JP5772315B2 - Electronic equipment cooling system - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器の冷却システムに関する。   The present invention relates to a cooling system for electronic equipment.

近年、高度情報化社会の到来により、計算機で扱われるデータ量が膨大になるとともに、データの維持管理が益々重要になってきた。そのため、データセンター等の施設において多数のラック（サーバラック）を同一室内に設置し、各ラック内にそれぞれ複数の計算機（サーバ）を収納して、計算機を一括管理することが多くなっている。   In recent years, with the advent of an advanced information society, the amount of data handled by computers has become enormous, and data maintenance has become increasingly important. For this reason, many racks (server racks) are installed in the same room in a facility such as a data center, and a plurality of computers (servers) are housed in each rack to collectively manage the computers.

このような状況下では、計算機から多量の熱が発生して誤動作や故障の原因となるため、計算機を十分に冷却することが重要になる。そのため、通常データセンターでは、計算機で発生した熱をファン（送風機）によりラックの外に排出するとともに、空調機（エアコン）を使用して室内の温度を調整している。   Under such circumstances, a large amount of heat is generated from the computer, causing malfunctions and failures. Therefore, it is important to sufficiently cool the computer. For this reason, in a normal data center, heat generated by a computer is discharged out of the rack by a fan (blower), and the indoor temperature is adjusted by using an air conditioner (air conditioner).

ところで、データセンターでは、全ての計算機で消費する電力の合計に匹敵するほど大きな電力を空調設備で消費しているといわれている。そこで、データセンターで消費する電力を削減するために、外気の温度が低いときには外気を室内に導入することが提案されている。   By the way, in the data center, it is said that a large amount of power is consumed by the air conditioning equipment, which is comparable to the total power consumed by all computers. In order to reduce the power consumed in the data center, it has been proposed to introduce the outside air indoors when the temperature of the outside air is low.

特開２０１０−２３２６８９号公報JP 2010-232689 A 特開平１０−２０６０４６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-206046 特開２００９−２５７７３０号公報JP 2009-257730 A

日本ヒートパイプ協会、“実用ヒートパイプ・第２版”，日刊工業新聞社(2001年)、p38-39Japan Heat Pipe Association, “Practical Heat Pipe, Second Edition”, Nikkan Kogyo Shimbun (2001), p38-39

外気を利用して室内に設置された電子機器を効率的に冷却でき、且つ室内の湿度の変化や塵埃による不具合の発生を回避できる冷却システムを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a cooling system that can efficiently cool an electronic device installed indoors using outside air, and can avoid occurrence of problems due to changes in indoor humidity and dust.

開示の技術の一観点によれば、電子機器が設置された第１のエリアと、前記第１のエリアに隣接して配置されて外気が導入される第２のエリアと、前記第２のエリアに隣接して配置されて外気が導入される第３のエリアと、前記第１のエリアと前記第２のエリアとを分離する第１の分離壁と、前記第２のエリアと前記第３のエリアとの間に配置され、前記第２のエリアと前記第３のエリアとを連絡する開口部が設けられた第２の分離壁と、前記第１の分離壁を貫通し、前記電子機器で発生した熱を前記第２のエリアまで輸送する熱輸送部材とを有する電子機器の冷却システムが提供される。 According to one aspect of the disclosed technology, a first area in which an electronic device is installed, a second area that is disposed adjacent to the first area and into which outside air is introduced, and the second area A third area that is disposed adjacent to the outside area, the first area separating the first area and the second area, the second area, and the third area. A second separation wall disposed between the first separation wall and an opening that communicates the second area and the third area; and through the first separation wall; There is provided an electronic device cooling system including a heat transport member for transporting generated heat to the second area.

上記の一観点の電子機器の冷却システムによれば、外気を利用して第１のエリアに設置された電子機器を効率的に冷却できるとともに、第１のエリア内の湿度の変化や塵埃による不具合の発生を回避できる。   According to the electronic device cooling system of the above aspect, the electronic device installed in the first area can be efficiently cooled using outside air, and the humidity change in the first area and problems caused by dust Can be avoided.

図１は、実施形態に係る電子機器の冷却システムを表した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cooling system for an electronic device according to an embodiment. 図２は、ラック内に収納されるシステムボードを表した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a system board stored in the rack. 図３は、第２冷却室から第１冷却室に流れるエアーの流れをシミュレーションした結果を表した図である。FIG. 3 is a diagram showing a result of simulating the flow of air flowing from the second cooling chamber to the first cooling chamber. 図４は、ヒートパイプの角度と最大熱輸送量との関係を表した図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the angle of the heat pipe and the maximum heat transport amount. 図５は、開口部の開口面積を変化させる方法の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method of changing the opening area of the opening. 図６（ａ），（ｂ）は、開口部の開口面積を変化させる方法の他の例を示す図である。6A and 6B are diagrams showing another example of a method for changing the opening area of the opening. 図７は、ファン（送風機）に供給する電圧を一定にしたときの風量と静圧との関係を表した図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the air volume and the static pressure when the voltage supplied to the fan (blower) is constant. 図８は、第１冷却室に風速センサ及び温度センサを設置してファンの回転数を制御する例を表した模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example in which a wind speed sensor and a temperature sensor are installed in the first cooling chamber to control the rotational speed of the fan.

前述したように、データセンター等の施設で空調に使用する電力を削減するために、外気の温度が低いときには外気を室内に導入することが提案されている。   As described above, in order to reduce power used for air conditioning in facilities such as a data center, it has been proposed to introduce outside air into the room when the temperature of the outside air is low.

