JP7459545B2 - サーバ冷却装置、電子機器、および、サーバ冷却方法 - Google Patents
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Description
このためDLCと共通の付帯設備が使える冷却器をサーバごとに用意して、サーバの排気を冷却したいが、サーバ後方には通常、通信ケーブルと電源ケーブルが接続されているため、簡単には冷却器を装着できず、専用サーバの再設計にはコストがかかる。
問題がある。
本発明の第1の態様にかかるサーバ冷却装置は、一方の側から取り込んだ冷却空気を外部機器と電気的に接続されたインターフェイス部と、該インターフェイス部との間でデータを授受するする第1の電子機器と、該第1の電子機器との間データを授受する第2の電子機器と、これらインターフェイス部、第1の電子機器、第2の電子機器を通過した空気を取り込んで前記一方の側とは反対側の他方の側へ排出するファンと、を備えたサーバに設けられるサーバ冷却装置であって、前記第1の電子機器を冷却媒体との熱交換により冷却する冷却部と、該冷却部へ冷却媒体を供給する供給配管と、前記冷却部において熱を吸収した冷却媒体を排出する排出配管と、を有し、前記供給配管、排出配管の少なくとも一部の経路が前記第2の電子機器とファンとの間に配置されたことを特徴とする。
符号1はサーバであって、一方の側から取り込んだ冷却空気を外部機器と電気的に接続されたインターフェイス部2と、該インターフェイス部2との間でデータを授受するする第1の電子機器3と、該第1の電子機器3との間データを授受する第2の電子機器4と、これらインターフェイス部2、第1の電子機器3、第2の電子機器4を通過した空気を取り込んで前記一方の側とは反対側の他方の側へ排出するファン5とを備えている。前記第1の電子機器3は、冷却媒体との熱交換により冷却する冷却部6と、該冷却部6へ冷却媒体を供給する供給配管7と、前記冷却部6において熱を吸収した冷却媒体を排出する排出配管8とを有し、前記供給配管7、と排出配管8とを流れる冷却媒体の循環ループの少なくとも一部が前記第2の電子機器4とファン5との間の領域を経由して配管されている。
前記サーバ冷却装置にあっては、外部機器と電気的に接続されたインターフェイス部2の側から取り込んだ空気を、該インターフェイス部との間でデータを授受するする第1の電子機器3と、該第1の電子機器3との間でデータを授受する第2の電子機器4とを経由して前記インターフェイス部2と反対側へ排出する工程と、前記第1の電子機器3へ前記空気とは異なる冷却媒体を供給して、前記第1の電子機器3と熱交換させるとともに、熱交換された冷却媒体を排出する工程と、前記冷却媒体が流れる経路の途中で前記第2の電子機器4と熱交換させる工程とを有するサーバ冷却方法が実行される。
図1を具体化して本発明を2ユニット1ノードのサーバに適用した第1実施形態に係る構成について図2~図4を参照して説明する。なお、図2~図4において、図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を簡略化する。
符号11は、2つのユニット(CPU、メモリ等が搭載された電子部品)により一つのノードとして機能するサーバ1の筐体である。この筐体11の内部には、サーバ1の一方の側(一般にこの一方の側がサーバのフロント側となる)には、他の電子機器と接続されるコネクタ等を備えたPCIカード21と、主電源に接続されてサーバ1に電源を供給する電源ユニット22とが設けられている。
前記ハードディスクドライブ41の他方の側寄りには、ハードディスクドライブ41との間に間隔をおいてファン5が設けられている。このファン5により、一方の側から他方の側へ向かう冷却空気の気流が生じるよう構成されている。すなわち前記ファン5により、図2、3の矢印a方向に吸い込まれた外気がサーバ1内を通過しながらPCIカード21、電源ユニット22、ユニット31、バックプレーン42、ハードディスクドライブ41を冷却し、矢印b方向にサーバ1の外へ排出される構成となっている。
前記筐体11の上部には、レール14が冷却空気の流れ方向に沿って設けられており、このレール14により、前記ファン5が前記サーバ1の一方の側と他方の側との間で移動可能に支持されている。すなわち前記ファン5は、図3に示すように筐体11に収容した状態と、図4に示すように、筐体11から引き出した状態との間で移動可能に支持されている。すなわちサーバ1と分離して、排気冷却部92およびファン5を引き出すことで、汎用サーバで必要なフロント側のCPU、メモリ等を有するユニットへのアクセスを容易にすることができるよう配慮されている。
