专利名称：机架安装服务器系统及其冷却方法、机架柜、服务器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及层叠多个计算机的机架安装服务器系统的冷却技术，特别是涉及适用使冷却液循环的液冷方式的有效的技术。
背景技术：
近年来，在服务器等信息处理装置的系统构成、收纳以及设置中，机架安装方式成为主流。所谓机架安装方式是在根据特定规格形成的机架柜中层置搭载具有各种功能的装置，机架安装方式具有可以自由地选择、配置各装置，系统构成的灵活性、扩展性优良，可以缩小系统整体的占地面积等优点。
特别，在服务器系统中，在IEC规格(国际电气委员会)/EIA规格(电气工业协会)中规定的19英寸机架柜成为主流，其中规定用于搭载装置的支柱的左右之间的尺寸为451mm，搭载中的高度尺寸1U(1EIA)＝44.45mm这样的单位。
这里，图15是表示本发明人作为本发明的前提研究的、现有的机架安装服务器系统中的向机架柜安装服务器组件的状态的图。现有的机架安装服务器系统通过将多个服务器组件搭载到机架柜10上构成。机架柜10由形成外部轮廓的四个方向的柱、和为用于搭载服务器组件的柱的四个方向的安装角铁11组成。
服务器组件的装置框体1，通过金属搭载件8安装在安装角铁11上。在装置框体1的内部，安装有主基板2，在该主基板2上安装有CPU(中央处理单元)或LSI(大规模集成电路)等的发热部3。在发热部3的上方紧密接触安装散热片4，在该散热片4的上游或者下游安装冷却风扇5，向散热片4吹风而构成。
再有，通常，在服务器组件的装置前面，安装有磁性存储装置等装置6。另外，在服务器组件的装置后面，安装有和外部连接的连接器7等。
根据上面的安装，风流通过安装在装置框体1的内部的冷却风扇5，透过装置6的缝隙，从装置正面吸入外部空气，通过散热片4冷却发热部3后，透过连接器7等的缝隙，从装置后面或者侧面排出。
如以上所述，在现有的机架安装服务器系统中，主要是从在服务器组件的装置框体1的内部安装冷却风扇5的装置前面吸入空气、从装置后面或者侧面排出空气来冷却发热部3的强制风冷方式。此外，有关这样的机架安装方式的强制风冷方式的技术，记载在特开2000-261172号公报中。
但是，在如上述的机架安装方式中，在服务器组件的各装置的上下也同样搭载有其它的装置。因此，即使在装置的顶面、底面进行吸气、排气，由于吸气、排气口被堵塞，也不能达到预期的效果。进一步，在装置侧面设置吸气口的场合，由于装置的排气，成为吸入被加热的机架柜内的空气，这成为冷却效率降低的主要原因。因此，在机架安装方式的强制风冷方式中，需要从装置前面吸入空气，从装置后面或者侧面排出空气。
另外，近年来，在机架安装方式中，为了高密度搭载机架柜中的服务器组件或者节省空间，装置的薄型化不断进展，能够安装在装置内部的冷却风扇也只能安装小型而风量小的风扇，加之由于在装置前面安装有磁性存储装置等设备，在装置后面配置有与外部连接的连接器等，所以吸排气面积显著减小。
进一步，在机架安装方式中，伴随服务器组件的高性能化，CPU或者LSI等的高速化、CPU的多构成化、磁性存储装置等设备的高转速化或者阵列化等的进展，发热量也增加。因此，确保强制风冷所必要的风量变得困难起来。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种冷却技术，该技术即使服务器组件高性能化、薄型化、高密度安装化，也能无损机架安装方式的优点，充分冷却搭载在机架柜内的多个服务器组件而确保可靠性，特别是采用液冷方式对搭载在服务器组件中的高发热部件进行平滑的放热。