しかし、室内に外気をそのまま導入すると室内の湿度が大きく変化し、静電気や結露によって計算機に不具合が発生することがある。また、室内に塵埃が導入されて、計算機の故障の原因になることもある。   However, if the outside air is introduced into the room as it is, the humidity in the room changes greatly, and a problem may occur in the computer due to static electricity or condensation. In addition, dust may be introduced into the room and cause a failure of the computer.

そこで、以下の実施形態では、外気を利用して室内に設置された電子機器を効率的に冷却でき、且つ室内の湿度の変化や塵埃による不具合の発生を回避できる冷却システムを開示する。   Therefore, in the following embodiments, a cooling system is disclosed that can efficiently cool an electronic device installed indoors by using outside air, and can avoid occurrence of problems due to changes in indoor humidity and dust.

（実施形態）
図１は、実施形態に係る電子機器の冷却システムを表した模式図である。 (Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cooling system for an electronic device according to an embodiment.

図１のように、計算機室１０は、分離壁２５，２６により、機器設置エリア２１と、第１冷却室２２と、第２冷却室２３とに分離されている。なお、機器設置エリア２１は第１のエリアの一例であり、第１冷却室２２は第２のエリアの一例であり、第２冷却室２３は第３のエリアの一例である。   As shown in FIG. 1, the computer room 10 is separated into an equipment installation area 21, a first cooling room 22, and a second cooling room 23 by separation walls 25 and 26. The device installation area 21 is an example of a first area, the first cooling chamber 22 is an example of a second area, and the second cooling chamber 23 is an example of a third area.

機器設置エリア２１には、複数のシステムボード（計算機）１３を収納したラック１２が配置される。ラック１２には、ラック１２の給気面側（図１では左側）からエアーを導入し、排気面側（図１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。   In the device installation area 21, a rack 12 storing a plurality of system boards (computers) 13 is arranged. The rack 12 is provided with a fan (not shown) that introduces air from the air supply surface side (left side in FIG. 1) of the rack 12 and discharges air from the exhaust surface side (right side in FIG. 1).

なお、図１ではラック１２が１台しか図示されていないが、機器設置エリア２１には多数のラック１２が設置される。   Although only one rack 12 is shown in FIG. 1, a large number of racks 12 are installed in the device installation area 21.

機器設置エリア２１の床下には冷風流路３１が設けられている。冷風流路３１には、空調機１１の下部に設けられた冷風供給口から温度及び湿度が調整されたエアー（冷風）が供給される。機器設置エリア２１の床には機器設置エリア２１と冷風流路３１との間を連絡するグリル（通風口）３５が設けられており、このグリル３５を介して冷風流路３１からラック１２の給気面側に冷風が供給される。   A cold air flow path 31 is provided below the floor of the device installation area 21. Air (cold air) whose temperature and humidity are adjusted is supplied to the cold air passage 31 from a cold air supply port provided in the lower part of the air conditioner 11. The floor of the equipment installation area 21 is provided with a grill (ventilation opening) 35 that communicates between the equipment installation area 21 and the cold air passage 31. The rack 12 supplies the rack 12 through the grill 35. Cold air is supplied to the air side.

一方、機器設置エリア２１の上（天井裏）には温風流路３２が設けられており、ラック１２の排気面側の天井には機器設置エリア２１と温風流路３２との間を連絡する開口部３２ａが設けられている。ラック１２の排気面側には、システムボード１３を冷却して温度が上昇したエアー（温風）が排出される。ラック１２から排出されたエアーは、開口部３２ａを介して温風流路３２内に入り、温風流路３２を通って空調機１１の上部のエアー取り入れ口まで移送される。   On the other hand, a hot air flow path 32 is provided above the equipment installation area 21 (behind the ceiling), and an opening that communicates between the equipment installation area 21 and the hot air flow path 32 is provided on the ceiling on the exhaust surface side of the rack 12. A portion 32a is provided. On the exhaust surface side of the rack 12, air (hot air) whose temperature has been increased by cooling the system board 13 is discharged. The air discharged from the rack 12 enters the warm air channel 32 through the opening 32a, and is transferred to the air intake at the top of the air conditioner 11 through the warm air channel 32.

なお、本実施形態では、低温のエアーが供給されるラック給気面側のエリアと、ラック１２内を通って温度が上昇したエアーが排出されるラック排気面側のエリアとが仕切り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。以下、低温のエアーが供給されるラック給気面側のエリアをコールドアイルと呼び、ラック１２内を通って温度が上昇したエアーが排出されるラック排気面側のエリアをホットアイルと呼ぶ。   In this embodiment, the area on the rack air supply surface side to which low-temperature air is supplied and the area on the rack exhaust surface side from which the air whose temperature has risen through the rack 12 is discharged are divided into partitions 24a and 24b. It is separated by. However, these partitions 24a and 24b are not essential, and may be installed as necessary. Hereinafter, the area on the rack air supply surface side to which low-temperature air is supplied is referred to as cold aisle, and the area on the rack exhaust surface side where air whose temperature has risen through the rack 12 is discharged is referred to as hot aisle.

第１冷却室２２は機器設置エリア２１に隣接して配置されており、第１冷却室２２と機器設置エリア２１との間には分離壁２５が設けられている。また、第２冷却室２３は第１冷却室２２に隣接して配置されており、第１冷却室２２と第２冷却室２３との間には分離壁２６が設けられている。   The first cooling chamber 22 is disposed adjacent to the device installation area 21, and a separation wall 25 is provided between the first cooling chamber 22 and the device installation area 21. The second cooling chamber 23 is disposed adjacent to the first cooling chamber 22, and a separation wall 26 is provided between the first cooling chamber 22 and the second cooling chamber 23.

