專利名稱：電子設(shè)備用機(jī)架及數(shù)據(jù)中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子設(shè)備用機(jī)架，特別涉及設(shè)置于電子設(shè)備用機(jī)架內(nèi)的服務(wù)器的排氣溫度分布變化較大時(shí)的冷卻性能的提高。
背景技術(shù)：
隨著裝載于個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等電子設(shè)備中的中央處理裝置(CPU)等半導(dǎo)體器件的小型化和高集成化而發(fā)熱量日益増大。與此相應(yīng)，增加裝載服務(wù)器的機(jī)架能力、以及對(duì)該機(jī)架一起進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)中心的空調(diào)機(jī)的能力的必要性也増大。為了適應(yīng)這樣的趨勢(shì)，近年來(lái)，提出了例如日本特開2010-041007號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)所記載那樣的ー種方式，即，通過(guò)將熱交換器(散熱器)內(nèi)置于設(shè)置在機(jī)架的排氣部的箱門內(nèi)，使致冷劑流經(jīng)該散熱器，次而將排氣部的熱量排出到室外。該方式的優(yōu)點(diǎn)在干，由于散熱器設(shè)置在服務(wù)器機(jī)架的正后方而能夠在熱量擴(kuò)散到整個(gè)室內(nèi)之前進(jìn)行熱交換，因此能夠高效地進(jìn)行冷卻。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2010-041007號(hào)公報(bào)在此，將如上所述的現(xiàn)有類型的冷卻系統(tǒng)的例子示于圖8及圖9。圖8是說(shuō)明現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖，圖9是只提取了說(shuō)明現(xiàn)有的冷卻結(jié)構(gòu)的后門部分的概略結(jié)構(gòu)圖。圖8是裝載有服務(wù)器的電子設(shè)備用機(jī)架101及安裝于電子設(shè)備用機(jī)架101上的內(nèi)置有散熱器的后門102的立體圖。在后門102上設(shè)有多個(gè)風(fēng)扇103，使風(fēng)向箭頭104的方向流動(dòng)，就服務(wù)器的風(fēng)扇而言，其起到了消除散熱器的流體阻力的作用。圖9是從風(fēng)上游側(cè)觀察后門102的立體圖。在后門上設(shè)置有吸熱后的致冷劑配管 201和吸熱前的致冷劑配管202。配管在后門內(nèi)部進(jìn)行分支，配管上連接有多個(gè)翅片203，能夠進(jìn)行熱交換。該系統(tǒng)為，通過(guò)該熱交換，將所吸收的熱量由通過(guò)致冷劑配管201所連接的外部熱交換器排出到室外。但是，該系統(tǒng)存在如下兩點(diǎn)問(wèn)題。在此，利用圖10及圖11，對(duì)該兩點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。圖10是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的裝載有服務(wù)器時(shí)的服務(wù)器排氣的溫度分布的剖視圖，圖11是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的裝載有服務(wù)器時(shí)的溫度傳感器的裝載位置的剖視圖。第一個(gè)為問(wèn)題是，由于服務(wù)器設(shè)置于排氣部的正后方，由于具有溫度分布變化大的排氣與散熱器部接觸而導(dǎo)致局部的冷卻性能的降低。圖10從側(cè)面觀察機(jī)架服務(wù)器，示意性地表示作為第一個(gè)問(wèn)題的狀況。裝載于電子設(shè)備用機(jī)架101上的服務(wù)器301由于承受高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的程序而消耗了與后門的容許最大發(fā)熱量Qmax大致相等的電力。由此，當(dāng)將附圖的橫向(風(fēng)的流向)作為溫度高低的高度時(shí)，則以虛線302表示的排氣溫度成為僅僅服務(wù)器的裝載部的溫度極端增高的呈山形的形狀。這是因?yàn)椋魧⒏鲄^(qū)域分為機(jī)架上部、機(jī)架中央部和機(jī)架下部三個(gè)部分，并將該三個(gè)部分分別稱為Qu、Qm、Ql時(shí)，大部分熱量幾乎集中在Qm部分。并且，由這樣熱量集中產(chǎn)生的溫度差使得在溫度高的特定部位(僅僅中央部)發(fā)生熱交換。在此，一般熱交換量Q能夠以下式來(lái)表示。