実行する。尚、図14における制御は前述同様であるので説明を省略する。このように集積回路素子6・・の稼動率によってもブライン冷却装置10の制御が可能となる。
【0084】
ここで、マイクロコンピュータ54は検知センサ51がブラインを検知すると、それに応答してLED表示器61に異常表示を行って警報を出力する。同時にスイッチング電源回路SW1に0Vの電圧信号を出力してポンプ15を停止させる。これによって、ブラインの漏洩量を最小限に抑える。尚、スイッチング電源回路SW2には例えば最大の+12Vの電圧信号を出力して最大能力でケース3内に送風し、ケース3内の冷却を確保する。
【0085】
このように、熱交換器11の配管13の出入口13A、13Bや各配管46、47、48、23、リザーブタンク26、ポンプ15などの接続部分でブラインが漏洩し、漏出したブラインがケース3の底面3Bの低位部49内の前部に溜まって検知センサ51により検知されると、LED表示器61にて警報が出力されるので、使用者は係るブラインの漏洩故障に対して迅速にメンテナンスできるようになる。また、ポンプ15も停止されるので、ブラインの強制的な漏出は停止する。また、前述の如く熱交換器11の出口13Aはコールドプレート16より高い位置にあるので、出口13A部分で漏出が生じた場合にはポンプ15の停止により熱交換器11内のブラインはその内部に留まることになる。従って、熱交換器11からのブラインの漏出量は最小限に抑えられる。
【0086】
次に、図17及び図18はクロスフローファン14の配置に関するサーバ1の他の実施例の構造を示している。尚、各図において図4、図5と同一符号は同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合、ケース3の後面3Cに開口67が形成されており、この開口67の内方に対応してクロスフローファン14のファンケーシング39が配置されている。これにより、クロスフローファン14は開口67近傍に設けられる。
【0087】
この場合のファンケーシング39はクロスフローファン14から前方の熱交換器11につながる風路を構成するためのもので、ファンケーシング39の開口33はケース3の開口67から上方に指向しながら外部に臨むと共に、当該開口33には同様の塵埃除去用のフィルタ34が取り付けられている。
【0088】
クロスフローファン14が運転されると、前方のケース3内の回路基板5周辺の空気を吸引する。これにより、前面3Aの開口30や前述の側面3D、3Dの通気口44・・・から空気が吸引され、熱交換器11などの熱交換した後、クロスフローファン14により開口33(開口67)から外部に吐出される。これによって、前述同様に集積回路素子6・・を冷却するブライン冷却装置10の熱交換器11やコールドプレート16・・などを空冷できるようになる。
【0089】
このときファンケーシング39の開口33の下縁に湾曲した開口角度調整板36が取り付けられている。この場合も開口角度調整板36は、開口33内の下部に設けられた係止板37に前後に所定間隔で突設されたリブ37A・・に係脱自在とされており、前後に移動させて係合するリブ37Aの位置を変更することにより、開口33の下縁から突出する量を三段階で変更可能とされている。これにより、開口33の上向きの角度は例えば水平から15°、30°、45°などの三段階で変更可能とされている。
【0090】
前述の如くこの種サーバラック2が設置されるオフィスでは、空調用の空気が床面から吹き出される。そして、サーバ1は前述の如くサーバラック2に複数段取り付けられるが、上方のサーバ1では開口33の上向きの角度を浅くし(より水平に近い)、下方のサーバ1では開口33の上向きの角度を深くする(より上方に向ける)。これにより、容易にケース3内の空気を外部に吐出することができるようになり、集積回路素子6・・の冷却効率を一層向上させることができるようになる。
【0091】
次に、図19はコールドプレート16に放熱フィン68を取り付けた例を示している。この図においても図9、図10と同一符号は同一のものとする。但し、この場合コールドプレート16はソケット7との間に集積回路素子6を挟み込んだ状態で、弾性金属バネ板から成るクリップ69によりソケット7に着脱可能に固定されている。
【0092】
そして、この場合のコールドプレート16の蓋部材18の上面、即ち、集積回路素子6が当接する下面とは相反する側の面には複数のアルミニウム製放熱フィン68・・が取り付けられている。このとき、放熱フィン68にはクリップ69が挿入できる切欠68Aが形成されている。更にこの放熱フィン68・・・の上面にはコールドプレート16用の送風装置71が取り付けられている。この送風装置71は厚さ寸法の小さい遠心送風型のターボファンから構成されており、下方の放熱フィン68・・・側から空気を吸引し、側面の吐出口72から吐出する。
【0093】