これらの第１冷却室２２及び第２冷却室２３の床下には、屋外に連絡する外気導入路３３が設けられている。また、第１冷却室２２と外気導入路３３との間にはグリル３６が配置されており、第２冷却室２３と外気導入路３３との間にはグリル３７が配置されている。これらの外気導入路３３及びグリル３６，３７を介して、第１冷却室２２及び第２冷却室２３に外気が導入される。   Under the floors of the first cooling chamber 22 and the second cooling chamber 23, an outside air introduction path 33 that communicates with the outdoors is provided. A grill 36 is disposed between the first cooling chamber 22 and the outside air introduction path 33, and a grill 37 is disposed between the second cooling chamber 23 and the outside air introduction path 33. Outside air is introduced into the first cooling chamber 22 and the second cooling chamber 23 through the outside air introduction path 33 and the grills 36 and 37.

一方、第１冷却室２２及び第２冷却室２３の上（天井裏）には、屋外に連絡する外気排出路３４が設けられている。第１冷却室２２と外気排出路３４との間にはファン（送風機）３８が設けられており、このファン３８の回転により第１冷却室２２のエアーが外気排出路３４を通って屋外に排出される。また、第１冷却室２２と第２冷却室２３との間の分離壁２６には複数の開口部２６ａが高さ方向に並んで設けられており、これらの開口部２６ａを介して第２冷却室２３から第１冷却室２２にエアー（外気）が供給される。   On the other hand, on the first cooling chamber 22 and the second cooling chamber 23 (back of the ceiling), an outside air discharge path 34 that communicates with the outdoors is provided. A fan (blower) 38 is provided between the first cooling chamber 22 and the outside air discharge path 34, and the air in the first cooling chamber 22 is discharged outside through the outside air discharge path 34 by the rotation of the fan 38. Is done. The separation wall 26 between the first cooling chamber 22 and the second cooling chamber 23 is provided with a plurality of openings 26a arranged in the height direction, and the second cooling is performed via these openings 26a. Air (outside air) is supplied from the chamber 23 to the first cooling chamber 22.

図２はラック１２内に収納されるシステムボード１３を表した模式図である。システムボード１３にはＣＰＵ４１やその他の電子部品が搭載されており、発熱量が大きい電子部品にはヒートシンク４２及びヒートパイプ１５が取り付けられている。発熱量が大きい電子部品とヒートシンク４２及びヒートパイプ１５とは熱的に接続される。本実施形態では、ヒートシンク４２及びヒートパイプ１５が取り付けられている電子部品がＣＰＵ４１であるとする。なお、ヒートパイプ１５は、熱輸送部材の一例である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the system board 13 accommodated in the rack 12. A CPU 41 and other electronic components are mounted on the system board 13, and a heat sink 42 and a heat pipe 15 are attached to the electronic components that generate a large amount of heat. The electronic component that generates a large amount of heat is thermally connected to the heat sink 42 and the heat pipe 15. In the present embodiment, it is assumed that the electronic component to which the heat sink 42 and the heat pipe 15 are attached is the CPU 41. The heat pipe 15 is an example of a heat transport member.

ヒートパイプ１５の先端側（ヒートシンク４２と反対の側）には複数の放熱フィン１６が設けられており、これらの放熱フィン１６間を通るエアーによりヒートパイプ１５の先端部が冷却される。   A plurality of heat radiation fins 16 are provided on the front end side of the heat pipe 15 (the side opposite to the heat sink 42), and the front end portion of the heat pipe 15 is cooled by the air passing between the heat radiation fins 16.

ヒートパイプ１５は銅等の熱伝導性が高い金属の管内に作動流体として水又はアルコール等を封入したものであり、ヒートパイプ１５の内面にはウィックと呼ばれる多孔質物質が付着している。ヒートパイプ１５の高温側では、ヒートシンク４２から伝達される熱を吸収して作動流体が液相から気相に変化する。この液相から気相の変化にともなって作動流体の体積が増大するため、ヒートパイプ１５の高温側では圧力が高くなる。一方、ヒートパイプ１５の低温側では、放熱フィン１６間を通るエアーにより冷却されて気相の作動流体が液相に変化する。この気相から液相への変化にともなって作動流体の体積が減少するため、低温側では圧力が低くなる。   The heat pipe 15 is made by sealing water or alcohol or the like as a working fluid in a metal pipe having high thermal conductivity such as copper, and a porous material called wick adheres to the inner surface of the heat pipe 15. On the high temperature side of the heat pipe 15, the working fluid is changed from a liquid phase to a gas phase by absorbing heat transmitted from the heat sink 42. Since the volume of the working fluid increases with the change from the liquid phase to the gas phase, the pressure increases on the high temperature side of the heat pipe 15. On the other hand, on the low temperature side of the heat pipe 15, the gas-phase working fluid is changed to a liquid phase by being cooled by air passing between the radiation fins 16. Since the volume of the working fluid decreases with the change from the gas phase to the liquid phase, the pressure decreases on the low temperature side.

このように、ヒートパイプ１５内の高温側と低温側とで圧力差が生じるため、高温側で気相に変化した作動流体は低温側に移動する。また、低温側で液相に変化した作動流体は重力やウィックの毛細管力により高温側に移動する。   As described above, since a pressure difference is generated between the high temperature side and the low temperature side in the heat pipe 15, the working fluid that has changed into a gas phase on the high temperature side moves to the low temperature side. In addition, the working fluid that has changed to the liquid phase on the low temperature side moves to the high temperature side due to gravity or the capillary force of the wick.