为实现上述目的，本发明采用液冷方式，该液冷方式具有具有发热部的机架安装方式的多个服务器组件、向外部排放热量的冷却装置、连接多个服务器组件和冷却装置且冷却液在其中循环的冷却液循环通路，在多个服务器组件被冷却液循环通路并列联接的构成中，使服务器组件的冷却方法为液冷，通过冷却液循环通路向服务器组件的各装置供给冷却液，将从各装置排出的冷却液输送至装置外部，通过设在机架柜的冷却装置将冷却液冷却后，再次送入服务器组件的各装置中。
上述液冷方式设配管，该配管是使冷却液在机架柜内循环的冷却液循环通路，配置成沿机架柜的柱在上下方向上循环；使冷却液冷却的冷却部，该冷却部至少在冷却液循环通路的上下的任何一方，使用为使冷却液循环的循环装置的泵和热交换器作为冷却装置；以所述冷却部为界，沿上下方向平行地在下游侧形成下游侧配管、在上游侧形成上游侧配管，使在下游侧配管中，通常可以供给经冷却的冷却液那样，在机架柜内形成封闭的循环路径。
所述服务器组件设用于从外部供给冷却液的给水口，通过为装置内部冷却液循环通路的内部配管，配管至CPU和LSI等的发热部，进一步，接受热量的受热部设用于向外部排出该受热的冷却液的排水口，通过为设置在装置内的装置内部循环装置的泵输送冷却液。
另外，所述服务器组件通过连接所述下游侧配管和所述给水口，连接所述上游侧配管和所述排水口，使冷却液循环；通过通常供给低温的冷却液，而且向装置外部排出大量的热量，冷却服务器组件的各装置内的比较高温的发热部。
进一步，所述服务器组件采用在高温的发热部使用液冷方式冷却、在比较低温的发热部使用风冷方式冷却，混合液冷和风冷的构成，是在多个高温的发热部并列连接使冷却液循环的配管的装置。
另外，为使向所述服务器组件的机架柜的搭载、拆除时容易连接、切断冷却液，采用如下构造在机架柜侧的配管和服务器组件的各装置侧的供给排水口的连接中使用附带自动开关阀的接头进行连接。
进一步，为了能够在任意位置连接多个服务器组件，采用如下构造在下游侧配管和上游侧配管设连接接头分别作为给水口、排水口，使其为一对在上下方向上设置多个。
另外，即使多个服务器组件与设在机架柜侧的配管连接，为了抑制流量变化、确保安定的冷却性能，采用在服务器组件的每一装置中内置泵，可以通过自身的力量从设在机架柜侧的配管供给排出冷却液的结构。
进一步，为提供安定的冷却性能，采用在使用热交换器的冷却部，装备可以检测正在循环的冷却液的温度、控制热交换器的能力的功能，能够使经由冷却部的冷却液的温度保持一定温度的冷却方式。
另外，为了提高本发明的机架安装服务器系统的冷却方法的导入性，提供内置构成液冷方式的泵、热交换器、冷却部、配管等的机架柜。
另外，由于所述机架安装服务器系统的冷却方式为冗长构成，所以采用由互相独立动作的多个装置构成冷却装置，在某一装置故障时使其它装置动作的结构。
在本说明书中，公开了安装多个具有CPU的服务器组件的机架安装服务器系统，但是不限于这样的服务器组件，对于具有高发热部的HDD组件或者网络组件等也可以适用。
图1是表示不具有旁路路径的场合的大致系统构成的图。
图2是表示设置旁路路径、在服务器组件的各装置中不搭载泵的场合的大致系统构成的图。
图3是表示设置旁路路径、在服务器组件的各装置中设置流量调整阀的场合的大致系统构成的图。
图4是表示设置旁路路径、在服务器组件的各装置中搭载泵的场合的大致系统构成的图。
图5是表示向机架柜安装服务器组件的状态的系统立体图。
图6是表示服务器组件的流体连接结构的立体图。
图7是表示在机架柜中混合搭载液冷方式的服务器组件和风冷方式的装置的状态的立体图。
图8是表示冷却装置的一个例子的立体图。
图9是表示使用另外的方式的另外的冷却装置的立体图。
图10是表示服务器组件的另外的流体连接结构的立体图。
图11是表示服务器组件的混合构成的立体图。
