WO2013069226A1 - ラック型サーバーを冷却する冷却装置とこれを備えたデータセンター - Google Patents

Abstract

筐体内に複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置は内冷却ユニットと、外冷却ユニットとを備えている。内冷却ユニットは、受熱部と、放熱部と、往路管と、復路管とを備えている。そして内冷却ユニットは、作動流体を受熱部、往路管、放熱部、復路管、および受熱部へと循環させて受熱部の熱を放熱部へ移動させる。また外冷却ユニットは放熱部に接触させた熱交換部を有するとともに、放熱部から放出された作動流体の熱を、冷媒を循環させて外気へ放熱する。

Description

ラック型サーバーを冷却する冷却装置とこれを備えたデータセンター

　本発明は、ラック型サーバーを冷却する冷却装置とこれを備えたデータセンターに関する。

　近年、電子部品の高性能化と制御基板への高密度化とが進み、制御基板からの発熱量は飛躍的に増加している。また、電子部品等の小型化、高集積化、そして処理する情報量が増加している。そのため発熱箇所近傍において、効率的な冷却が必要とされ、水冷ジャケットを用いたラック型サーバーを冷却する冷却システムが考案されている（例えば、特許文献１参照）。

　以下、従来のラック型サーバーを冷却する冷却システムについて説明する。電子機器装置を構成するキャビネットの内部には、電子機器装置単体が複数段搭載されている。電子機器装置単体の中には、発熱する半導体素子であるＣＰＵ（Central　Processing　Unit）が収納されている。このＣＰＵの冷却には、第１のポンプで液体を循環させて冷却する第１の冷却システムが搭載されている。

　この第１の冷却システムと熱的に接続された第２の冷却システムには第２のポンプが、キャビネットの後方に取り付けられている。この第２のポンプには配管が接続され、この配管が各段の電子機器装置単体の内部に挿入されている。第２のポンプからキャビネットと平行に立ち上がっている配管は、キャビネットの内壁面に接触している。

　電子機器装置単体の内部に挿入された配管には、２つの受熱部が取り付けられている。一方の受熱部は第１の冷却システムの受熱ジャケットに、他方の受熱部は熱交換器と熱的に接続されている。第２のポンプから排出された冷却液は、各段の電子機器装置単体を循環した後、再び第２のポンプに回収される。

　これにより各電子機器装置単体のＣＰＵから発生する熱は、配管を介してキャビネットに伝えられ、キャビネット全体において自然放熱、またはキャビネット内に設けた冷却ファンにより強制的に大気に放出される。

　このような従来の冷却システムでは、第１の冷却システム用は水冷のため水循環に電子機器装置単体ごとに第１のポンプが必要であり、消費電力が増加するという課題があった。また発熱体（ＣＰＵ）からの熱は最終的にキャビネット外へ排出されるため、キャビネットを設置した場所の室内温度を上昇させるという課題があった。

特開２００５－７９４８３号公報

　本発明は、筐体内に電子部品を有する複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置である。そして冷却装置は内冷却ユニットと、外冷却ユニットとを備えている。内冷却ユニットは、電子部品からの熱を作動流体に伝える受熱部と、作動流体の熱を放出する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する往路管および復路管とを備えている。そして受熱部、往路管、放熱部、および復路管を作動流体が循環する循環経路が形成されている。また、循環経路のうちの放熱部から受熱部の間に逆止弁が設けられている。作動流体が循環経路を循環し、受熱部の熱を放熱部へ移動させる。また外冷却ユニットは放熱部に接触させた熱交換部を有するとともに、放熱部から放出された作動流体の熱を、冷媒を循環させて外気へ放熱する。

　このような構成のラック型サーバーを冷却する冷却装置は、内冷却ユニットが電子部品の発熱を動力源として作動流体を循環させているため、作動流体の循環にポンプは不要である。そのため、冷却のための消費電力は少なくて済む。また、電子部品の熱は外気に放熱されるため、電子機器を設置した場所の室内温度は上昇しない。