ヒートパイプ１５は、このような作動流体の気相と液相との変化を利用して高温側（ヒートシンク側）から低温側（放熱フィン側）に熱を輸送する。ヒートパイプ１５の熱輸送効率は、高温側と低温側との温度差が大きいほど高くなる。   The heat pipe 15 transports heat from the high temperature side (heat sink side) to the low temperature side (radiation fin side) using such a change between the gas phase and the liquid phase of the working fluid. The heat transport efficiency of the heat pipe 15 increases as the temperature difference between the high temperature side and the low temperature side increases.

本実施形態では、図１のように、ヒートパイプ１５がラック１２の外に導出しており、その先端部は分離壁２６に設けられた穴を通って第１冷却室２２内に配置されている。なお、分離壁２６に設けられた穴にはパッキング部材２５ａが配置され、機器設置エリア２１と第１冷却室２２との間のエアー漏れを防止している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the heat pipe 15 is led out of the rack 12, and the tip portion thereof is disposed in the first cooling chamber 22 through a hole provided in the separation wall 26. Yes. A packing member 25 a is disposed in the hole provided in the separation wall 26 to prevent air leakage between the device installation area 21 and the first cooling chamber 22.

以下、上述した本実施形態に係る電子機器の冷却システムの動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the electronic apparatus cooling system according to the above-described embodiment will be described.

空調機１１により温度及び湿度が調整されたエアーは、冷風流路３１及びグリル３５を介して機器設置エリア２１（コールドアイル）に供給される。このエアーは、ラック１２に設けられたファン（図示せず）によりラック１２内に取り込まれ、システムボード１３に搭載された電子部品を冷却する。そして、電子部品を冷却して温度が上昇したエアーは、ラック１２の排気面側（ホットアイル）に排出され、温風流路３２を通って空調機１１に戻る。   The air whose temperature and humidity are adjusted by the air conditioner 11 is supplied to the equipment installation area 21 (cold aisle) via the cold air flow path 31 and the grill 35. This air is taken into the rack 12 by a fan (not shown) provided in the rack 12 and cools the electronic components mounted on the system board 13. Then, the air whose temperature has risen by cooling the electronic components is discharged to the exhaust surface side (hot aisle) of the rack 12 and returns to the air conditioner 11 through the hot air flow path 32.

一方、システムボード１３に搭載されたＣＰＵ４１は、稼動状態に応じた熱を発生する。このＣＰＵ４１で発生した熱の一部はラック１２内を通るエアーと熱交換してラック１２の排気面側（ホットアイル）に排出されるが、大部分はヒートシンク４２を介してヒートパイプ１５に伝達され、ヒートパイプ１５の先端側に輸送される。そして、ヒートパイプ１５の先端側に輸送された熱は、放熱フィン１６を介して第１冷却室２２内に排出され、更に第１冷却室２２を通る外気により屋外に排出される。   On the other hand, the CPU 41 mounted on the system board 13 generates heat according to the operating state. Part of the heat generated by the CPU 41 is exchanged with the air passing through the rack 12 and discharged to the exhaust surface side (hot aisle) of the rack 12, but most of the heat is transferred to the heat pipe 15 via the heat sink 42. And transported to the front end side of the heat pipe 15. Then, the heat transported to the front end side of the heat pipe 15 is discharged into the first cooling chamber 22 through the radiation fins 16, and further discharged to the outdoors by outside air passing through the first cooling chamber 22.

このように、本実施形態では、ＣＰＵ４１で発生した熱の大部分がヒートパイプ１５により第１冷却室２２まで輸送され、第１冷却室２２を通る外気により屋外に排出される。これにより、ラック１２から機器設置エリア２１内に排出される熱量が削減され、空調機１１の負荷が低減される。その結果、空調機１１で消費する電力が削減されるという効果を奏する。また、機器設置エリア２１には外気を導入しないので、機器設置エリア２１内の湿度の変化や外気に含まれる塵埃によりシステムボード１３に不具合が発生することが回避できる。   As described above, in the present embodiment, most of the heat generated by the CPU 41 is transported to the first cooling chamber 22 by the heat pipe 15 and discharged to the outdoors by the outside air passing through the first cooling chamber 22. Thereby, the amount of heat discharged from the rack 12 into the equipment installation area 21 is reduced, and the load on the air conditioner 11 is reduced. As a result, the power consumed by the air conditioner 11 is reduced. Further, since outside air is not introduced into the device installation area 21, it is possible to avoid a problem occurring in the system board 13 due to a change in humidity within the device installation area 21 and dust contained in the outside air.

ところで、本実施形態では、第１冷却室２２に隣接して第２冷却室２３を設け、第２冷却室２３から開口部２６ａを介して第１冷却室２２に外気を導入している。仮に第２冷却室２３がないとすると、第１冷却室２２に配置された各ヒートパイプ１５は、第１冷却室２２を下から上に流れる外気で冷却されることになる。この場合、上側に配置されたヒートパイプ１５には下側のヒートパイプ１５で暖められたエアーが供給されるので、上側に配置されたヒートパイプ１５ほど熱輸送効率が低下する。   By the way, in this embodiment, the 2nd cooling chamber 23 is provided adjacent to the 1st cooling chamber 22, and external air is introduce | transduced into the 1st cooling chamber 22 from the 2nd cooling chamber 23 through the opening part 26a. If there is no second cooling chamber 23, each heat pipe 15 arranged in the first cooling chamber 22 is cooled by outside air flowing from the bottom to the top in the first cooling chamber 22. In this case, since the air heated by the lower heat pipe 15 is supplied to the heat pipe 15 arranged on the upper side, the heat transport efficiency is lowered as the heat pipe 15 is arranged on the upper side.