图12是表示在液冷服务器组件的多个发热部位的场合的构成的立体图。
图13是表示使冷却装置的热交换器冗长化的场合的大致构成图。
图14是表示使冷却装置的主循环用泵冗长化的场合的大致构成图。
图15是表示向通过现有的强制风冷方式进行冷却的机架柜安装服务器组件的状态的立体图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。此外，在用于说明实施例的全部附图中，向具有同样功能的部件附与同一符号，省略对其重复的说明。
首先，根据图1～图4，说明为本发明的一个实施例的机架安装服务器系统的冷却方法的大致结构的一例。其中，图1表示不具有旁路路径的场合，图2表示设置旁路路径、在服务器组件的各装置中不搭载泵的场合，图3表示设置旁路路径、在服务器组件的各装置中设置流量调整阀的场合，图4表示设置旁路路径、在服务器组件的各装置上搭载泵的场合的大致构成图。
图1所示的机架安装服务器系统的冷却方法的大致构成是不具有旁路路径的场合的构成，具有机架柜10；由受热部21以及装置内部配管22等组成的多个(1～n的n台)服务器组件62；由下游侧配管30和上游侧配管31等组成的主循环配管34；和由主循环用泵41、容器42、冷却部43以及热交换器50等组成的冷却装置52等构成。
这样，不具有旁路路径的场合通过主循环用泵41向服务器组件62的各装置供给冷却液。在这种场合，流过各装置的冷却液的流量在各装置的流路阻抗相同的场合均等分配。因此，在装置是一台的场合，供给主循环用泵41的流量是Q(1/min)，在两台的场合是Q/2(1/min)，在n台的场合是Q/n(1/min)，流过装置内的流量由于装置的搭载台数变化而变化。由于流量的变化，产生运载的热量的变化，冷却能力也发生变化。
另外，通常，根据服务器组件62的各装置流路阻抗不同。在这种场合，搭载有多台的话，在各服务器组件62中流过与各装置的流路阻抗成反比的量的冷却液，很难确保各装置期望的流量。
进而，伴随流量的变化，管内压力也发生变化。通常，相对主循环配管34的管径，因为服务器组件62的装置内部的管径很细，在搭载数少时会施加过大的压力，有从接头部分漏出液体的危险。因此，为使过剩的压力不施加在管内，需要使装置内部配管22的管径变粗，但是因为需要大的容积，不适合高密度安装的装置。因此考虑图2的构成。
图2所示的机架安装服务器系统的冷却方法的概略结构是设置旁路路径、在服务器组件的各装置中不搭载有泵的场合的结构，和上述图1不同的点是在主循环配管34上设置旁路路径，在该旁路路径上连接旁路流量调整阀54。
这样，在设置旁路路径、在服务器组件62的各装置中不搭载泵的场合，可以控制由于服务器组件62的装置搭载台数的变化引起的各装置的流量的变化、管内压力的变化。通常，因为主循环配管34较粗，装置内部配管较细，仅设置旁路路径的话，主要流过流路阻抗小的旁路路径，各装置中只有少量流过。
因此，需要在旁路路径中设置旁路流量调整阀54。通过节流旁路路径的流量，流过各装置的流量增加，打开旁路路径的流量后，各装置的流量减少。由此，可以调整流量和管内压力，但是和上述图1的结构同样，与流路阻抗成反比例分配流量，得到各装置期望的流量是困难的。因此考虑图3的构成。
图3所示的机架安装服务器系统的冷却方法的大致构成是设置旁路路径、在服务器组件的各装置中设置流量调整阀的场合的构成，和上述图1以及图2不同的点是在服务器组件62的各装置内部配管22上连接装置流量调整阀28。
这样，在设置旁路路径、在服务器组件62的各装置中设置流量调整阀28的场合，在服务器组件62的各装置中，通过节流各装置的流量，流过各装置的流量减少，打开各装置的流量后，各装置的流量增加。由此，在通过旁路流量调整阀54调整流量和管内压力的同时，通过调整各装置的装置流量调整阀28，可以在每一装置中获得期望的流量。但是，在搭载多台流量不同的装置的场合，调整到各装置期望的流量是困难的。因此考虑图4的结构。