図１は、本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置を備えたデータセンターの概略図である。 図２Ａは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面図である。 図２Ｂは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の背面図である。 図３は、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面詳細図である。 図４Ａは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の側面部分詳細図である。 図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ－４Ｂ断面図である。 図４Ｃは、本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の正面図である。 図５Ａは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例１の側面図である。 図５Ｂは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例１の正面図である。 図５Ｃは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例２の側面図である。 図５Ｄは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例２の正面図である。 図５Ｅは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例３の側面図である。 図５Ｆは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例３の正面図である。 図６Ａは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の外冷却ユニットの側面図である。 図６Ｂは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の背面詳細図である。 図７Ａは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部と蒸発器部の側面図である。 図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ－７Ｂ断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２のラック型サーバーを冷却する冷却装置を示す背面図である。 図９Ａは、本発明の実施の形態３のラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面図である。 図９Ｂは、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の背面図である。 図９Ｃは、図９ＢのＡ部拡大図である。 図９Ｄは、図９Ｃの９Ｄ－９Ｄ断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態３のラック型サーバーを冷却する冷却装置の内冷却ユニットと外冷却ユニットの接合部の概略断面斜視図である。 図１１は、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の外冷却ユニットの水冷熱交換部上段から下段までの各水冷受熱区間に並列に流入する熱交換水の流路状態を示す背面図である。 図１２は、同ラック型サーバーを冷却する冷却装置を備えたデータセンターの概略図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置を備えたデータセンターの概略図である。図１に示すようにデータセンター１内には、複数台のラック型サーバー２が設置されている。ラック型サーバー２は、前面側４７と背面側４６に開口を設けた筐体４０を有している。またラック型サーバー２は、筐体４０の内部に、複数の電子機器３を備えている。図示していない操作パネル、または表示部が、筐体４０の前面側４７に向けられて備えられている。

　そして、筐体４０の背面側４６に電子機器３同士、あるいは外部機器との接続を行う図示していない配線類、電源線類が設けられている。なお全ての電子機器３に、操作パネルまたは表示部が備わっているとは限らない。ラック型サーバー２は、データセンター１内に複数台設置されている。データセンター１は電子計算機室、サーバールームなどと呼ばれることもある。

　図２Ａは本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面図、図２Ｂは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の背面図である。図２Ａ、図２Ｂに示すようにラック型サーバー２を冷却する冷却装置４は、外冷却ユニット５と内冷却ユニット１１とにより構成されている。また、筐体４０の背面側４６の一部を覆うように平板状の蒸発器部７が設けられている。箱形形状の凝縮器部６内には、複数の平板状の凝縮器６ａと送風機１０とが内蔵されている。また凝縮器部６には、通風口である外気吸込口８と、外気吹出口９とが設けられている。また図１に示すようにデータセンター１の天井１ａに、外冷却ユニット５の凝縮器部６が設けられている。

　図３は、本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面詳細図である。図３に示すように、内冷却ユニット１１の受熱部１２、往路管１３、復路管１４は電子機器３単体の中に設けられている。また、放熱部１５は電子機器３単体の外部の外冷却ユニット５の蒸発器部７に接触させて設けられている。往路管１３および復路管１４は、受熱部１２と放熱部１５とを接続する。

　そして、受熱部１２、往路管１３、放熱部１５、および復路管１４が順に連結されて作動流体４１が循環する循環経路４２が形成され、受熱部１２の熱が放熱部１５へ移動させられる。また復路管１４と受熱部１２との接続側に、すなわち循環経路４２のうちの放熱部１５から受熱部１２の間に逆止弁２１が設けられている。

　また循環経路４２内の気圧は、使用する作動流体４１によって決定され、例えば作動流体４１が水の場合、大気圧よりも低く設定される場合が多い。

　以下、各部の詳細な構成について説明する。

　受熱部１２は、箱状になっている。受熱部１２の底面が電子部品１９、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）に対して熱伝導が可能な状態に取り付けられている。また、受熱部１２の上部または側面には、往路管１３と復路管１４との一端が連結されている。受熱部１２は、電子部品１９からの熱を作動流体４１に伝える。