一方、本実施形態では、第１冷却室２２の隣に第２冷却室２３を設け、それらの間の分離壁２６に設けられた開口部２６ａを介して第１冷却室２２の上側に配置されたヒートパイプ１５にも低温の外気を供給する。従って、本実施形態では、上側に配置されたヒートパイプ１５の熱輸送効率の低下が回避される。   On the other hand, in the present embodiment, the second cooling chamber 23 is provided next to the first cooling chamber 22 and is disposed above the first cooling chamber 22 through the opening 26a provided in the separation wall 26 therebetween. The low temperature outside air is also supplied to the heat pipe 15. Therefore, in this embodiment, the fall of the heat transport efficiency of the heat pipe 15 arrange | positioned at the upper side is avoided.

図３は、第２冷却室２３から第１冷却室２２に流れるエアーの流れをシミュレーションした結果を表した図である。但し、第２冷却室２３の上部から排出されるエアーの流量は６０ｍ3/minとしている。 FIG. 3 is a diagram showing a result of simulating the flow of air flowing from the second cooling chamber 23 to the first cooling chamber 22. However, the flow rate of the air discharged from the upper part of the second cooling chamber 23 is set to 60 m 3 / min.

この図３のように、開口部２６ａから第１冷却室２２に導入されたエアーが第１冷却室２２の中央に到達するまでには、高さ方向の距離がある程度必要である。第１冷却室２２の幅をｄとしたときに、ヒートパイプ１５の先端部（放熱フィン１６）から開口部２６ａまでの高さ方向の距離をｄ／２よりも小さくすると、第１冷却室２２の中央に配置されたヒートパイプ１５の先端部を十分に冷却できなくなる。   As shown in FIG. 3, a certain distance in the height direction is required before the air introduced into the first cooling chamber 22 from the opening 26 a reaches the center of the first cooling chamber 22. When the width of the first cooling chamber 22 is d, and the distance in the height direction from the tip end portion (radiating fin 16) of the heat pipe 15 to the opening 26a is smaller than d / 2, the first cooling chamber 22 is set. It becomes impossible to sufficiently cool the tip of the heat pipe 15 arranged at the center of the heat pipe 15.

一方、ヒートパイプ１５の先端部（放熱フィン１６）から開口部２６ａまでの高さ方向の距離をｄよりも大きくすると、ヒートパイプ１５間の間隔、言い換えればシステムボード１３間の間隔を大きくする必要がある。その結果、ラック１２内に収納できるシステムボード１３の数が減少する。   On the other hand, if the distance in the height direction from the tip (radiating fin 16) of the heat pipe 15 to the opening 26a is greater than d, the distance between the heat pipes 15, in other words, the distance between the system boards 13 must be increased. There is. As a result, the number of system boards 13 that can be stored in the rack 12 is reduced.

従って、開口部２６ａは、ヒートパイプ１５の先端部（放熱フィン１６）から下方にｄ／２〜ｄだけ離れた位置に配置することが好ましい。   Therefore, it is preferable to arrange the opening 26a at a position spaced apart by d / 2 to d downward from the tip end portion (radiating fin 16) of the heat pipe 15.

なお、本実施形態では、最下段に配置されたヒートパイプ１５と床面との間隔が狭いため、最下段に配置されたヒートパイプ１５の先端から下方にｄ／２離れた位置に開口部を設けることができない。このため、本実施形態では、図１のように最下段のヒートパイプ１５をグリル３６から導入されるエアーにより冷却するようにしている。   In addition, in this embodiment, since the space | interval of the heat pipe 15 arrange | positioned in the lowest stage and a floor surface is narrow, an opening part is set in the position which d / 2 away downward from the front-end | tip of the heat pipe 15 arrange | positioned in the lowest stage. Can not be provided. For this reason, in this embodiment, the lowermost heat pipe 15 is cooled by the air introduced from the grill 36 as shown in FIG.

図４は、横軸にヒートパイプ１５の角度をとり、縦軸に最大熱輸送量をとって、両者の関係を表した図である。なお、縦軸の値は、各角度における最大熱輸送効量を、ヒートパイプを鉛直に配置したときの最大熱輸送量で規格化した値である。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the horizontal axis with the angle of the heat pipe 15 and the vertical axis with the maximum heat transport amount. The value on the vertical axis is a value obtained by normalizing the maximum heat transport efficiency at each angle with the maximum heat transport amount when the heat pipes are arranged vertically.

この図４から、ヒートパイプは水平面に対し５０度〜６０度傾斜させたときに、最も効率よく熱を輸送できることがわかる。そこで、本実施形態では、図２のように先端部が水平面に対し５０度〜６０度の角度で湾曲したヒートパイプ１５を使用している。これにより、ヒートパイプ１５を最も熱輸送効率が高い状態で使用することができる。   From FIG. 4, it can be seen that the heat pipe can transport heat most efficiently when it is inclined by 50 ° to 60 ° with respect to the horizontal plane. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the heat pipe 15 whose tip is curved at an angle of 50 degrees to 60 degrees with respect to the horizontal plane is used. Thereby, the heat pipe 15 can be used in a state with the highest heat transport efficiency.

なお、本実施形態では、最下段に配置されたヒートパイプ１５を湾曲させると、グリル３６から上昇する外気が放熱フィン１６に斜めに当たり、冷却効率が低下することが考えられる。そのため、図１のように、最下段のヒートパイプ１５は直線状のものを使用している。   In this embodiment, when the heat pipe 15 arranged at the lowermost stage is curved, it is conceivable that the outside air rising from the grill 36 strikes the radiating fins 16 at an angle and the cooling efficiency is lowered. Therefore, as shown in FIG. 1, the lowermost heat pipe 15 is a straight one.