Q = (T2-T1) XhXA其中，Tl表示翅片的溫度，T2表示門的進(jìn)氣部(散熱器部正前)的溫度，h表示熱傳導(dǎo)率，A表示表示翅片面積。A為由散熱器的物理尺寸決定的一定值。H由流經(jīng)翅片的風(fēng)量以及所流動(dòng)的流體類別等決定。另外，溫度T2為狀態(tài)量，但根本上由服務(wù)器的發(fā)熱量和風(fēng)量決定，T2值變大則意味著上述所謂的熱量集中。另一方面，雖然只要能確保一定的致冷劑溫度和充分的致冷劑量翅片溫度Tl若就能為一定值，但致冷劑量未必增加相當(dāng)于發(fā)生熱量集中那樣的量。這是因?yàn)?，若致冷劑量增加，則致冷劑的流體阻力通常以平方法則增加。因此，由于局部的熱量集中，出現(xiàn)了超出該部位的冷卻能力的部位。于是，本來(lái)應(yīng)冷卻到預(yù)定溫度的部位卻排出比原來(lái)高的溫度的熱風(fēng)，這樣盡管遵守了容許發(fā)熱量，但結(jié)果還是降低了冷卻性能。另外，第二個(gè)問(wèn)題是，由于出現(xiàn)如上所述的不均勻的溫度分布，因而難以進(jìn)行冷卻能力的高精度測(cè)定。如圖11所示，在使用了現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品中，在散熱器的進(jìn)氣及排氣部裝載有溫度傳感器，根據(jù)進(jìn)氣與排氣的平均溫度差能夠測(cè)定散熱器的冷卻能力(熱交換量)，并向用戶提示。但是，當(dāng)發(fā)生如上所述的局部性的熱量集中時(shí)，進(jìn)氣傳感器的檢測(cè)值無(wú)法表示進(jìn)氣的平均值(事例在圖11中，進(jìn)氣傳感器401、402表示比平均低的值)。作為這樣的狀況的解決方案之一，有時(shí)安裝多個(gè)傳感器，以正確地把握溫度分布。但是，該方法由于在成本、維修性方面問(wèn)題較多，因而是不實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題而提供一種防止排氣部局部的熱量集中引起的冷卻能力降低的電子設(shè)備用機(jī)架。
本發(fā)明的上述及其它目的和新的特征，通過(guò)本說(shuō)明書的描述及附圖將更加清楚。以下，簡(jiǎn)單地說(shuō)明本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中的代表性內(nèi)容的概要。S卩，代表性內(nèi)容的概要是，具有內(nèi)置于電子設(shè)備用機(jī)架的后門內(nèi)的散熱器，設(shè)置于散熱器的排氣側(cè)的多個(gè)風(fēng)扇，以及設(shè)置于散熱器的進(jìn)氣側(cè)的多個(gè)熱管。另外，具有設(shè)置于電子設(shè)備用機(jī)架的后門側(cè)的多個(gè)風(fēng)扇，以及設(shè)置于電子設(shè)備用機(jī)架的前門側(cè)的多個(gè)熱管。在本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中，對(duì)由代表性內(nèi)容的概要獲得的效果的簡(jiǎn)單說(shuō)明如下。S卩，由代表性內(nèi)容的概要獲得的效果是，對(duì)散熱器的進(jìn)氣能夠獲得均勻的溫度分布。其結(jié)果，可防止因溫度分布不均而超過(guò)極限冷卻能力，能夠穩(wěn)定地確保預(yù)定的冷卻能力。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架裝載有服務(wù)器時(shí)的服務(wù)器排氣的溫度分布的剖視圖。圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架裝載有服務(wù)器時(shí)的溫度傳感器的裝載位置的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子設(shè)備用機(jī)架的熱管占流路面積的比例與風(fēng)量的關(guān)系的相關(guān)曲線圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4的配置有多個(gè)電子設(shè)備用機(jī)架的數(shù)據(jù)中心的熱交換的結(jié)構(gòu)圖。圖8是說(shuō)明以往的冷卻系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。圖9是說(shuō)明以往的冷卻結(jié)構(gòu)中僅抽取后門部分的概略結(jié)構(gòu)圖。圖10是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的裝載有服務(wù)器時(shí)的服務(wù)器排氣的溫度分布的剖視圖。