　図４Ａは本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の側面部分詳細図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ－４Ｂ断面図、図４Ｃは本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の正面図である。図４Ａ～図４Ｃに示すように作動流体４１の熱を放出する放熱部１５は、直方体形状である。放熱部１５の内部には、接触させた蒸発器部７側の側面に放熱用フィン１６が複数（図４Ｂ、図４Ｃでは１１枚）設けられている。

　そして放熱部１５は、水平方向の水平幅１５ｃ（長手方向）を、鉛直方向の鉛直高さ１５ｄよりも大きくしている。また放熱部１５の上部には往路管１３の一端が、放熱部１５の下部には復路管１４の一端が接続されている。

　図５Ａは本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例１の側面図、図５Ｂは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例１の正面図、図５Ｃは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例２の側面図、図５Ｄは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例２の正面図、図５Ｅは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例３の側面図、図５Ｆは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の他の例３の正面図である。図５Ａ～図５Ｆには、放熱効果を促進するための放熱用フィン１６の形状及び配置が異なる３例を示している。

　図６Ａは本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の外冷却ユニットの側面図、図６Ｂは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部の背面詳細図である。図２Ａ、図２Ｂ、図６Ａに示すように外冷却ユニット５は、凝縮器部６と、熱交換部４４である蒸発器部７と、液管１７と、蒸気管１８とから構成されている。ここで凝縮器部６は、内部に凝縮器６ａを有する。蒸発器部７は、内部に受熱板７ａを有する。液管１７と蒸気管１８とは、凝縮器部６と蒸発器部７とを接続する。例えばフロン系の冷媒４３は蒸発器部７、蒸気管１８、凝縮器部６、液管１７へと循環され、熱の移動が行われる。

　図７Ａは本発明の実施の形態１のラック型サーバーを冷却する冷却装置の放熱部と蒸発器部の側面図、図７Ｂは図７Ａの７Ｂ－７Ｂ断面図である。図７Ａ、図７Ｂに示すように蒸発器部７は、放熱部１５と反対側表面７ｃが凹凸形状の受熱板７ａと受熱カバー７ｂとから構成されている。受熱板７ａの凹凸部と、受熱カバー７ｂとの空間内を冷媒４３が通過する。

　上記構成において、電子部品１９の冷却作用を内冷却ユニット１１から説明する。図３に示すように内冷却ユニット１１は、受熱部１２、往路管１３、放熱部１５、および復路管１４により構成され、作動流体４１（例えば水）が流れる。通常運転時において、図４Ａの放熱部１５内の破線にて示す液面２０までの容量の水が収納されている。

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

　図３、図４Ｂに示すように放熱部１５は、外冷却ユニット５の蒸発器部７に接触させて設けられている。そのため、放熱部１５内に設けられた放熱用フィン１６は、室温とほぼ同じ温度となっている。放熱用フィン１６に気化した水、すなわち水蒸気が接触することにより水蒸気は冷却され、その結果水蒸気は、凝縮し、液化する。液化した水は放熱部１５内に溜り、図４Ａに示す破線の液面２０を形成する。液面２０の下には復路管１４の一端が開口し、また液面２０の上には往路管１３の他端が開口している。

　図４Ａ～図４Ｃに示すように放熱部１５は、内部に液化した作動流体４１を貯留している。そして放熱部１５の水平方向断面積１５ａは、復路管１４の作動流体４１の循環方向に直交する方向４１ａの直交断面積１５ｂよりも大きくしている。このような構成にすることにより、放熱部１５内に存在する液面２０の面積は、復路管１４の作動流体４１の循環方向に直交する方向４１ａの直交断面積１５ｂよりもはるかに大きくなる。その結果、内冷却ユニット１１の高さは低くなる。

