JP5209428B2 - Electronics - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device.
近年、急速に需要が高まりつつあるブレードサーバにおいては、更なる情報処理能力の向上と、省スペース化が求められている。ここで、ブレードサーバとは、ブレードと呼ばれる抜き差し可能なサーバを複数搭載可能な筐体内に搭載した形態のサーバコンピュータである。 In recent years, blade servers, for which demand is rapidly increasing, are required to further improve information processing capability and save space. Here, the blade server is a server computer having a form in which a plurality of servers that can be inserted and removed, called blades, are mounted in a housing.
情報処理能力は、CPU単体の性能がアップし、年々飛躍的に向上している。また、1枚のブレードに搭載するCPUの数を増やすことにより、ブレード1枚あたりの情報処理能力向上も図られている。さらに、ブレードの厚さを薄くすることで、ラック1台あたりの搭載できるブレードの数を増加させている。CPUの高性能化に伴う発熱量の増加と、ブレードの薄型化によって、ブレードサーバの発熱密度は飛躍的に上昇している。 The information processing capability has improved dramatically year by year as the performance of a single CPU has increased. In addition, by increasing the number of CPUs mounted on one blade, information processing capability per blade is improved. Further, by reducing the thickness of the blades, the number of blades that can be mounted per rack is increased. The heat generation density of the blade server has increased dramatically due to the increase in the amount of heat generated with the high performance of the CPU and the thinning of the blade.
そこで、ブレードサーバに熱が蓄積されるのを防止するため、ブレードサーバの冷却効率の向上が望まれている。 Therefore, in order to prevent heat from being accumulated in the blade server, it is desired to improve the cooling efficiency of the blade server.
一方、ブレードサーバは、冗長設計及び稼動時保守によって高い信頼性を実現している。 On the other hand, blade servers achieve high reliability through redundant design and maintenance during operation.
冗長設計とは、ブレードサーバの構成を、同じ機能を担う装置を本来必要な数より多く搭載し、故障した装置があっても同じ機能を担う他の装置がカバーできるように設計することである。 Redundant design means that the blade server configuration is designed so that more devices with the same function are installed than necessary and other devices with the same function can be covered even if there is a failed device. .
また、稼動時保守とは、ブレードサーバ内の装置が故障した場合の保守作業を、ブレードサーバの電源を落とさずにすることにより、サーバの稼動効率を下げないようにすることである。稼動時保守の実現のために、ブレードサーバの稼動中に、ブレードや、電源ユニット、ファンユニット等のそれぞれのユニットが通電状態でラックから着脱可能であることが必要とされる。これは、活線挿抜と呼ばれ、ブレードサーバの特徴である。そのため、ブレードに搭載される冷却装置も、着脱可能であることが必要である。 Further, the maintenance during operation is to prevent the server operation efficiency from being lowered by not performing the maintenance work when the device in the blade server fails without turning off the power of the blade server. To realize maintenance during operation, it is necessary that each unit such as a blade, a power supply unit, and a fan unit be detachable from the rack while being energized during operation of the blade server. This is called hot-swapping and is a feature of the blade server. Therefore, the cooling device mounted on the blade needs to be detachable.
ここで、ブレードサーバの代表的な構成を説明すると、ブレードサーバは、ラックの中に何台かのシャーシが搭載されている。このシャーシには、ブレード、電源ユニット、ファンユニット、マネージメントモジュール及び通信用モジュールが、それぞれ複数台搭載されている。ブレード、ファンユニット及び通信用モジュールはそれぞれ、バックプレーンを介してマネージメントモジュールと接続されている。ブレードにはCPU、メモリ、チップセット、ハードディスク等の電子部品が搭載されている。 Here, a typical configuration of a blade server will be described. In the blade server, several chassis are mounted in a rack. A plurality of blades, power supply units, fan units, management modules, and communication modules are mounted on the chassis. Each of the blade, the fan unit, and the communication module is connected to the management module via a backplane. The blade is mounted with electronic components such as a CPU, a memory, a chip set, and a hard disk.
現在、主流となっているブレードサーバの冷却方法としては、シャーシに搭載されたファンユニットによりブレード内に空気を流し、各電子部品を冷却する方法である。電子部品の中でも、特に発熱量の大きなCPUには、銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で作られたヒートシンクが取り付けられている。CPUに取り付けられたヒートシンクは、CPUの発熱量の増加に伴って年々大型化してきており、また、ヒートパイプを内蔵するなどといった高性能化も図られてきている。 Currently, the mainstream cooling method for blade servers is to cool each electronic component by flowing air into the blades using a fan unit mounted on the chassis. Among electronic components, a CPU having a large calorific value is attached with a heat sink made of a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum. The heat sink attached to the CPU has become larger year by year as the amount of heat generated by the CPU has increased, and higher performance has been achieved such as the incorporation of a heat pipe.
しかしながら、CPUの発熱量の飛躍的な増加と、ブレード薄型化の中にあっては、CPUにヒートシンクを取り付けてブレード内で空気冷却するのは限界になりつつある。 However, in a dramatic increase in the amount of heat generated by the CPU and the thinning of the blade, it is becoming the limit to attach a heat sink to the CPU and cool the air in the blade.
そこで、液循環型熱輸送デバイスや相変化型熱輸送デバイスを用いて、CPUの発熱をブレード外部まで輸送して放熱する冷却システムが考えられる。この冷却システムによれば、ブレード外部の放熱手段として大型のラジエータやチラーが適用できるため、CPUの高い発熱量に対応可能である。 Therefore, a cooling system that transports heat generated by the CPU to the outside of the blade and dissipates heat using a liquid circulation heat transport device or a phase change heat transport device is conceivable. According to this cooling system, since a large-sized radiator or chiller can be applied as a heat radiating means outside the blade, it is possible to cope with a high heat generation amount of the CPU.