圖11是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的裝載有服務(wù)器時(shí)的溫度傳感器的裝載位置的剖視圖。其中101-電子設(shè)備用機(jī)架，102-后門，103-風(fēng)扇，200-散熱器，201-吸熱后的致冷劑配管，202-吸熱前的致冷劑配管，203-翅片，301-服務(wù)器，302-虛線，401、402_進(jìn)氣傳感器，403,404-排氣傳感器，501-單元，602-熱管，801-平板型熱管，802-翅片，1001-外部熱交換器，1002-數(shù)據(jù)中心，1101-前門，1102-平板型熱管，1103-翅片。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，在用于說(shuō)明實(shí)施方式的所有附圖中，對(duì)同一個(gè)構(gòu)件原則上標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，并省略其重復(fù)的說(shuō)明。實(shí)施方式1利用圖1 圖3，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，從前方顯示包括電子設(shè)備用機(jī)架的整體圖，示出在裝載有一臺(tái)服務(wù)器的電子設(shè)備用機(jī)架的排氣側(cè)設(shè)置有內(nèi)置散熱器的門。圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架裝載有服務(wù)器時(shí)的服務(wù)器排氣的溫度分布的剖視圖，圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子設(shè)備用機(jī)架裝載有服務(wù)器時(shí)的溫度傳感器的裝載位置的剖視圖。在圖1中，在電子設(shè)備用機(jī)架101的排氣側(cè)設(shè)置有后門102，在后門102內(nèi)內(nèi)置有散熱器200。在散熱器200中設(shè)置有致冷劑配管201、202，該致冷劑配管201、202在后門102內(nèi)部進(jìn)行分支，并與構(gòu)成散熱器的多個(gè)翅片203連接，從而能夠進(jìn)行熱交換。通過(guò)該熱交換，成為將所吸收的熱量通過(guò)致冷劑配管201排出到室外的結(jié)構(gòu)。另外，在該翅片203的風(fēng)上游側(cè)，安裝有由多個(gè)熱管602構(gòu)成的單元501。該熱管602構(gòu)成為，例如，由來(lái)自設(shè)置于中央部分的服務(wù)器301的排氣產(chǎn)生的中央部分的熱量，利用毛細(xì)管現(xiàn)象能夠向上下方向移動(dòng)。
另外，如圖2所示，在后門102上裝載有多個(gè)風(fēng)扇103，以起到與后門102內(nèi)部的散熱器的壓力損失相抵消的作用。 接著，對(duì)裝載有服務(wù)器時(shí)的服務(wù)器排氣的溫度分布進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，在電子設(shè)備用機(jī)架101內(nèi)僅僅有一臺(tái)服務(wù)器301，該一臺(tái)服務(wù)器受到了高負(fù)荷，在服務(wù)器301的正后方，呈現(xiàn)了如溫度分布線603所示那樣的山形的溫度分布。也就是說(shuō)，呈現(xiàn)出產(chǎn)生了起伏大的溫度分布(熱量集中)。該溫度分布在熱通過(guò)熱管602時(shí)，因在熱管602的低溫部與高溫部之間的冷凝、蒸發(fā)作用而引起熱移動(dòng)，其結(jié)果，在熱通過(guò)熱管602后，溫度分布線601變得平滑化。接著，對(duì)設(shè)置溫度傳感器時(shí)的設(shè)置位置進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，在后門102的散熱器進(jìn)氣排氣部設(shè)置有溫度傳感器的情況下，在進(jìn)氣部設(shè)置進(jìn)氣傳感器401、402，在排氣部的二處分別設(shè)置排氣傳感器403、404，根據(jù)各個(gè)進(jìn)氣平均值與排氣平均值的差值計(jì)算熱交換量。在該情況下，在服務(wù)器301的正后方，如溫度分布線603所示那樣其排氣溫度變高。但是，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)氣傳感器401、402和排氣傳感器403、404的設(shè)置部分上的溫度如溫度分布線601所示，其排氣溫度的不均趨勢(shì)變緩和，進(jìn)氣傳感器401、402和排氣傳感器403、404顯示出接近平均值的適當(dāng)值。因此，利用平滑化效果，可以不需要多個(gè)溫度傳感器，而減少傳感器的數(shù)量。