　なぜなら、逆止弁２１を開放する水頭圧にするためには、逆止弁２１に接続された復路管１４は上方に高くしなければならない。しかし、本実施の形態１では、放熱部１５の横幅は例えば４センチ、縦幅は１５センチとすれば、放熱部１５内の液面２０の面積である水平方向断面積１５ａは、復路管１４（内径断面積０.６ｃｍ^２）の作動流体４１の循環方向に直交する方向４１ａの直交断面積１５ｂの１００倍にすることも簡単である。このようにすると必要な水頭圧高さは、数センチでも良い。

　すなわち、放熱部１５の内部の水平方向断面積１５ａを有する放熱部１５内の液面２０は、水平方向断面積１５ａ全体で往路管１３側からの圧力を受ける。その結果、逆止弁２１を開放するための水頭高さが低くても逆止弁２１を開放し、再び作動流体４１を受熱部１２内へと循環させ、冷却を継続することが出来る。

　すなわち、本実施の形態１においては、逆止弁２１を開放する水頭高が低く出来ることにより、製品高さは極めて低くでき、ラック型サーバー２の冷却に適用できる。

　なお、放熱用フィン１６については、蒸気の往路管１３の接続口から復路管１４の接続口へのショートサーキットを防ぎ放熱効果を促進する。そのため図５Ａ～図５Ｆに示すように、放熱用フィン１６の形状及び配置が工夫されている。

　図５Ａ、図５Ｂでは、放熱用フィン１６の高さが往路管１３の接続口から遠くなるほど低くされている。図５Ｃ、図５Ｄでは、放熱用フィン１６の各フィンが高さ方向に分割、間隔が空けられている。図５Ｅ、図５Ｆでは、往路管１３の接続口と放熱用フィン１６の各フィンの最高部とに空間が設けられ、放熱用フィン１６の中央部のフィン以外は左右対称に傾斜している。

　これにより図４Ｂ、図４Ｃの放熱用フィン１６の形状に比べ、往路管１３の接続口から遠いフィン間にも蒸気が通過しやすくなり、放熱用フィン１６の各フィンがより有効に利用される。

　次に、外冷却ユニット５の冷却作用を説明する。図３、図４Ａ～図４Ｃ、図６Ａに示すように受熱部１２に伝えられた電子部品１９の発熱は、内冷却ユニット１１の放熱部１５から、放熱用フィン１６により放熱効果が促進され、蒸発器部７の受熱板７ａに伝えられる。

　図７Ｂに示すように蒸発器部７の受熱板７ａは、ネジ等により固定され放熱部１５に密着している。放熱用フィン１６により奪われた熱は、受熱板７ａに効率よく伝わる。

　受熱板７ａは、放熱部１５と反対側表面７ｃが凹凸形状となっている。受熱板７ａの凹部と受熱カバー７ｂとの空間内に、冷媒４３が通過するため、受熱板７ａと冷媒４３との接触面積が大きくなり、受熱板７ａに伝わった熱は、効率よく冷媒４３に伝わる。

　このとき、液状の冷媒４３が蒸発器部７の最高位置まで液管１７を含め満たされている。受熱板７ａに伝わった熱により、蒸発器部７内の液状の冷媒４３は蒸発し、図２Ａ、図２Ｂに示す蒸気管１８を経て凝縮器６ａへ移動する。

　凝縮器部６は、向かい合う面を通風可能に開口（外気吸込口８、外気吹出口９）した箱体内に、凝縮器６ａと送風機１０とが配置されている。外気吸込口８、外気吹出口９は、他の通気口同様、空気が通過する構成であれば、格子状、パンチング、あるいは網状などでもよい。凝縮器６ａは、送風機１０が送り出す空気があたり通過するように配置される。図２Ａにおいては、通風方向（矢印）に対して斜めに傾けて配置されている。

　図１に示す外気通風空間５２に配置した凝縮器部６では、通過する外気４５によって図２Ａ、図２Ｂに示す凝縮器６ａ内の冷媒４３が冷却、凝縮される。液化した冷媒４３は、液管１７を通って蒸発器部７へと降下していく。