一方、この冷却システムにおいては、活線挿抜の実現が課題となる。その解決手段として、ブレード内の熱輸送デバイスとブレード外の熱輸送デバイスを、カプラを使用して接続する方法がある。しかしながら、この方法ではブレード内の熱輸送デバイスとブレード外熱輸送デバイスの間を、カプラを介して冷媒液が行き来するため、液漏れの危険性がある。 On the other hand, in this cooling system, realization of hot-swapping is a problem. As a solution, there is a method of connecting a heat transport device in the blade and a heat transport device outside the blade by using a coupler. However, in this method, there is a risk of liquid leakage because the refrigerant liquid moves back and forth between the heat transport device in the blade and the heat transport device outside the blade via the coupler.
液漏れを起こさないためには、ブレード内とブレード外の熱輸送デバイスが完全に閉じていることが望ましい。その場合、ブレード内の熱輸送デバイスと、ブレード外の熱輸送デバイスを、熱抵抗が小さい状態で接続するための熱コネクタが必要である。また、電気コネクタにおいては大電流が流れており、電気コネクタにおける電圧降下の低減が望まれる。 In order to prevent liquid leakage, it is desirable that the heat transport device inside and outside the blade is completely closed. In that case, a thermal connector for connecting the heat transport device in the blade and the heat transport device outside the blade in a state where the thermal resistance is low is required. In addition, a large current flows in the electrical connector, and it is desired to reduce the voltage drop in the electrical connector.
以下に、熱コネクタ及び電気コネクタに関する公知技術を挙げる。 The following are known techniques relating to thermal connectors and electrical connectors.
特許文献1には、図16に示すように電子部品を内蔵したモジュール721が複数個装着されたブロック720を格子状のシャーシ710に挿入する形式の電子機器が開示されている。この電子機器は、上記ブロック720の放熱板730を薄肉材で形成すると共に、上記ブロック720の挿抜によるピストン735の移動で該放熱板730を膨らませることにより、放熱板730とシャーシ壁面711とを密着させて放熱効率を向上させるものである。
特許文献2には、冷媒循環を行わないときに冷媒に圧力が掛かっていないときでも、冷却板とモジュールとを密着させるために、冷却板の断面を内部圧力が無付加状態で実装隙間より広い幅の形状にすることで、冷却板の弾性により冷却板とモジュールを密着させる技術が開示されている。 In Patent Document 2, even when the refrigerant is not circulated and no pressure is applied to the refrigerant, the cross section of the cooling plate is wider than the mounting gap with no internal pressure added in order to bring the cooling plate and the module into close contact with each other. A technique is disclosed in which the cooling plate and the module are brought into close contact with each other by the elasticity of the cooling plate by making the width shape.
特許文献3には、発熱装置につける放熱板に直接変形部を設計し、放熱板を基盤にネジ止めする際、発熱部品に及ぼす圧力を放熱板の変形部が吸収する技術が開示されている。 Patent Document 3 discloses a technique in which a deformable portion is directly designed on a heat sink attached to a heat generating device, and when the heat sink is screwed to a base, the deformed portion of the heat sink absorbs pressure exerted on the heat generating component. .
特許文献4には、二つのバルーンにより基盤を挟み込む構造の電気コネクタが開示されている。 Patent Document 4 discloses an electrical connector having a structure in which a base is sandwiched between two balloons.
特許文献1は、上述したように電子部品を内蔵したモジュール721が複数個装着されたブロック720を格子状のシャーシ710に挿入する形式の電子機器において、上記ブロック720の放熱板730を薄肉材で形成すると共に、上記ブロック720の挿抜によるピストン735の移動で該放熱板730を膨らませることにより、放熱板730とシャーシ壁面711を密着させて放熱効率を向上させる技術である。
この特許文献1には、ブロック720をシャーシ710に挿入した後にプラグをねじ込んで放熱板730を膨らませる手段(図示していない)、及びブロック720をシャーシ710に挿入する際にピストン735を挿入する手段が開示されている。しかしながら、前者の手段においては、ブロック720の挿入後にプラグをねじ込む作業が必要となり、作業が煩雑である。後者の方法においては、放熱板730を膨らませながらブロック720を挿入するために、放熱板730を十分な圧力で膨らませようとすると、放熱板730とシャーシ壁面711との間に大きな摩擦力が働き、上記ブロック720の挿入が困難となる。
In this
特許文献2は、冷媒循環を行わないときに冷媒に圧力が掛かっていないときでも、冷却板とモジュールとを密着させるために、冷却板の断面を内部圧力が無付加状態で実装隙間より広い幅の形状にすることで、冷却板の弾性により冷却板とモジュールとを密着させる技術が開示されている。しかしながら、具体的なモジュールの挿抜方法については言及されておらず、容易にモジュールが挿抜できる方法が必要である。 Patent Document 2 discloses that the cross section of the cooling plate is wider than the mounting gap with no internal pressure added in order to bring the cooling plate and the module into close contact with each other even when no pressure is applied to the refrigerant when the refrigerant is not circulated. A technique for bringing the cooling plate and the module into close contact with each other by the elasticity of the cooling plate is disclosed. However, a specific method for inserting and removing the module is not mentioned, and a method by which the module can be easily inserted and removed is necessary.