图4所示的机架安装服务器系统的冷却方法的大致构成是设置旁路路径、在服务器组件的各装置中搭载泵的场合的构成，和上述图1～图3的不同点是在服务器组件62的各装置内部配管22中连接装置内部泵23。
这样，在设置旁路路径、在服务器组件62的各装置中搭载泵的场合，流过主循环配管34的流量(主循环用泵41的流量)Q和搭载的服务器组件62的各装置的流量(各装置的装置内部泵23的流量)q的关系为Q＞q1+q2+…+qn(式1)由此，在不搭载装置的场合，流过主循环配管34的旁路路径，通过连接装置，在装置内流过冷却液，但是几乎全部流过流路阻抗小的旁路路径。因此，通过使装置内部泵23工作，通过自身的力量从主循环配管34供给、排出冷却液，必要以上的流量流过旁路路径。
这样的结构，由于依靠自身的力量供给、排出冷却液，因此流过服务器组件62的装置内的流量可以确保伴随装置内部泵23的性能的期望的流量。另外，上式成立的话，即使搭载多台流量不同的装置，也可以在各台装置中流过期望的流量，确保安定的冷却性能。
以下主要以图4的构成为例，详细说明其具体的构造。亦即，上述图4所示的机架安装服务器系统在具有机架柜10；由受热部21、装置内部配管22以及装置内部泵23等组成的多个服务器组件62；由下游侧配管30以及上游侧配管31等组成的主循环配管34；和由主循环用泵41、容器42、冷却部43以及热交换器50等组成的冷却装置52等的构成中，成为如下构造。
在机架柜10中，由主循环配管34构成的循环系统沿服务器组件62的搭载有方向形成，通过主循环用泵41使冷却液循环。进一步，冷却液的热向外部排放，或者通过热交换器50冷却循环中的冷却液。在本实施例中，表示的方法是，设置容器42作为主循环系统的缓冲器，内置冷却部43，通过热交换器50进行冷却。另外，将这些主循环用泵41、容器42、冷却部43、热交换器50汇集在一个装置中，形成冷却装置52。
服务器组件62是液冷方式的信息处理装置，在其内部内置装置内部泵23，通过装置内部配管22向发热部3供给冷却液，在通过受热部21冷却发热部3后向装置外部排出。
主循环配管34以冷却部43为界，区分为排出冷却液的一侧为下游侧配管30，吸入的一侧为上游侧配管31。服务器组件62从下游侧配管30供给冷却液，在上游侧配管31排出冷却液。同样在主循环配管34上连接多台服务器组件62。此时，流过主循环配管34的冷却液的流量Q必须具有流过各服务器组件62的流量q的和以上的流量。
下面通过图5～图7说明在机架安装服务器系统的冷却方法中的具体的安装方式的一个例子。图5表示向机架柜安装服务器组件的状态的立体图，图6表示服务器组件的流体连接结构的立体图，图7表示在机架柜中混合搭载液冷方式的服务器组件和风冷方式的装置的状态的立体图。
机架柜10为箱形，在其内部四个方向设置有在搭载服务器组件时作为安装用的柱的安装角铁11。沿形成该机架柜10的柱在上下方向上设主循环配管34，通过主循环用泵41循环冷却液，在主循环用泵41的上游配置容器42作为冷却液的缓冲器。另外，主循环配管34配置在安装角铁11的外侧。
热交换器50是使用冷却介质的方式，通过以压缩机45压缩气化后的冷却介质成高压后输送给冷却介质用散热器48，由冷却介质冷却风扇47冷却。该被冷却的冷却介质液化，输送给膨胀阀44，在这里再次被气化，使冷却部43成为低温，再次返回到压缩机45。
冷却部43内置于容器42的内部，冷却该容器42内的冷却液。另外，具有检测循环中的冷却液的温度、通过冷却控制电路46调整冷却能力的功能。