（変形例１）
第１冷却室２２内の温度は上側ほど高くなると考えられるので、上側の開口部２６ａほど開口面積を大きくしてもよい。また、各ヒートパイプ１５の先端部分の温度に応じて開口部２６ａの開口面積を変化させるようにしてもよい。 (Modification 1)
Since the temperature in the first cooling chamber 22 is considered to be higher as it goes upward, the opening area of the upper opening 26a may be increased. Further, the opening area of the opening 26 a may be changed according to the temperature of the tip portion of each heat pipe 15.

図５は、開口部２６ａの開口面積を変化させる方法の一例を示す図である。この例では、各ヒートパイプ１５の先端部にそれぞれ温度センサ５１を配置し、それらの温度センサ５１と制御部５０とを接続している。また、分離壁２６の各開口部２６ａにそれぞれ電動シャッター５２を配置し、制御部５０からの信号によりそれらの電動シャッター５２を個別に駆動できるようにしている。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for changing the opening area of the opening 26a. In this example, a temperature sensor 51 is disposed at the tip of each heat pipe 15, and the temperature sensor 51 and the control unit 50 are connected. In addition, an electric shutter 52 is disposed in each opening 26 a of the separation wall 26 so that the electric shutter 52 can be individually driven by a signal from the control unit 50.

温度センサ５１で検出した温度が高い場合、制御部５０は電動シャッター５２を駆動して開口部２６ａの開口面積を大きくする。また、温度センサ５１で検出した温度が低い場合、制御部５０は電動シャッター５２を駆動して開口部２６ａの開口面積を小さくする。このように温度センサ５１の検出温度に応じて開口部２６ａの開口面積を調整することにより、各ヒートパイプ１５を適切に冷却することができる。   When the temperature detected by the temperature sensor 51 is high, the control unit 50 drives the electric shutter 52 to increase the opening area of the opening 26a. When the temperature detected by the temperature sensor 51 is low, the control unit 50 drives the electric shutter 52 to reduce the opening area of the opening 26a. Thus, by adjusting the opening area of the opening 26a according to the temperature detected by the temperature sensor 51, each heat pipe 15 can be appropriately cooled.

なお、図６（ａ），（ｂ）のように、開口部２６ａにダンパー５３やルーバー５４を取り付け、それらのダンパー５３やルーバー５４の角度を調整して開口部２６ａの開口面積を変化させてもよい。   6A and 6B, a damper 53 and a louver 54 are attached to the opening 26a, and the angle of the damper 53 and the louver 54 is adjusted to change the opening area of the opening 26a. Also good.

更に、温度センサ５１に替えて、又は温度センサ５１とともに各ヒートパイプ１５の先端部に風量センサーを取り付け、それらのセンサから出力される信号に基づいて電動シャッター５２等により開口部２６ａの開口面積を調整してもよい。   Further, instead of the temperature sensor 51 or together with the temperature sensor 51, an air volume sensor is attached to the tip of each heat pipe 15, and the opening area of the opening 26 a is adjusted by the electric shutter 52 or the like based on signals output from these sensors. You may adjust.

（変形例２）
前述の実施形態において、ファン３８の回転数が一定のまま開口部２６ａの開口面積を変化させると、全てのヒートパイプ１５を適切に冷却することが難しくなることがある。例えば、上側の開口部２６ａの開口面積を大きくすると、下側に配置されたヒートパイプ１５では風量が不足して冷却不足になることがある。逆に、下側の開口部２６ａの開口面積を大きくすると、上側の開口部２６ａから第１冷却室２２に導入される外気の量が少なくなり、上側に配置されたヒートパイプ１５が冷却不足になることがある。 (Modification 2)
In the above-described embodiment, if the opening area of the opening 26a is changed while the rotation speed of the fan 38 is constant, it may be difficult to properly cool all the heat pipes 15. For example, if the opening area of the upper opening 26a is increased, the heat pipe 15 disposed on the lower side may have insufficient air volume and insufficient cooling. Conversely, when the opening area of the lower opening 26a is increased, the amount of outside air introduced into the first cooling chamber 22 from the upper opening 26a is reduced, and the heat pipe 15 disposed on the upper side is insufficiently cooled. May be.

図７は、横軸に風量をとり、縦軸に静圧をとって、ファン（送風機）に供給する電圧を一定にしたときの風量と静圧との関係を表した図である。ここでは、図７中に模式的に示すように、一方の面にファンが設けられた箱における風量と静圧との関係を表している。なお、ここでは、静圧を、箱内の圧力と大気圧との差の絶対値（静圧＝｜箱内の圧力−大気圧｜）としている。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the air volume and static pressure when the voltage supplied to the fan (blower) is constant with the air volume on the horizontal axis and the static pressure on the vertical axis. Here, as schematically shown in FIG. 7, the relationship between the air volume and the static pressure in a box provided with a fan on one surface is shown. Here, the static pressure is the absolute value of the difference between the pressure in the box and the atmospheric pressure (static pressure = | pressure in the box−atmospheric pressure |).

例えばファンが配置された部分以外に開口部がない場合、ファンを回転させると、瞬間的にはファンによりエアーが流れるものの、ある程度時間が経過するとファンを通過するエアーの量（風量）は０になる。このとき、箱内の静圧は最大になる。   For example, when there is no opening other than the part where the fan is arranged, when the fan is rotated, air flows instantaneously by the fan, but the amount of air passing through the fan (air volume) becomes 0 after a certain period of time. Become. At this time, the static pressure in the box is maximized.