特許文献3には、発熱装置につける放熱板に直接変形部を設計し、放熱板を基盤にネジ止めする際、発熱部品に及ぼす圧力を放熱板の変形部で吸収する技術が開示されている。しかし、この技術においては、熱的に接続するためにネジ止めする必要があり、簡単な作業で活線挿抜を行う必要のあるブレードサーバに用いることは困難であると考えられる。 Patent Document 3 discloses a technique in which a deformable portion is designed directly on a heat sink attached to a heat generating device, and when the heat sink is screwed to the base, the pressure exerted on the heat generating component is absorbed by the deformable portion of the heat sink. . However, this technique needs to be screwed for thermal connection, and it is considered difficult to use for a blade server that requires hot insertion / removal with a simple operation.
特許文献4には、二つのバルーンにより基盤を挟み込む構造の電気コネクタが開示されている。しかし、特許文献4には、上記電気コネクタを簡単な作業で接続し得る方法については言及されておらず、一度の作業で上記電気コネクタを接続する方法が必要となる。 Patent Document 4 discloses an electrical connector having a structure in which a base is sandwiched between two balloons. However, Patent Document 4 does not mention a method for connecting the electrical connector with a simple operation, and requires a method for connecting the electrical connector with a single operation.
本発明の目的は、サーバフレームへのブレードの接続が容易で、サーマルコネクタにおける伝熱抵抗が小さく、かつ、電気的な接触抵抗が小さい電気コネクタを備えた電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic apparatus including an electrical connector that is easy to connect a blade to a server frame, has a small heat transfer resistance in a thermal connector, and has a small electrical contact resistance.
本発明の電子機器は、発熱素子を搭載したブレードと、このブレードの挿入により電気的に接続するサーバフレームと、前記発熱素子の熱を吸収して前記サーバフレームの外部に放熱するための冷却装置とを備えた電子機器において、前記冷却装置が、前記ブレードに固定された第一の冷却手段、前記サーバフレームに固定された第二の冷却手段、及び前記第一の冷却手段と前記第二の冷却手段とを熱的に接続するためのサーマルコネクタを含み、前記第一の冷却手段が、第一の吸熱部と第一の放熱部とを含み、前記第二の冷却手段が、第二の吸熱部と第二の放熱部とを含み、前記サーマルコネクタが、前記サーバフレームへの前記ブレードの挿抜に連動して膨張・収縮する柔軟部材を有し、かつ前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部とを熱的に接続可能としたことを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes a blade on which a heating element is mounted, a server frame that is electrically connected by inserting the blade, and a cooling device that absorbs heat from the heating element and dissipates the heat to the outside of the server frame. In the electronic apparatus, the cooling device includes a first cooling means fixed to the blade, a second cooling means fixed to the server frame, and the first cooling means and the second cooling means. A thermal connector for thermally connecting to the cooling means, wherein the first cooling means includes a first heat absorbing portion and a first heat radiating portion, and the second cooling means is a second A thermal absorption part and a second heat radiation part, wherein the thermal connector has a flexible member that expands and contracts in conjunction with insertion and removal of the blade from the server frame, and the first heat radiation part and the first heat radiation part Heat the second endotherm Characterized by being connectable to.
本発明によれば、サーバフレームへのブレードの接続が容易で、サーマルコネクタにおける伝熱抵抗が小さく、かつ、電気的な接触抵抗が小さい電気コネクタを備えた電子機器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic device provided with the electrical connector with which the connection of the braid | blade to a server frame is easy, heat transfer resistance in a thermal connector is small, and electrical contact resistance is small can be provided.
また、本発明によれば、第一の放熱部と第二の吸熱部との位置合わせから圧接までを、ブレードを筐体に装着する際の一動作で完結させることができる。 Further, according to the present invention, from the alignment of the first heat radiating portion and the second heat absorbing portion to the pressure contact can be completed by one operation when the blade is mounted on the casing.
ブレードサーバは、発熱素子となるCPU(Central Processoing Unit)、メモリ、ハードディスク等の装置を実装したブレード(刀状のユニット)が、電源ユニット、ファンユニット、マネージメントモジュール等を搭載したラックに搭載したものである。 A blade server is a blade (sword-shaped unit) on which devices such as a CPU (Central Processing Unit), memory, and hard disk, which are heating elements, are mounted in a rack equipped with a power supply unit, fan unit, management module, etc. It is.
発明者は、CPUの熱をブレードの外に取り出すヒートパイプと、ヒートパイプで取り出した熱を、更にラック外へ排出する放熱装置との間の熱接続器(サーマルコネクタとも呼ぶ)及び電気コネクタの接続について種々検討を行ってきた。その結果、以下に述べる構成を有する電子機器を得た。 The inventor has a heat pipe (also referred to as a thermal connector) and an electric connector between a heat pipe that takes heat of the CPU out of the blade and a heat radiating device that discharges the heat taken out of the heat pipe to the outside of the rack. Various studies have been made on connections. As a result, an electronic device having the following configuration was obtained.