また、供給配管7、排出配管8を有する冷却媒体の循環ループを経由して冷却媒体を冷却部32に循環させることにより、該冷却部32に取り付けられたユニット31内のCPU、メモリ等の発熱部品をより強力に冷却することができる。また前記循環ループを構成する配管の一部を分岐配管としてファン5とハードディスクドライブ41との間に引き回すことにより、筐体11内の各機器の熱を吸収してファン5に吸い込まれる空気を冷却することができる。すなわち、ファン5の吸気を冷却することにより、ファン5からサーバ室へ排出される空気の温度を下げて、サーバ室の空調への負荷を軽減することができる。
ファン制御部51は、起動するとまず、中間の回転率である50%でファン5を動作させる。次いで、温度センサー93と温度センサー94により測定された吸気、排気の温度を一定の周期(例えば10秒周期)で読み出す。
前記ファン制御部51は、サーバ1の電源状況に依らず、図8のテーブルに示す温度と回転率との関係を示すテーブルを元にファン5の回転率を決定し、ファン5を動作させる。
すなわち、これらの定義に基づくファン5の制御の概要について説明すれば、テーブルの縦軸は、雰囲気温度Tが35℃以上と非常に高い場合から、20℃から25℃のいわゆる常温の場合、さらには、常温よりやや低温の場合、15℃以下のさらに低温の場合までの外気温度(あるいは空調されたサーバ室の室温)を示し、横軸は、吸気側の温度センサー93と排気側の温度センサーとの温度差tが、1℃以下から7℃以上までの各場合を示している。前記ファン制御部51は、テーブルに示すような外気温度Tと温度差tとの組み合わせに基づいて、ファン5の負荷(最大出力を100%とする出力の割合)を制御する。
また、ファン制御部51は、外気温が十分に低いT≦15の場合には、t≦1に対して20%程度の負荷となるようにファンを制御する。なお20%程度の負荷で運転する理由は、ファン5を負荷20%程度のいわゆるアイドリング運転で維持することにより、ファン5を停止状態から起動しようとする場合のタイムラグや、過負荷減少を防止するためである。
図5~図7を参照して、本発明を2ユニット4ノードのサーバに適用した第2実施形態について説明する。なお、図5~図7において、図1~図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を簡略化する。
第2実施形態のサーバは、図6に示すように、フロント側から、バードディスクドライブ41、バックプレーン42、ファン5が配置され、上下二段に配置されたノードN1~N4(図5参照)の各々は、CPU、メモリ等を有するユニット31、PCIカード21を有する。また各ノードN1~N4には、電源ユニット22から,電源を分配して供給するPDB(Power Distribution Board)23によって分配された電力が供給される。この実施形態にあっては、複数のノードN1~N4から構成されることに伴ってPDB23が必須であることから、特に高密度化されていて、冷却空気を流通させるための空間が小さくなっている。
また、供給配管7、排出配管8を有する冷却媒体の循環ループを経由して冷却媒体を冷却部32に循環させることにより、該冷却部32に取り付けられたユニット31内のCPU、メモリ等の発熱部品をより強力に冷却することができる。また前記循環ループを構成する配管の一部を分岐配管としてファン5とハードディスクドライブ41との間に引き回すことにより、筐体11内の各機器の熱を吸収してファン5に吸い込まれる空気を冷却することができる。すなわち、ファン5の吸気を冷却することにより、ファン5からサーバ室は排出される空気の温度を下げて、サーバ室の空調への負荷を軽減することができる。
また、DLCによる冷却機構と、排気の冷却機構を併せ持つことで、PCIカードのような後付け部品の熱も低コストで取り除くことができる。
またCDUやマニフォールド等、冷却媒体を循環させる配管の敷設に伴って必要となる付帯設備をDLCと共有できるため、もともとDLCを備えている冷却装置において、大規模な設備の追加、改造を伴うことなく、低コストで実現することが可能となる。
2 インターフェイス部
3 第1の電子機器
4 第2の電子機器
5 ファン
6 冷却部
7 供給配管
8 排出配管
11 筐体
12 天板
13 開口部
14 レール
21 PCIカード
22 電源ユニット
23 PDB
31 ユニット
32 冷却部
41 ハードディスクドライブ
42 バックプレーン
51 ファン制御部
91 分岐配管
92 排気冷却部
93、94 温度センサー