ファンが配置された面以外の面に開口部を設けると、開口部の面積に応じてファンを通過するエアーの量は多くなり、箱内の静圧は低くなる。ファンの回転数が同じであるとすると、静圧が低いほど風速が遅いということができる。   If an opening is provided on a surface other than the surface where the fan is disposed, the amount of air passing through the fan increases according to the area of the opening, and the static pressure in the box decreases. If the rotational speed of the fan is the same, it can be said that the lower the static pressure, the slower the wind speed.

このことから、ファン３８の回転数が一定のまま開口部２６ａの開口面積（各開口部２６ａの開口面積の総和）を大きくすると、第１冷却室２２の静圧が低下すること、言い換えれば第１冷却室２２内の風速が遅くなることがわかる。   For this reason, if the opening area of the opening 26a (the sum of the opening areas of the openings 26a) is increased while the rotational speed of the fan 38 is constant, the static pressure in the first cooling chamber 22 decreases, in other words, It turns out that the wind speed in 1 cooling chamber 22 becomes slow.

ヒートパイプ１５の先端部を適切に冷却するためには、ある程度の風速が必要である。そこで、第１冷却室２２内で風速が最も遅くなる部分、すなわち第１冷却室２２の下部に図８のように風速センサ６１を配置し、この風速センサ６１で測定した風速が所定値以上となるように、ファン３８の回転数を制御することが好ましい。ファンの回転数（供給する電圧）を上げると、図７中に破線で示すように風量と静圧との関係を示す曲線は上方に移動する。   In order to properly cool the tip of the heat pipe 15, a certain level of wind speed is required. Therefore, a wind speed sensor 61 is disposed in the first cooling chamber 22 where the wind speed is the slowest, that is, the lower portion of the first cooling chamber 22 as shown in FIG. 8, and the wind speed measured by the wind speed sensor 61 is equal to or greater than a predetermined value. Thus, it is preferable to control the rotation speed of the fan 38. When the rotation speed (supplied voltage) of the fan is increased, the curve indicating the relationship between the air volume and the static pressure moves upward as indicated by a broken line in FIG.

また、第１冷却室２２内を流れるエアーの速度（風速）が遅くなると、エアーの温度が高くなる。このため、第１冷却室２２内で最もエアーの温度が高くなる部分、すなわち第１冷却室２２の上部に温度センサ６２を配置し、この温度センサ６２の部分の温度が所定温度以下となるようにファン３８の回転数を制御してもよい。   Further, when the speed of the air flowing through the first cooling chamber 22 (wind speed) is decreased, the temperature of the air is increased. For this reason, the temperature sensor 62 is disposed in the portion where the temperature of the air is highest in the first cooling chamber 22, that is, the upper portion of the first cooling chamber 22, so that the temperature of the portion of the temperature sensor 62 becomes a predetermined temperature or less. Alternatively, the rotational speed of the fan 38 may be controlled.

このように、第１冷却室２２内の温度や風速を測定してファン３８の回転数を調整することにより、冷却効率の低下を回避することができる。   Thus, by measuring the temperature and wind speed in the first cooling chamber 22 and adjusting the rotational speed of the fan 38, it is possible to avoid a decrease in cooling efficiency.

なお、上述の実施形態及び変形例１，２では電子機器が計算機（システムボード）の場合について説明しているが、開示の技術を計算機以外の電子機器の冷却に適用することもできる。また、上述の実施形態では熱輸送部材としてヒートパイプを使用しているが、ヒートパイプに替えて熱媒体循環装置又は伝熱板等を使用しても同様の効果を得ることができる。   In addition, although the above-mentioned embodiment and the modifications 1 and 2 demonstrated the case where an electronic device was a computer (system board), the technique of indication can also be applied to cooling of electronic devices other than a computer. Moreover, although the heat pipe is used as the heat transport member in the above-described embodiment, the same effect can be obtained even if a heat medium circulation device or a heat transfer plate is used instead of the heat pipe.

以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed with respect to the above embodiments.

（付記１）電子機器が設置された第１のエリアと、
前記第１のエリアに隣接して配置されて外気が導入される第２のエリアと、
前記第２のエリアに隣接して配置されて外気が導入される第３のエリアと、
前記第１のエリアと前記第２のエリアとを分離する第１の分離壁と、
前記第２のエリアと前記第３のエリアとの間に配置され、前記第２のエリアと前記第３のエリアとを連絡する開口部が設けられた第２の分離壁と、
前記第１の分離壁を貫通し、前記電子機器で発生した熱を前記第１のエリアまで輸送する熱輸送部材と
を有することを特徴とする電子機器の冷却システム。 (Appendix 1) a first area where electronic devices are installed;
A second area arranged adjacent to the first area and introduced with outside air;
A third area arranged adjacent to the second area and introduced with outside air;
A first separation wall separating the first area and the second area;
A second separation wall disposed between the second area and the third area, and provided with an opening that communicates the second area and the third area;
An electronic device cooling system, comprising: a heat transport member that penetrates the first separation wall and transports heat generated in the electronic device to the first area.

（付記２）前記熱輸送部材がヒートパイプであることを特徴とする付記１に記載の電子機器の冷却システム。   (Additional remark 2) The said heat transport member is a heat pipe, The cooling system of the electronic device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

（付記３）前記第２のエリア及び前記第３のエリアの床には外気を導入するグリルが設けられ、前記第２のエリアの天井には前記第２のエリアのエアーを屋外に排出する送風機が設けられていることを特徴とする付記１又は２に記載の電子機器の冷却システム。   (Supplementary note 3) A grill for introducing outside air is provided on the second area and the floor of the third area, and a blower for discharging the air of the second area to the ceiling on the second area. The cooling system for electronic equipment according to appendix 1 or 2, characterized in that is provided.