本発明は、発熱素子を搭載したブレードと、このブレードの挿入による電気的な接続を許容するサーバフレームと、吸熱部で前記発熱素子の熱を受容して内部の液体(冷媒)が蒸発し、放熱部で気化した冷媒が凝縮することにより配管内を冷媒が循環する(冷媒の相変化を利用する)冷却装置を備えた電子機器において、前記冷却装置の放熱部を前記ブレードの挿抜方向に延出させた第一の放熱部と、前記サーバフレームに取り付けられた第二の放熱部とを有し、前記第一の放熱部と前記第二の放熱部との熱的な接続に前記ブレードの挿抜(挿入・抜去)に連動して膨縮(膨張・収縮)する柔軟部材を用いた構成を有する。ここで、ブレードは、挿入・抜去が自在である。これを挿抜自在であるという。ブレードを挿入するとは、ブレードをサーバフレームに差し込んで電気的に接続させることをいい、ブレードを抜去するとは、ブレードをサーバフレームから引き抜いて電気的な接続を断つことをいう。 In the present invention, a blade on which a heating element is mounted, a server frame that allows electrical connection by insertion of the blade, and heat in the heat-receiving element are received by the heat-absorbing portion, and an internal liquid (refrigerant) evaporates, In an electronic device including a cooling device that circulates in the piping (using the phase change of the refrigerant) by condensing the refrigerant vaporized in the heat radiating portion, the heat radiating portion of the cooling device is extended in the insertion / extraction direction of the blade. A first heat dissipating part and a second heat dissipating part attached to the server frame, and the blade is connected to the thermal connection between the first heat dissipating part and the second heat dissipating part. It has a configuration using a flexible member that expands and contracts (expands / contracts) in conjunction with insertion / extraction (insertion / extraction). Here, the blade can be freely inserted and removed. This is said to be freely insertable. Inserting the blade means that the blade is inserted into the server frame to be electrically connected, and removing the blade means that the blade is pulled out from the server frame to disconnect the electrical connection.
また、本発明の電子機器は、前記柔軟部材がシリンダを備え、このシリンダに挿入されるピストンを前記サーバフレームに取り付けてなり、前記ブレードを挿入することによって前記ピストンが前記シリンダ内の流体を前記柔軟部材の内部に押し込む構成を有する。 In the electronic device of the present invention, the flexible member includes a cylinder, and a piston to be inserted into the cylinder is attached to the server frame. By inserting the blade, the piston causes the fluid in the cylinder to flow. It has the structure pushed into the inside of a flexible member.
また、本発明の電子機器は、前記柔軟部材はケースに取り付けられ、このケース内に前記第一の放熱部が挿入されることによって前記柔軟部材が膨らみ、前記第一の放熱部材と前記第二の放熱部材とが圧着(圧接ともいう)する構成を有する。 In the electronic device according to the present invention, the flexible member is attached to a case, and the flexible member is expanded by inserting the first heat radiating portion into the case. The heat dissipating member is pressure-bonded (also referred to as pressure contact).
また、本発明の電子機器は、前記ケース内の前記第一の放熱部と前記柔軟部材との間に熱伝導部材を介在させた構成を有する。 Moreover, the electronic device of this invention has the structure which interposed the heat conduction member between the said 1st thermal radiation part in the said case, and the said flexible member.
また、本発明の電子機器は、前記第一の放熱部が前記ケース内に挿入されるべき隙間を保持するための弾性体を前記ケースの中に設けた構成を有する。 Moreover, the electronic device of the present invention has a configuration in which an elastic body for holding a gap in which the first heat radiating portion is to be inserted into the case is provided in the case.
以下、図を用いて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による実施例を示すブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子機器の概念斜視図である。なお、図1は、説明を分かりやすくするために電子機器の一部を透視して示している。 FIG. 1 is a conceptual perspective view of a rack mount type electronic device on which a blade server or the like according to an embodiment of the present invention is mounted. Note that FIG. 1 is a perspective view of a part of the electronic device for easy understanding.
図1において、ラックマウントキャビネット101は、筐体103及び蓋体105を含み、IEC(International Electrical Commission)規格/EIA(The Electrical Industries Association)規格等の特定の規格に基づく形状で形成された複数の棚107を有している。複数の棚107には、個々の機能を持ったブレードサーバ109を選択して自由な配置で搭載できることから、システム構成の柔軟性と拡張性とを併せ持つものである。
In FIG. 1, a
図2は、本発明による実施例を示すブレードサーバの構成を説明する概略斜視図である。 FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a blade server showing an embodiment according to the present invention.
図2において、ブレードサーバ109は、サーバフレーム113内にCPU201を搭載した複数のCPUブレード200、複数のCPUブレード200を接続するバックプレーン115、並びに、図2には示していないが、電源モジュール、スイッチモジュール、マネージメントモジュール等を搭載している。
In FIG. 2, the
CPUブレード200は、ブレードサーバ109の運用時において保守等のために、サーバフレーム113に対し、それぞれ矢印に示す方向への挿入91/抜去93が行われる場合がある。ブレードサーバ109が稼動時であっても、ブレードサーバ109に搭載されたCPUブレード200のうち、任意のものの着脱を行うことが可能な点(活線挿抜)がブレードサーバ109の特徴である。
The
電子機器の高性能化及び高機能化によって、図1のラックマウントキャビネット101に搭載される個々のブレードサーバ109も多くなる状況に対応して、ブレードサーバ109が搭載されるラックマウントキャビネット101における棚107の数量の増大を図るためにも、ラックマウントキャビネット101に搭載される個々のブレードサーバ109の小形化及び冷却装置の省スペース化が望まれている。
Corresponding to the situation in which the number of
一方、電子機器に搭載されるCPU201等の半導体デバイスは、高性能化に伴って発熱量も増大している。また、作業内容によって発熱量も大きく変動する状況にあって、効率の良い冷却手法の実現が要求されている。
On the other hand, the amount of heat generated by semiconductor devices such as the
このような特徴を持つブレードサーバ109に対応するための冷却装置111を、図3の概要図を用いて説明する。
A
図3は本実施例におけるブレードサーバの概略断面図である。 FIG. 3 is a schematic sectional view of the blade server in the present embodiment.