　このように、外冷却ユニット５は、冷媒４３を蒸発器部７、蒸気管１８、凝縮器６ａ、液管１７へと循環させ、サーモサイフォン型のサイクルを構成して熱の移動を行っている。すなわち、放熱部１５から放出された作動流体４１の熱は、冷媒４３が循環されて外気４５へ放熱される。

　なお、冷却装置４に使用する構成部材の材質は、高発熱体に適用するため熱伝導性、耐食性を考慮し、アルミニウム、銅またはステンレス等が好適である。

　（実施の形態２）
　図８は、本発明の実施の形態２のラック型サーバーを冷却する冷却装置の背面図である。本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同じ構成には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる点のみを説明する。図８に示すように、外冷却ユニット５の液管１７の途中、蒸発器部７側に逆止弁２２が設けられている。

　逆止弁２２により、蒸発器部７から液管１７への冷媒４３の逆戻りが防止される。冷媒４３の循環方向が一方向に固定されるため、サーモサイフォン型の冷媒循環は安定する。

　また図１に示すように、ラック型サーバー２が複数台配置されるとともにラック型サーバー２を冷却する冷却装置４が備えられたデータセンター１において、データセンター１は上部の外気通風空間５２と、下部の本体空間５１とに分離されている。ラック型サーバー２は本体空間５１に配置され、凝縮器６ａが外気通風空間５２に配置されている。

　これにより、凝縮器部６からの排熱は外気４５へ放出されるため、電子機器３の排熱による室内温度上昇が防止できる。

　以上のように、外冷却ユニット５と内冷却ユニット１１とも圧力差により冷媒４３および作動流体４１が循環される。そのため、循環のためのポンプは不要となり、且つ凝縮器部６からの排熱は外気４５へ放出される。その結果、冷却装置４の排熱による室内温度上昇が防止され、空調を含めたデータセンター１全体として消費電力の増加が抑制される。

　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３では、実施の形態１、２と同じ構成には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる点のみを説明する。図９Ａは本発明の実施の形態３のラック型サーバーを冷却する冷却装置の側面図、図９Ｂは同ラック型サーバーを冷却する冷却装置の背面図、図９Ｃは図９ＢのＡ部拡大図、図９Ｄは図９Ｃの９Ｄ－９Ｄ断面図である。

　本発明の実施の形態３が、実施の形態１と異なる点は、外冷却ユニット３４のみである。図９Ａ、図９Ｂに示すように外冷却ユニット３４は、屋外冷却塔３５、往路水冷管２６、熱交換部４４である水冷熱交換部３１、および復路水冷管２７を順次接続した水冷サイクルである。すなわち、冷媒４３は水である。ここで往路水冷管２６と復路水冷管２７とは、水冷熱交換部３１と屋外冷却塔３５とを接続する。水冷熱交換部３１は、筐体４０の背面側４６に設けられ、内部に水冷受熱板３１ａを有している。

　図９Ａ～図９Ｄに示すように、冷却された往路冷却水２８が屋外冷却塔３５から送水され、往路水冷管２６を経て水冷熱交換部３１へ到達し、復路水冷管２７へと循環する。水冷熱交換部３１は、水冷受熱板３１ａと、水冷受熱カバー３２とから構成されている。ここで水冷受熱板３１ａは、複数の水冷フィン３１ｂと、水冷フィン３１ｂを挟む形の水冷仕切板３１ｃを有する。また水冷受熱板３１ａは、放熱部１５と反対側表面３１ｄが凹凸形状である。水冷仕切板３１ｃは、水冷受熱カバー３２に垂直に接合されている。また内冷却ユニット１１の放熱部１５と、水冷仕切板３１ｃにより区切られた水冷受熱区間３３の個々とが接触し、熱交換される。