係る構成によればブラインによる冷却に加えて、放熱フィン68からの熱の放散と送風装置71による強制通風でコールドプレート16は強力に冷却されるようになり、集積回路素子6の冷却を迅速且つ的確に達成することができるようになる。また、送風装置71は遠心送風型のファンであるので、高さ寸法の拡大を最小限として小型化を図ることが可能となる。
【0094】
尚、実施例で示した各数値はそれに限定されるものではなく、集積回路素子の能力は数量などに応じて適宜設定するものとする。また、実施例ではマイクロコンピュータ54によりブラインの戻り温度と各コールドプレート16・・の温度や各集積回路素子6・・の稼動率に基づいてポンプ15及びクロスフローファン14の運転を能力制御したが、それに限らず、ポンプ15は常時運転し、クロスフローファン14のみの能力制御を行ったり、或いは、クロスフローファン14を常時運転してポンプ15の能力制御を行う方式でもよい。
【0095】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項1の発明によれば、単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、クロスフローファンは、ケースの開口の近傍に設けられ、開口から吸い込んだ空気を熱交換器の長手方向に沿ってライン状に供給するので、クロスフローファンにより開口からケース内に吸い込まれた空気を効率的に熱交換器の長手方向全面に吹き付けることができるようになり、熱交換器における熱交換効率を向上させることができるようになる。
【0096】
これにより、熱交換器におけるブライン流と通風空気との熱交換効率も向上し、当該ブラインによる集積回路素子の冷却効率を向上させることができるようになり、迅速且つ効率的に集積回路素子を冷却することができるようになる。
【0097】
また、ファンケーシングは開口を下方に向けて下方から空気を吸い込むように構成したので、ケースの開口の下方から外部の空気(又は冷却された空気)をケース内に吸い込むことができるようになる。
【0098】
更に、格別な装置により、ケースの下方から空気(又は冷却された空気)の供給が行われる場合には、容易に空気をケース内に取り込むことができるようになり、集積回路素子の冷却効率を一層向上させることができるようになる。
【0099】
特に、ファンケーシングの開口の向く角度を可変可能に構成したので、例えば係る電子装置が上下に複数段積載されて設置された場合であっても、各段のファンケーシングの開口角度を変更調整することにより、各電子装置のケース内に円滑に空気を流通させることができるようになる。
【0100】
請求項3の発明によれば、単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、熱交換器からコールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、ブラインを貯溜するリザーブタンク及びブラインを循環させるポンプと、コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、クロスフローファンは、ケースの開口の近傍に設けられ、熱交換器で加熱された空気を開口から吐出するので、ケース内の熱交換器などに加熱された空気を効率的に排出することができるようになる。
【0101】
これにより、熱交換器における熱交換と集積回路素子の冷却効率を向上させることができるようになり、迅速且つ効率的に集積回路素子を冷却することができるようになる。
【0102】
また、ファンケーシングは開口を上方に向けて上方へ空気を吐出するように構成したので、ケース内にて加熱された温度の高い空気を効率的に外部に拡散させることができるようになる。更に、格別な装置により、ケースの下方から空気の供給が行われる場合には、容易にケース内の空気を外部に吐出することができるようになり、集積回路素子の冷却効率を一層向上させることができるようになる。
【0103】
特に、ファンケーシングの開口の向く角度を可変可能に構成したので、例えば係る電子装置が上下に複数段積載されて設置された場合であっても、各段のファンケーシングの開口角度を変更調整することにより、各電子装置のケース内に円滑に空気を流通させることができるようになる。
【0104】
請求項3の発明によれば上記各発明に加えて、ケースの外周付近の温度が+35℃以上の際に、コールドプレートの温度が+70℃以下になるように少なくともクロスフローファン又はポンプの何れか一方を制御する制御部を備えるので、コールドプレートによる集積回路素子の冷却能力を、クロスフローファン又はポンプによって制御することができるようになる。これにより、集積回路素子の急激な発熱に対しても迅速に冷却能力を増大させ、素子の損傷発生を未然に回避することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した電子装置の実施例としてのサーバが積載されたサーバラックの正面図である。
【図2】 本発明の電子装置の実施例としてのサーバの斜視図である。
【図3】 図2のサーバのケースの上面カバーを取り外した状態の斜視図である。