（付記４）前記第２の分離壁の前記開口部が、前記第２のエリア内の前記熱輸送部材の先端部よりも下方に配置されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器の冷却システム。   (Supplementary Note 4) Any one of Supplementary Notes 1 to 3, wherein the opening of the second separation wall is disposed below the tip of the heat transport member in the second area. 2. A cooling system for electronic equipment according to item 1.

（付記５）前記第２の分離壁の前記開口部の開口面積が変更可能であることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器の冷却システム。   (Supplementary note 5) The electronic device cooling system according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein an opening area of the opening of the second separation wall can be changed.

（付記６）前記第２のエリア内の前記熱輸送部材の先端部の温度又は風量を検出するセンサを有し、
前記センサの出力に応じて前記開口部の開口面積が変化することを特徴とする付記５に記載の電子機器の冷却システム。 (Additional remark 6) It has a sensor which detects the temperature or the air volume of the front-end | tip part of the said heat transport member in the said 2nd area,
6. The electronic device cooling system according to appendix 5, wherein an opening area of the opening changes according to an output of the sensor.

（付記７）前記電子機器が、ラック内に収納された計算機であることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の電子機器の冷却システム。   (Supplementary note 7) The electronic device cooling system according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the electronic device is a computer housed in a rack.

（付記８）前記第１のエリアの温度を調整する空調機を有することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の電子機器の冷却システム。   (Additional remark 8) It has an air conditioner which adjusts the temperature of said 1st area, The cooling system of the electronic device of any one of Additional remark 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned.

（付記９）前記第２のエリア内において前記熱輸送部材が水平面に対し５０度乃至６０度傾斜していることを特徴とする付記２に記載の電子機器の冷却システム。   (Supplementary note 9) The electronic device cooling system according to supplementary note 2, wherein the heat transport member is inclined by 50 degrees to 60 degrees with respect to a horizontal plane in the second area.

（付記１０）前記第２のエリア内の温度又は風速を検出するセンサを有し、前記センサの出力に応じて前記送風機の回転数が変化することを特徴とする付記３に記載の電子機器の冷却システム。   (Additional remark 10) It has a sensor which detects the temperature in the said 2nd area, or a wind speed, The rotation speed of the said air blower changes according to the output of the said sensor, The electronic device of Additional remark 3 characterized by the above-mentioned Cooling system.

１０…計算機室、１２…ラック、１３…システムボード、１５…ヒートパイプ、１６…放熱フィン、２１…機器設置エリア、２２…第１冷却室、２３…第２冷却室、２４，２５，２６…分離壁、３１…冷風流路、３２…温風流路、３２ａ…開口部、３３…外気導入路、３４…外気排出路、３５，３６，３７…グリル、３８…ファン、４１…ＣＰＵ、４２…ヒートシンク、５０…制御部、５１，６２…温度センサ、６１…風速センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Computer room, 12 ... Rack, 13 ... System board, 15 ... Heat pipe, 16 ... Radiation fin, 21 ... Equipment installation area, 22 ... First cooling room, 23 ... Second cooling room, 24, 25, 26 ... Separation wall 31 ... cold air flow path 32 ... warm air flow path 32a ... opening 33 ... outside air introduction path 34 ... outside air discharge path 35,36,37 ... grill, 38 ... fan 41 ... CPU 42 ... Heat sink, 50... Control unit, 51, 62... Temperature sensor, 61.

Claims (5)

電子機器が設置された第１のエリアと、
前記第１のエリアに隣接して配置されて外気が導入される第２のエリアと、
前記第２のエリアに隣接して配置されて外気が導入される第３のエリアと、
前記第１のエリアと前記第２のエリアとを分離する第１の分離壁と、
前記第２のエリアと前記第３のエリアとの間に配置され、前記第２のエリアと前記第３のエリアとを連絡する開口部が設けられた第２の分離壁と、
前記第１の分離壁を貫通し、前記電子機器で発生した熱を前記第２のエリアまで輸送する熱輸送部材と
を有することを特徴とする電子機の冷却システム。 A first area where electronic equipment is installed;
A second area arranged adjacent to the first area and introduced with outside air;
A third area arranged adjacent to the second area and introduced with outside air;
A first separation wall separating the first area and the second area;
A second separation wall disposed between the second area and the third area, and provided with an opening that communicates the second area and the third area;
An electronic machine cooling system comprising: a heat transporting member that passes through the first separation wall and transports heat generated by the electronic device to the second area. 前記熱輸送部材がヒートパイプであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却システム。   The electronic device cooling system according to claim 1, wherein the heat transport member is a heat pipe. 前記第２のエリア及び前記第３のエリアの床には外気を導入するグリルが設けられ、前記第２のエリアの天井には前記第２のエリアのエアーを屋外に排出する送風機が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器の冷却システム。   Grills for introducing outside air are provided on the floors of the second area and the third area, and a blower for discharging the air of the second area to the outside is provided on the ceiling of the second area. The electronic apparatus cooling system according to claim 1, wherein the electronic apparatus cooling system is provided. 前記第２の分離壁の前記開口部の開口面積が変更可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器の冷却システム。   4. The electronic device cooling system according to claim 1, wherein an opening area of the opening of the second separation wall is changeable. 5. 前記電子機器が、ラック内に収納された計算機であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器の冷却システム。   The electronic device cooling system according to claim 1, wherein the electronic device is a computer stored in a rack.
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