此外，本實(shí)施方式不局限于如圖1所示那樣的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)行各種變形來(lái)實(shí)施。實(shí)施方式2實(shí)施方式2是在實(shí)施方式1的基礎(chǔ)上，將熱管的形狀做成平板型。以下，根據(jù)圖4，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖4表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子設(shè)備用機(jī)架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，僅僅示出后門部分。如圖4所示，單元501的熱管的形狀形成為平板型而并非一般的圓型，且成為通過(guò)錫焊等而將銅或鋁制的翅片802連接到平板型熱管801上的形狀。由此，能夠進(jìn)一步提高對(duì)熱量集中的緩和效果。接著，根據(jù)圖5，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子設(shè)備用機(jī)架的熱管在流路面積中所占的比例與風(fēng)量的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子設(shè)備用機(jī)架的熱管在流路面積中所占的比例與風(fēng)量的關(guān)系的相關(guān)曲線圖。如圖5所示，當(dāng)平板型熱管801數(shù)目增加時(shí)，對(duì)熱量集中的緩和效果提高，另一方面，排氣通過(guò)后門102時(shí)的壓力損失增大而風(fēng)量減少。雖然風(fēng)量的減少程度也隨著散熱器的尺寸、壓力損失特性而變動(dòng)，但在此，要求在后門102的熱交換能力為IOkW左右時(shí)的條件下有適當(dāng)?shù)臒峁苷加妹娣e比例。因?yàn)楫?dāng)平板型熱管801的占用面積比例超過(guò)70%時(shí)，則風(fēng)量急劇地降低，由此可知平板型熱管801的占用面積比例優(yōu)選為70%以下。實(shí)施方式3實(shí)施方式3在實(shí)施方式2的基礎(chǔ)上，將由帶翅片的熱管構(gòu)成的單元501不是設(shè)置在電子設(shè)備用機(jī)架的后門側(cè)，而是設(shè)置在前門側(cè)。以下，根據(jù)圖6，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的電子設(shè)備用機(jī)架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的電子設(shè)備用機(jī)架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，但僅僅示出前門部分。
在圖6中，在電子設(shè)備用機(jī)架101內(nèi)裝載有多臺(tái)服務(wù)器301，在前門1101側(cè)配置有由連接有翅片1103的平板型熱管1102構(gòu)成的單元501。此外，在后門側(cè)設(shè)有多個(gè)風(fēng)扇。這樣，在本實(shí)施方式中，在前門1101側(cè)配置有平板型熱管1102，因此，能夠利用平板型熱管1102使來(lái)自前門1101側(cè)的進(jìn)氣溫度均勻化，并能夠高效地進(jìn)行電子設(shè)備用機(jī)架101內(nèi)的服務(wù)器301的冷卻。這是因?yàn)椋词乖谑褂昧送ǔ５目照{(diào)機(jī)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，雖然有時(shí)也會(huì)隨著電子設(shè)備用機(jī)架101或其他服務(wù)器等的設(shè)置布局、動(dòng)作狀況而發(fā)生熱量集中，形成電子設(shè)備用機(jī)架101的進(jìn)氣的溫度分布，但這樣的對(duì)策仍是有效的。實(shí)施方式4以下，根據(jù)圖7，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4的配置了多個(gè)電子設(shè)備用機(jī)架的數(shù)據(jù)中心中的熱交換進(jìn)行說(shuō)明。圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4的配置有多個(gè)電子設(shè)備用機(jī)架的數(shù)據(jù)中心中的熱交換的結(jié)構(gòu)圖。在圖7中，在數(shù)據(jù)中心1002內(nèi)配置有多個(gè)電子設(shè)備用機(jī)架101，在電子設(shè)備用機(jī)架101的后門102上，配置有如實(shí)施方式1、2所示的單元501。