図3において、冷却装置111は、第一の冷却手段300、第二の冷却手段400及び第一の冷却手段300と第二の冷却手段400とを熱的に接続するサーマルコネクタ500を含む構成となっている。
In FIG. 3, the
第一の冷却手段300は、第一の吸熱部301、配管302及び第一の放熱部303を含む。また、第二の冷却手段400は、第二の吸熱部401、配管405及び第二の放熱部403を含む。
The first cooling means 300 includes a first
第一の冷却手段300は、第一の吸熱部301とCPU201とが、所定の熱抵抗より小さい状態で接続されており、CPU201の発熱をCPUブレード200の後方(図1におけるラックマウントキャビネット101の奥部)、すなわち、図3の右方向へ輸送する。
In the first cooling means 300, the first
第一の冷却手段300は、CPUブレード200内に搭載されており、CPUブレード200と一体化されて着脱される。CPUブレード200をサーバフレーム113に装着した状態において、第一の放熱部303は、バックプレーン115の背面側に配置されている。
The first cooling means 300 is mounted in the
第一の冷却手段300の内部には冷媒液が封入されており、冷媒液の相変化(蒸発・凝縮)を利用して効率的に熱を輸送する。あるいは、第一の冷却手段300内に封入された冷媒液を循環させて、効率的に熱を輸送する。ここで、相変化とは、吸熱・発熱を伴う冷媒液の蒸発・凝縮をいう。 A refrigerant liquid is sealed inside the first cooling means 300, and heat is efficiently transported using a phase change (evaporation / condensation) of the refrigerant liquid. Or the refrigerant | coolant liquid enclosed in the 1st cooling means 300 is circulated, and heat is conveyed efficiently. Here, the phase change refers to evaporation / condensation of the refrigerant liquid accompanied by endotherm and heat generation.
第二の冷却手段400は、第一の冷却手段300からサーマルコネクタ500を介して吸熱し、最終的にサーバフレーム113外へ放熱する。第二の吸熱部401はサーバフレーム113内に搭載されており、第一の放熱部303とサーマルコネクタ500を介して、熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続している。
The
第二の冷却手段400の内部には冷媒液が封入されており、配管402を介して冷媒液を循環させることによって、第二の吸熱部401から第二の放熱部403へ熱を輸送する。あるいは、第二の冷却手段400は、内部に封入された冷媒液の相変化を利用して熱を輸送しても良い。
A refrigerant liquid is sealed inside the
第二の放熱部403は、空気との熱交換を行うラジエータであり、サーバフレーム113の奥部に設置されている。あるいは、図示していないが、第二の放熱部403はサーバフレーム113の外で放熱する第三の冷却手段の吸熱部に放熱するものでもよい。また、同じく図示していないが、第二の放熱部403をサーバフレーム113の外に設置し、ラジエータまたはチラーユニット等で放熱してもよい。
The second
第一の冷却手段300及び第二の冷却手段400はそれぞれ冷媒液を内包するが、それぞれが閉じた系であるために液漏れ等の危険性がない。 Although the first cooling means 300 and the second cooling means 400 each contain a refrigerant liquid, there is no risk of liquid leakage or the like because each is a closed system.
本実施例においては、サーマルコネクタ500は、第一の放熱部303と第二の吸熱部401とを熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続し、かつ第一の放熱部303を第二の吸熱部401から着脱可能にする構造である。
In the present embodiment, the
本実施例においては、サーマルコネクタ500がバックプレーン115の背面側に配置されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、サーマルコネクタ500がバックプレーン115の前面側に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the
次に、本実施例におけるサーマルコネクタ500の詳細な構造について、図4〜図9を用いて説明する。
Next, the detailed structure of the
図4は、サーマルコネクタを組み立てた状態を示す斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the thermal connector is assembled.
図5は、サーマルコネクタを分解した状態を示す斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the thermal connector is disassembled.
図4、図5において、ケース503の中で第二の吸熱部401と第一の放熱部303とが熱伝導シート305(熱伝導部材とも呼ぶ)を介して圧接されることにより、熱的に良好に接続される。熱伝導シート305は、第一の放熱部303に貼付されている。第二の吸熱部401、バルーン531及びシリンダ533は、ケース503に固定されている。バルーン531は、シリンダ533に連通しており、シリンダ533にはピストン535が挿入される。バルーン531及びシリンダ533内には、液体543(図6に示す)が封入されている。この液体543(図6に示す)は、例えば、オイルである。この液体543は、バルーン531及びシリンダ533の内部に保持され、バルーン531とシリンダ533との間を流動可能となっている。
4 and 5, in the
バルーン531は、例えば、薄い金属板を重ねて辺の部分を溶接した構造を有し、シリンダ533と連通するためのチューブ532を備えている。第二の吸熱部401には、CPUブレード200の挿抜方向に沿って板ばね407(弾性体とも呼ぶ)が付設してあり、第二の吸熱部401とケース503との間に一定の隙間を維持するようになっている。バルーン531は、柔軟部材と呼んでもよい。
The
ピストン535は、シリンダ533に対して摺動する。このとき、シリンダ533内部の液体543(図6に示す)の漏洩・気化を防ぐため、シリンダ533とピストン535との間にOリング541(図7、図8に示す)等のシール機構を設けることが望ましい。ピストン535は、ばね537を介してレール支持部材591に取り付けられている。CPUブレード200をサーバフレーム113に挿抜する際には、ケース503がバックプレーン115より前側に移動することはなく、ピストン535がシリンダ533から抜けることはない。