　次に、水冷受熱区間３３における熱交換を説明する。図９Ｄに示すように水冷受熱区間３３では、水冷受熱板３１ａが水冷受熱カバー３２に垂直に接合されている。そして水冷受熱区間３３は、内冷却ユニット１１のおのおのの放熱部１５と接触する区間毎に水冷仕切板３１ｃにより区分けされている。したがって図９Ｂに示すように往路冷却水２８は、おのおのの水冷受熱区間３３毎に並列に熱交換水２９が流入する。

　次に放熱部１５からの熱を受け取った熱交換水２９は、復路冷却水３０となって、復路水冷管２７を通って再び屋外冷却塔３５へ運ばれる。そして、放熱部１５からの熱を外気４５へ放出し、復路冷却水３０は外気温レベルまで冷却される。屋外冷却塔３５により冷却された復路冷却水３０は往路冷却水２８となり、往路冷却水２８が再度、水冷熱交換部３１へ送られ、内冷却ユニット１１の放熱部１５から熱を奪う。このような循環により、連続的に電子機器３の冷却が行われる。

　次に図１０を用いて、内冷却ユニット１１と外冷却ユニット３４との接合部について説明する。図１０は、本発明の実施の形態３のラック型サーバーを冷却する冷却装置の内冷却ユニットと外冷却ユニットの接合部の概略断面斜視図である。内冷却ユニット１１の放熱部１５からの熱が、外冷却ユニット３４の水冷受熱板３１ａに伝わる。放熱部１５からの熱は、水冷受熱板３１ａに設けた水冷フィン３１ｂから、水冷フィン３１ｂ間を流れる熱交換水２９へと放熱され、放熱部１５の冷却が行われる。

　また、図１１は、本発明の実施の形態３のラック型サーバーを冷却する冷却装置の外冷却ユニットの水冷熱交換部上段から下段までの各水冷受熱区間に並列に流入する熱交換水の流路状態を示す背面図である。おのおのの水冷受熱区間３３の流路圧力損失が等しくなるようにして、おのおのの水冷受熱区間３３に均一な流量の熱交換水２９が流入する。その結果、水冷熱交換部３１のどの段も同じ冷却性能となる。

　図１２は、本発明の実施の形態３のラック型サーバーを冷却する冷却装置を備えたデータセンターの概略図である。図１２に示すようにデータセンター１は、ラック型サーバー２が複数台配置され、ラック型サーバー２を冷却する冷却装置４８が備えられている。図９Ａ、図９Ｂに示す内冷却ユニット１１の放熱部１５から奪った熱は、屋外冷却塔３５から外気４５へ放出される。そのため、実施の形態１、２と同様に冷却装置４８の排熱による室内温度上昇が防止でき、空調を含めたデータセンター１全体として消費電力の増加が抑制される。

　また図９Ｂに示す外冷却ユニット３４に、温調機能付きの屋外冷却塔３５が使用された場合、実施の形態１、２に比べ、内冷却ユニット１１の放熱部１５（接合部）は、低温に保たれる。その結果、受熱部１２の温度も低下し、内冷却ユニット１１の冷却性能が向上する。これにより、実施の形態１、２よりも更に大規模な発熱量を有するデータセンター１にも適用可能な冷却装置４８を提供できる。

　本発明は、ラック型の収納装置の内部に電子機器を備えた屋内型の発熱体収納装置の冷却に利用可能である。

１　　データセンター
１ａ　　天井
２　　ラック型サーバー
３　　電子機器
４，４８　　冷却装置
５，３４　　外冷却ユニット
６　　凝縮器部
６ａ　　凝縮器
７　　蒸発器部
７ａ　　受熱板
７ｂ　　受熱カバー
７ｃ，３１ｄ　　反対側表面
８　　外気吸込口
９　　外気吹出口
１０　　送風機
１１　　内冷却ユニット
１２　　受熱部
１３　　往路管
１４　　復路管
１５　　放熱部
１５ａ　　水平方向断面積
１５ｂ　　直交断面積
１５ｃ　　水平幅
１５ｄ　　鉛直高さ
１６　　放熱用フィン
１７　　液管
１８　　蒸気管
１９　　電子部品
２０　　液面
２１，２２　逆止弁
２６　　往路水冷管
２７　　復路水冷管
２８　　往路冷却水
２９　　熱交換水
３０　　復路冷却水
３１　　水冷熱交換部
３１ａ　　水冷受熱板
３１ｂ　　水冷フィン
３１ｃ　　水冷仕切板
３２　　水冷受熱カバー
３３　　水冷受熱区間
３５　　屋外冷却塔
４０　　筐体
４１　　作動流体
４１ａ　　作動流体の循環方向に直交する方向
４２　　循環経路
４３　　冷媒
４４　　熱交換部
４５　　外気
４６　　背面側
４７　　前面側
５１　　本体空間
５２　　外気通風空間