【図4】 図3のサーバの平面断面図である。
【図5】 図2のサーバ前部の縦断側面図である。
【図6】 図2のサーバのケース側面の通気口部分の拡大図である。
【図7】 図3のサーバの縦断背面図である。
【図8】 図3のサーバの縦断側面図である。
【図9】 図3のサーバの回路基板に取り付けられた集積回路素子とコールドプレートの側面図である。
【図10】 図9のコールドプレートの分解斜視図である。
【図11】 図3のサーバのブライン冷却装置の電気回路図である。
【図12】 図11に示したマイクロコンピュータの制御動作を説明するフローチャートである。
【図13】 図11に示したマイクロコンピュータの制御動作を説明するもう一つのフローチャートである。
【図14】 図11に示したマイクロコンピュータの制御動作を説明するもう一つのフローチャートである。
【図15】 図11に示したマイクロコンピュータの他の実施例の制御動作を説明するフローチャートである。
【図16】 図15に示したマイクロコンピュータの他の実施例の制御動作を説明するもう一つのフローチャートである。
【図17】 本発明の電子装置の他の実施例のサーバの平断面図である。
【図18】 図17のサーバ後部の縦断側面図である。
【図19】 本発明の電子装置の他の実施例のサーバのコールドプレートと集積回路素子の斜視図である。
【符号の説明】
1 サーバ(電子装置)
2 サーバラック
3 ケース
5 回路基板
6 集積回路素子
10 ブライン冷却装置
11 熱交換器
12 プレート
13、23、46、48 配管
13A 出口
13B 入口
14 クロスフローファン
15 ポンプ
16 コールドプレート
17 ベース部材
18 蓋部材
26 リザーブタンク
30 開口
36 開口角度調整板
39 ファンケーシング
41 風路部材
44 通気口
49 低位部
51 検知センサ
53 シート材
54 マイクロコンピュータ
61 LED表示器
68 放熱フィン
71 送風装置
SW1、SW2 スイッチング電源回路
TH1〜TH4 サーミスタ
Claims (3)
- 単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、
前記各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、
このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、
前記ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから前記熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、
前記熱交換器から前記コールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、前記ブラインを貯溜するリザーブタンク及び前記ブラインを循環させるポンプと、
前記コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、
前記クロスフローファンは、前記ケースの開口の近傍に設けられ、前記開口から吸い込んだ空気を前記熱交換器の長手方向に沿ってライン状に供給すると共に、前記ファンケーシングは開口を下方に向けて下方から空気を吸い込むように構成され、且つ、当該ファンケーシングの開口の向く角度は可変可能に構成されていることを特徴とする電子装置。 - 単一のケース内に発熱対策を必要とする複数の集積回路素子が実装された回路基板を収納する電子装置において、
前記各集積回路素子から熱移動が可能にこの集積回路素子に取り付けられるコールドプレートと、
このコールドプレートで加熱されたブラインが循環し、このブラインを冷却する熱交換器と、
前記ケースの一面の開口に設けられたクロスフローファンから前記熱交換器へつながる風路を構成するファンケーシングと、
前記熱交換器から前記コールドプレートへ向くブラインの流れ中に順に設けられ、前記ブラインを貯溜するリザーブタンク及び前記ブラインを循環させるポンプと、
前記コールドプレート中に構成され、少なくとも一対の往復を成す直線形状のブラインの流路とを備え、
前記クロスフローファンは、前記ケースの開口の近傍に設けられ、前記熱交換器で加熱された空気を前記開口から吐出すると共に、前記ファンケーシングは開口を上方に向けて上方に空気を吐出するように構成され、且つ、当該ファンケーシングの開口の向く角度は可変可能に構成されていることを特徴とする電子装置。 - 前記ケースの外周付近の温度が+35℃以上の際に、前記コールドプレートの温度が+70℃以下になるように少なくとも前記クロスフローファン又は前記ポンプの何れか一方を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2の電子装置。
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