本実施例においては、シリンダ533をケース503に固定し、ピストン535をレール支持部材591に取り付けているが、これとは反対に、ピストン535をケース503に固定し、シリンダ533をレール支持部材591に取り付けてもよい。
In this embodiment, the
ケース503は、レール501に沿ってCPUブレード200の挿入方向91に所定の長さだけ移動するように取り付けられている。レール501は、サーバフレーム113(図2に示す)に固定されている。配管405の、ケース503とレール支持部材591との間の部位には、ばね505が取り付けられており、CPUブレード200(図2に示す)が挿入されていないとき、ケース503は、レール501上の最も前面側に位置する。
The
さらに、サーマルコネクタ500の動作について図6〜図8を用いて説明する。
Further, the operation of the
図6及び図7は、CPUブレードをサーバフレームに挿入する途中の断面図である。図8は、CPUブレードがサーバフレームに完全に挿入されているときの断面図である。なお、図6及び図7は、CPUブレード200をサーバフレーム113から抜去する途中の断面図でもある。
6 and 7 are cross-sectional views in the middle of inserting the CPU blade into the server frame. FIG. 8 is a cross-sectional view when the CPU blade is completely inserted into the server frame. 6 and 7 are cross-sectional views in the middle of removing the
図6〜図8において、まず、CPUブレード200の挿入過程について説明する。
6 to 8, first, the process of inserting the
CPUブレード200がサーバフレーム113に挿入されると、まず、第一の放熱部303が、レール501上の可動範囲の最も前面側に位置するケース503の中に挿入される。このとき、板ばね407の作用による隙間507があるため、第一の放熱部303は、第二の吸熱部401と擦れ合うことなく容易にケース503内に挿入される。第一の放熱部303の先端部がケース503の奥壁に突き当たると、第一の放熱部303及び第二の吸熱部401の挿入方向91における位置は一致する。
When the
CPUブレード200を更に挿入し続ける(押し込み続ける)と、第一の放熱部303はケース503と一体となって挿入方向91へ移動する。このとき、ケース503に固定されたシリンダ533も挿入方向91へ移動する。
When the
シリンダ533が挿入方向91へ移動すると、ばね537を介してレール支持部材591に取り付けられたピストン535が、シリンダ533内に挿入されていき、シリンダ533内の流体がバルーン531内へ流入する。バルーン531は膨張し、第二の吸熱部401を第一の放熱部303へ押し付ける。このとき、第一の放熱部303に貼付された熱伝導シート305には格子状のスリットが設けられていることが望ましい。これは、第一の放熱部303と熱伝導シート305との間、及び第二の吸熱部401と熱伝導シート305との間に空気が残存して熱伝導シート305が密着せず、伝熱抵抗となることを防止するためである。
When the
CPUブレード200がサーバフレーム113に完全に挿入されると、CPUブレード200はストッパ203(図3に示す)によりサーバフレーム113に固定される。ばね537の作用により、バルーン531内の液体543に所定の圧力が掛かるため、第二の吸熱部401及び第一の放熱部303は常に所定の圧力で押圧されている。
When the
次に、CPUブレード200の抜去過程について説明する。
Next, the process of removing the
ストッパ203(図3に示す)を外し、CPUブレード200を抜去方向93へ移動すると、ケース503がレール501に沿って抜去方向93へ移動し、ピストン535とシリンダ533との間の体積が増加する。このため、バルーン531内の液体543はシリンダ533内へ移動する。これによって、第二の吸熱部401と第一の放熱部303とを押圧していた力は除かれる。
When the stopper 203 (shown in FIG. 3) is removed and the
そして、板ばね407によって、第二の吸熱部401と第一の放熱部303との間には隙間が生じ、第一の放熱部303を容易にケース503から抜き出すことができる。ケース503は、ばね505の作用によって、レール501上の最も前面側の位置に戻る。
The
これにより、挿入と抜去とを繰返し行うことができる。 Thereby, insertion and removal can be performed repeatedly.
本発明の電子機器におけるサーマルコネクタに関する他の実施例を、図9を用いて説明する。本実施例において、第一の冷却手段300、第二の冷却手段400及びサーマルコネクタ500を含む構成を有する冷却装置は本発明の実施例1と同様であるが、プレート553を押圧方向95に変位させることによって第一の放熱部303と第二の吸熱部401とを圧接させる点に違いがある。
Another embodiment relating to the thermal connector in the electronic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the cooling device having the configuration including the first cooling means 300, the second cooling means 400, and the
図9は、本実施例におけるサーマルコネクタ500の図3のA−Aでの断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3 of the
本実施例においては、第一の放熱部303と第二の吸熱部401とをケース551とプレート553とで挟み込むことにより圧接する。ケース551は、サーバフレーム113に剛接されたケース用レール555に沿って、挿入方向91に動くことができる。
In this embodiment, the first
CPUブレード200が挿入されていないときには、ばね559の作用によって、ケース551はケース用レール上の最も前面側に位置する。プレート553は、サーバフレーム113に剛接されたプレート用レール557に沿って、挿入方向91へ動くことができる。また、プレート553は、ケース551と押圧方向95に自由度をもって取り付けられている。ケース用レール555とプレート用レール557とは平行でなく、背面側に進むほどレール間の距離が縮まるようになっている。
When the
上述の構造になっているため、ケース551が挿入方向へ動く際、プレート553も一緒に挿入方向へ動き、同時に押圧方向95へも変位する。この変位により、プレート553が第一の放熱部303及び第二の吸熱部401を押圧するようになっている。
Due to the above-described structure, when the
第一の放熱部303が第二の吸熱部401と接する面には、熱抵抗の低減のために熱伝導シート305が貼付されていることが望ましい。熱伝導シート305には、格子状のスリットが設けられていてもよい。第二の吸熱部401は、バルーン561を介してプレート553と接していることが望ましい。バルーン561内には液体が密閉されている。