Claims (11)

1. 筐体内に電子部品を有する複数の電子機器を備えたラック型サーバーを冷却する冷却装置において
   前記冷却装置は内冷却ユニットと外冷却ユニットとを備え、
   前記内冷却ユニットは前記電子部品からの熱を作動流体に伝える受熱部と、
   前記作動流体の熱を放出する放熱部と、
   前記受熱部と前記放熱部とを接続する往路管および復路管とを備え、
   前記受熱部、前記往路管、前記放熱部、および前記復路管を前記作動流体が循環する循環経路を形成するとともに、前記循環経路のうちの前記放熱部から前記受熱部の間に逆止弁を設け、
   前記作動流体を前記循環経路に循環させて前記受熱部の熱を前記放熱部へ移動させ、
   前記外冷却ユニットは前記放熱部に接触させた熱交換部を有するとともに、前記放熱部から放出された前記作動流体の熱を、冷媒を循環させて外気へ放熱することを特徴とするラック型サーバーを冷却する冷却装置。
2. 前記放熱部は、内部に液化した前記作動流体を貯留し、水平方向断面積が前記復路管の前記作動流体の循環方向に直交する方向の直交断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
3. 前記放熱部は、水平方向の水平幅が鉛直方向の鉛直高さよりも大きくしたことを特徴とする請求項２記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
4. 前記放熱部は、内部に放熱用フィンを備えていることを特徴とする請求項２記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
5. 前記外冷却ユニットは凝縮器部と、前記熱交換部である蒸発器部と、前記凝縮器部と前記蒸発器部とを接続する液管および蒸気管とから構成され、
   前記凝縮器部は前記ラック型サーバーを複数台配置したデータセンターの天井に設けられた箱形形状であり、通風口を備えるとともに内部に凝縮器と送風機とを有し、
   前記蒸発器部は前記筐体の背面側に設けられ、内部に受熱板を有し、
   前記冷媒を前記蒸発器部、前記蒸気管、前記凝縮器部、前記液管へと循環させることを特徴とする請求項１記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
6. 前記受熱板は、前記放熱部と反対側表面が凹凸形状であることを特徴とする請求項５記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
7. 前記液管に逆止弁を設けたことを特徴とする請求項５記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
8. 前記データセンターを上部の外気通風空間と下部の本体空間とに分離し、
   前記ラック型サーバーは、前記本体空間に配置し、
   請求項５記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置を備え、
   前記凝縮器を前記外気通風空間に配置したことを特徴とするデータセンター。
9. 前記外冷却ユニットは、屋外冷却塔と、前記熱交換部である水冷熱交換部と、前記屋外冷却塔と前記水冷熱交換部とを接続する往路水冷管および復路水冷管とから構成され、
   前記水冷熱交換部は前記筐体の背面側に設けられ、内部に水冷受熱板を有し、
   前記冷媒である水を前記屋外冷却塔、前記往路水冷管、前記水冷熱交換部、前記復路水冷管へと循環させることを特徴とする請求項１記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
10. 前記水冷受熱板は、前記放熱部と反対側表面が凹凸形状であることを特徴とする請求項９記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置。
11. 前記ラック型サーバーを複数台配置したデータセンターにおいて、
    請求項９記載のラック型サーバーを冷却する冷却装置を備えたことを特徴とするデータセンター。

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