Claims (10)
- 外部機器と電気的に接続されたインターフェイス部と、該インターフェイス部との間でデータを授受するする第1の電子機器と、該第1の電子機器との間でデータを授受する第2の電子機器と、一方の側から取り込んで、これらインターフェイス部、第1の電子機器、第2の電子機器を通過した空気を前記一方の側とは反対側の他方の側へ排出するファンと、を備えたサーバに設けられるサーバ冷却装置であって、
前記第1の電子機器を冷却媒体との熱交換により冷却する冷却部と、
該冷却部へ冷却媒体を供給する供給配管と、
前記冷却部において熱を吸収した冷却媒体を排出する排出配管と、
前記供給配管が分岐され、前記排出配管に接続される分岐配管と、
を有し、
前記分岐配管の一部は前記第2の電子機器とファンとの間に設置される
サーバ冷却装置。 - 外部機器と電気的に接続されたインターフェイス部と、該インターフェイス部との間でデータを授受するする第1の電子機器と、該第1の電子機器との間でデータを授受する第2の電子機器と、一方の側から取り込んで、これらインターフェイス部、第1の電子機器、第2の電子機器を通過した空気を前記一方の側とは反対側の他方の側へ排出するファンと、を備えたサーバに設けられるサーバ冷却装置であって、
前記第1の電子機器を冷却媒体との熱交換により冷却する冷却部と、
該冷却部へ冷却媒体を供給する供給配管と、
前記冷却部において熱を吸収した冷却媒体を排出する排出配管と、
を有し、
前記供給配管、排出配管を流れる冷却媒体の循環経路の少なくとも一部が前記第2の電子機器とファンとの間に配置され、
前記ファンから生じる気流に沿って配置された前記インターフェイス部、第1の電子機器、第2の電子機器を収容する筐体は、その上部に天板を備え、
該天板より上方に敷設された前記供給配管、排出配管から分岐した前記循環経路の一部が前記天板より下方の前記電子機器とファンとの間に配置された、
サーバ冷却装置。 - 前記第1の電子機器は前記第2の電子機器より高温となる、請求項1または2のいずれか1項に記載のサーバ冷却装置。
- 前記第1の電子機器から熱を吸収した冷却媒体が流れる前記排出配管の経路の一部を前記第2の電子機器とファンとの間の空間に配置した、請求項3に記載のサーバ冷却装置。
- さらに、前記インターフェイス部の入口の空気の温度と、前記ファンから排出される空気の温度とによって、前記ファンの回転数を制御する制御部を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のサーバ冷却装置。
- 前記制御部は、前記インターフェイス部の入口の空気の温度と、このインターフェイス部の入口の空気の温度と前記ファンから排出される空気の温度との温度差と、の組み合わせによって前記ファンの回転数を制御する、請求項5に記載のサーバ冷却装置。
- 前記第2の電子機器、ファンの上方位置に、前記一方の側から他方の側へ向けて支持レールが設けられ、該支持レールによって前記ファンが支持された、請求項1~6のいずれか1項に記載のサーバ冷却装置。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のサーバ冷却装置と、
前記インターフェイス部と、前記第1の電子機器と、前記第2の電子機器と、前記ファンと、
を有する電子機器。 - 外部機器と電気的に接続されたインターフェイス部の側から取り込んだ空気を、該インターフェイス部との間でデータを授受するする第1の電子機器と、該第1の電子機器との間でデータを授受する第2の電子機器とを経由して前記インターフェイス部と反対側へ排出する工程と、
前記第1の電子機器へ前記空気とは異なる冷却媒体を供給して、前記第1の電子機器と熱交換させるとともに、熱交換された冷却媒体を排出する工程と、
前記冷却媒体が流れる経路の途中で前記第2の電子機器から排出された空気と熱交換させる工程と、
を有し、
ファンから生じる気流に沿って配置された前記インターフェイス部、第1の電子機器、第2の電子機器を収容する筐体は、その上部に天板を備え、
該天板より上方に前記冷却媒体の供給経路と、排出経路とが配置され、これら供給経路、排出経路から分岐した一部の経路が前記天板より下方の前記電子機器とファンとの間に配置された、
サーバ冷却方法。 - 前記インターフェイス部の入口の空気の温度と、このインターフェイス部の入口の空気の温度と前記第2の電子機器の出口の空気の温度との温度差と、の組み合わせによって前記空気の流量を制御する請求項9に記載のサーバ冷却方法。
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