It is desirable that a heat
まず、CPUブレード200の挿入過程について説明する。
First, the process of inserting the
CPUブレード200が挿入されると、まず、第一の放熱部303は、ケース用レール555上の可動範囲の最も前面側に位置するケース551の中に挿入される。このとき、図示していない板ばねの作用によって、隙間507があるために第一の放熱部303は、第二の吸熱部401と擦れ合うことなく容易にケース551内に挿入することができる。
When the
第一の放熱部303の先端部がケース551の奥壁552に突き当たると、第一の放熱部303及び第二の吸熱部401の挿入方向における位置が一致する。
When the front end portion of the first
さらに、CPUブレード200を挿入すると、第一の放熱部303はケース551と一体となって挿入方向へ移動する。ケース551が挿入方向へ移動する際、プレート553も同様にプレート用レール557に沿って挿入方向へ移動する。これに伴って、プレート553は押圧方向95へも移動し、第二の吸熱部401を第一の放熱部303に押圧する。CPUブレード200がサーバフレーム113に完全に挿入されると、CPUブレード200は図3のストッパ203によりサーバフレーム113に固定される。
Further, when the
次に、CPUブレード200の抜去過程について説明する。
Next, the process of removing the
図3に示すストッパ203を外し、CPUブレード200を抜去方向へ移動すると、ケース551、プレート553、第一の放熱部303及び第二の吸熱部401は、一体となって抜去方向93へ移動する。プレート553は抜去方向93へ移動するとき、プレート用レール557に沿って移動するため、押圧方向95の反対方向へ移動する。
When the
そのため、プレート553が第一の放熱部303と第二の吸熱部401を押圧していた力は除かれ、前述の板ばねの作用により第一の放熱部303と第二の吸熱部401の間に隙間が生じる。ケース551がケース用レール555の最も前面側まで戻り、CPUブレード200を抜去方向93へ更に移動させると、第一の放熱部303はケース551から抜ける。この際、第一の放熱部303と第二の吸熱部401の間に隙間があるため、第一の放熱部303の抜去は容易である。これにより、挿入と抜去とを繰返し行うことができる。
Therefore, the force that the
本発明の電子機器におけるサーマルコネクタに関する他の実施例を、図10〜図13を用いて説明する。本実施例においては、第一の冷却手段300、第二の冷却手段400及びサーマルコネクタ500を含む構成を有する冷却装置は、本発明の実施例1と同様であるが、プレート573を板ばね575で押し付けて、第一の放熱部303と第二の吸熱部401とを圧接させる点に違いがある。
Another embodiment relating to the thermal connector in the electronic apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the cooling device having a configuration including the first cooling means 300, the second cooling means 400, and the
図10は、本実施例におけるサーマルコネクタ500の第一の放熱部303と第二の吸熱部401とを圧接させているときの図3のB−Bでの断面図である。図11は、本実施例におけるサーマルコネクタ500の第一の放熱部303と第二の吸熱部401とを圧接させているときの図3のA−Aでの断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3 when the first
本実施例においては、第一の放熱部303と第二の吸熱部401とをケース571と板ばね575によって押されたプレート573で挟み込むことにより圧接する。第一の放熱部303が第二の吸熱部401と接する面には、熱抵抗の低減のために熱伝導シート305が貼付されていることが望ましい。熱伝導シート305には、格子状のスリットが設けられていてもよい。第二の吸熱部401はバルーン581を介してプレート573と接していることが望ましい。バルーン581内には液体582が密閉されている。
In the present embodiment, the first
次に、本実施例のサーマルコネクタ500の挿抜方法を説明する。
Next, a method for inserting / removing the
図12は、本実施例におけるサーマルコネクタ500の抜去時における図3のB−Bでの断面図である。図13は、本実施例におけるサーマルコネクタ500の抜去時における図3のA−Aでの断面図である。
12 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3 when the
CPUブレード200の抜去する際には、まず、レバー583を引く。すると、レバー583に接続されたロッド577が抜去方向93へ移動し、ロッド577に設けた突起とプレート573に設けた突起が接触し、プレート573が押圧方向95と逆向きに移動する。さらに、板ばね579の作用により、第二の吸熱部401と第一の放熱部303との間に隙間507が生じる。これにより、容易にCPUブレード200の抜去することができる。
When removing the
本発明の電子機器における他の実施例を、図14、図15を用いて説明する。 Another embodiment of the electronic device of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例は、大電流を流す際に生ずる電圧降下を低減する電気コネクタに関するものである。 The present embodiment relates to an electrical connector that reduces a voltage drop that occurs when a large current flows.
図14は、本発明による実施例を示す挿入時の電気コネクタの断面図である。図15は、本発明による実施例を示す挿入が完了した時の電気コネクタの断面図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view of the electrical connector at the time of insertion showing an embodiment according to the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view of the electrical connector when the insertion according to the embodiment of the present invention is completed.
電気コネクタの挿抜(挿入・抜去)は、上述のサーマルコネクタの挿抜と同時に行うことができるようになっている。 The electrical connector can be inserted / removed (inserted / removed) at the same time as the thermal connector is inserted / removed.