在圖7所示的例子中，在數(shù)據(jù)中心1002內(nèi)有二臺(tái)電子設(shè)備用機(jī)架101，在各電子設(shè)備用機(jī)架101上分別設(shè)置有內(nèi)置有散熱器的后門102。在該后門102上連接有致冷劑配管，做成通過(guò)該致冷劑配管，由外部熱交換器1001將由內(nèi)置于后門102內(nèi)的散熱器吸收的熱量排出到室外的結(jié)構(gòu)。另外，在本實(shí)施方式中，該外部熱交換器1001做成須確保配置在距后門102有一定距離的高度的位置上，并且通過(guò)填充適當(dāng)?shù)闹吕鋭┝坎⑹蛊淞鲃?dòng)，從而使致冷劑自然循環(huán)的結(jié)構(gòu)。由此，在本實(shí)施方式中，能夠在無(wú)泵的條件下進(jìn)行熱交換。以上，根據(jù)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明者所提出的發(fā)明進(jìn)行了具體說(shuō)明，當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。本發(fā)明涉及電子設(shè)備用機(jī)架，能夠廣泛應(yīng)用于在多個(gè)服務(wù)器的排氣溫度分布起伏大的情況下的服務(wù)器機(jī)架等的冷卻。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備用機(jī)架，其收納有電子設(shè)備，其特征在干，具有 內(nèi)置在所述電子設(shè)備用機(jī)架的后門內(nèi)的散熱器，設(shè)置在所述散熱器的排氣側(cè)的多個(gè)風(fēng)扇，以及設(shè)置在所述散熱器的進(jìn)氣側(cè)的多個(gè)熱管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備用機(jī)架，其特征在干，所述電子設(shè)備用機(jī)架具有經(jīng)致冷劑配管與所述散熱器相連接的熱交換器， 所述熱交換器設(shè)置在高于所述后門的位置，所述散熱器的致冷劑被填充的量為能夠在所述散熱器與所述熱交換器之間自然循環(huán)的致冷劑量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備用機(jī)架，其特征在干，將所述多個(gè)熱管的安裝面積設(shè)定在所述散熱器的面積的70%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備用機(jī)架，其特征在干，具有 設(shè)置在所述散熱器與所述多個(gè)熱管之間的進(jìn)氣側(cè)的溫度傳感器，以及設(shè)置在所述散熱器的排氣側(cè)的排氣側(cè)的溫度傳感器；根據(jù)所述進(jìn)氣側(cè)的溫度傳感器和所述排氣側(cè)的溫度傳感器的檢測(cè)值來(lái)設(shè)定所述多個(gè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
5.一種電子設(shè)備用機(jī)架，其收納有電子設(shè)備，其特征在干，具有 設(shè)置在所述電子設(shè)備用機(jī)架的后門側(cè)的多個(gè)風(fēng)扇；以及設(shè)置在所述電子設(shè)備用機(jī)架的前門側(cè)的多個(gè)熱管。
6.ー種室內(nèi)被空調(diào)控制的數(shù)據(jù)中心，其特征在于，設(shè)置有多個(gè)權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備用機(jī)架或多個(gè)權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備用機(jī)架。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子設(shè)備用機(jī)架及數(shù)據(jù)中心。本發(fā)明提供可防止因排氣部局部性的熱量集中造成冷卻能力降低的電子設(shè)備用機(jī)架。在收納有電子設(shè)備的電子設(shè)備用機(jī)架(101)中，具有內(nèi)置在電子設(shè)備用機(jī)架(101)的后門(102)內(nèi)的散熱器(200)，設(shè)置在散熱器(200)的排氣側(cè)的多個(gè)風(fēng)扇，以及設(shè)置在散熱器(200)的進(jìn)氣側(cè)的多個(gè)熱管(602)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102573414SQ20111041210
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者出居昭男, 椿繁裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所