端子811は、図3に示すCPUブレード200に取り付けられている。端子811には、短絡を防ぐために絶縁体813が取り付けられている。端子831は、図3に示すバックプレーン115に取り付けられている。端子831には、短絡を防ぐために絶縁体833が取り付けられている。
The terminal 811 is attached to the
本図は、図3に示すCPUブレード200を、図3に示すサーバフレーム113に挿入した状態を示す。このとき、端子811は、ケース851に挿入されている。ケース851内には、バルーン853が設置されている。バルーン853は、シリンダ855と連通している。シリンダ855内には、液体857が入っている。液体857は、例えば、オイルである。シリンダ855には、ピストン859が挿入されており、ピストン859の出し入れにより、シリンダ855内からバルーン853内へ液体857が流動する。すなわち、ピストン859がシリンダ855内に入るとバルーン853は膨張し、逆にピストン859がシリンダ855内から出るとバルーン853は収縮する。ピストン859はケース851に固定されており、ケース851の動きによって、ピストン859をシリンダ855内へ出し入れできる。ピストン859がシリンダ855内から完全に抜け出ることはないようになっている。なお、バルーン853は、柔軟部材と呼んでもよい。
This figure shows a state in which the
端子811をケース851内に挿入する際、バルーン853は膨らんでいないため、端子811と端子831との間には隙間861がある。このため、端子811は、ケース内の端子831とバルーン853との間に容易に入れることができる。
When the terminal 811 is inserted into the
ケース851内に端子811が完全に挿入されると、ケース851が移動し、ピストン859がシリンダ855内の液体857を加圧してバルーン853を膨張させる。バルーン853が膨張することによって、端子811は端子831に押し付けられる。このとき、液体857によってバルーン853に過度の圧力が掛からないように、ばね865でシリンダ855内を適当な圧力に保つ。
When the terminal 811 is completely inserted into the
端子811を抜去する際には、まず、端子811がケース851と一体となって移動する。このとき、バルーン853は収縮し、端子811と端子831との間にはふたたび隙間861が生じる。ケース851は、ばね863により所定の位置まで移動する。端子811と端子831との間に隙間861があるため、端子811はケース851から容易に抜去できる。
When the terminal 811 is removed, first, the terminal 811 moves together with the
以上のように、本発明によれば、前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部とを所定の値より小さな熱抵抗で接続するのに十分な接触面圧力で圧接することができ、かつ、前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部との位置合わせから圧接までが、前記ブレードを前記筐体に装着する際の一動作で完結できる。 As described above, according to the present invention, the first heat radiating portion and the second heat absorbing portion can be pressed with a contact surface pressure sufficient to connect with a thermal resistance smaller than a predetermined value, And from the position alignment of said 1st heat radiating part and said 2nd heat absorption part to press contact can be completed by one operation | movement at the time of mounting | wearing with the said braid | blade to the said housing | casing.
また、本発明によれば、上述の二端子間(端子811と端子831との間)の接触抵抗を低減し、接触抵抗の劣化を抑えられたことにより、大電流を流した際の電圧降下を抑え、かつ、前記ブレードを前記筐体に装着する一動作によって上述の二端子を圧接することができる。 Further, according to the present invention, the contact resistance between the two terminals described above (between the terminal 811 and the terminal 831) is reduced, and the deterioration of the contact resistance is suppressed, so that the voltage drop when a large current is passed. In addition, the above-described two terminals can be pressed against each other by one operation of mounting the blade on the casing.
さらに、本発明によれば、消費電力が多く、発熱量の多い高性能なCPUを搭載し、かつ、保守作業が容易な電子機器を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electronic device that is equipped with a high-performance CPU that consumes a large amount of power and generates a large amount of heat, and that can be easily maintained.
91:挿入方向、93:抜去方向、95:押圧方向、101:ラックマウントキャビネット、103:筐体、105:蓋体、107:棚、109:ブレードサーバ、111:冷却装置、113:サーバフレーム、115:バックプレーン、200:CPUブレード、201:CPU、203、539:ストッパ、300:第一の冷却手段、301:第一の吸熱部、303:第一の放熱部、305:熱伝導シート、400:第二の冷却手段、401:第二の吸熱部、403:第二の放熱部、405:配管、407、563、575、579:板ばね、500:サーマルコネクタ、501:レール、503、551、571、851:ケース、552:奥壁、505、537、559、863、865:ばね、507、861:隙間、531、561、581、853:バルーン、532:チューブ、533、855:シリンダ、535、735、859:ピストン、541:Oリング、543、582、857:液体、553、573:プレート、555:ケース用レール、557:プレート用レール、577:ロッド、583:レバー、710:シャーシ、711:シャーシ壁面、720:ブロック、721:モジュール、730:放熱板、731:冷媒、733:配管、811、831:端子、813、833:絶縁体。 91: Insertion direction, 93: Removal direction, 95: Pressing direction, 101: Rack mount cabinet, 103: Housing, 105: Lid, 107: Shelf, 109: Blade server, 111: Cooling device, 113: Server frame, 115: Backplane, 200: CPU blade, 201: CPU, 203, 539: Stopper, 300: First cooling means, 301: First heat absorbing part, 303: First heat radiating part, 305: Thermal conductive sheet, 400: second cooling means, 401: second heat absorbing portion, 403: second heat radiating portion, 405: piping, 407, 563, 575, 579: leaf spring, 500: thermal connector, 501: rail, 503, 551, 571, 851: Case, 552: Back wall, 505, 537, 559, 863, 865: Spring, 507, 861: Clearance, 531, 5 1,581,853: Balloon, 532: Tube, 533, 855: Cylinder, 535, 735, 859: Piston, 541: O-ring, 543, 582, 857: Liquid, 553, 573: Plate, 555: Rail for case 557: Rail for plate, 777: Rod, 583: Lever, 710: Chassis, 711: Chassis wall surface, 720: Block, 721: Module, 730: Heat sink, 731: Refrigerant, 733: Piping, 811, 831: Terminal , 813, 833: insulators.
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