这些主循环用泵41、容器42、冷却部43、热交换器50安装在冷却装置框体40的内部，形成独立的冷却装置52。
主循环配管34以冷却部43为界，以排出冷却液侧作为下游侧配管，以吸入侧作为上游侧配管，两根管平行地配置。在下游侧配管30上设置下游侧连接接头32，在上游侧配管31上设置上游侧连接接头33，分别在几乎相同的高度配置。进一步，分别作为一对沿上下方向设置多个。
这些下游侧连接接头32、上游侧连接接头33附带自动开关阀，在不连接流体接头的场合，阀自动关闭，成为不漏出液体的结构。也就是说，该附带自动开关阀的接头，在连接接头内内置阀，在接头的阳侧和阴侧都有各自的阀，具有连接后通过相互按压打开阀，脱离后，通过弹簧的力关闭阀的功能。
本实施例的服务器组件62在装置框体1的内部安装有主基板2，在该主基板2上方安装有CPU和称为LSI的发热部3。在装置框体1的背面侧，设置给水侧连接接头24作为用于从外部供给冷却液的给水口，通过装置内部配管22配管至CPU和LSI等的发热部3，进一步设置接受热量的受热部21，并配管至用于将受热的冷却液向外部排出的排水口，在该排水口设有排水侧连接接头25。
这些给水侧连接接头24、排水侧连接接头25和主循环配管同样，是附带自动开关阀的接头。受热部21使用热传导率高的材料，在内部形成蛇行流通路径以便以尽可能大的面积接触冷却液，与发热部3紧密接触。进而，在装置内部配管22的中间，设置用于输送装置内的冷却液的装置内部泵23。
在冷却服务器组件62的内部的多个发热部3的场合的装置内部配管22的连接方法可以列举出串联连接和并列连接。在串联连接中，由于自上游侧的发热部3冷却液上升，对下游侧的发热部3的冷却带来不良影响，因此在本实施例中通过并列连接连结多个发热部3。
另外，在本实施例中，设在装置内部配管22的中间的装置内部泵23的配置，如果配置在发热部3的下游侧的话，会吸收变成高温的冷却液，对泵的寿命或性能有不良影响，因此配置在发热部3的上游侧。
服务器组件62和一般的机架安装方式同样，通过金属搭载件8搭载在机架柜10的安装角铁11上，下游侧配管30的下游侧连接接头32和装置的给水侧连接接头24通过给水侧管26相连接，上游侧配管31的上游侧连接接头33和装置的排水侧连接接头25通过排水侧管27相连接。另外，可以同样连接多个服务器组件62。
另外，在机架柜10中，如图7所示，因为与液冷方式的服务器组件62同样，一般的风冷方式的装置63也可以通过金属搭载件8搭载在安装角铁11上，因此可以混合搭载液冷方式的服务器组件62和风冷方式的装置63。
接着，根据上述图4以及图5，说明机架安装服务器系统的冷却方法中的液冷方式的一个例子。
通过主循环用泵41，在主循环配管34中，不管是否连接服务器组件62冷却液都在其中循环。另外，通过配置在主循环用泵41的上游侧的冷却部43，通常向下游侧配管30供给经冷却的冷却液。通过检测冷却液的温度、由冷却控制电路46调整热交换器50的能力，可以向下游侧配管30供给恒定温度的冷却液。
通过使服务器组件62与主循环配管34的下游侧配管30和上游侧配管31连接，冷却液流过服务器组件62的内部。此时，在向服务器组件62填充冷却液后进行连接。此时，因为在服务器组件62中内置装置内部泵23，所以不是通过主循环用泵41的动作，冷却液流过服务器组件62内，而是通过装置内部泵23的动作，冷却液流过服务器组件62内。
因此，即使连接多台服务器组件62，也可以通过装置内部泵23控制流量以使发热部3的温度恒定，可以流过由该装置内部泵23的性能决定的恒定的流量。但是，流经主循环配管34的流量必须设定为大于流过搭载的多台服务器组件62内的流量的总和。
在主循环配管34的下游侧配管30中流动的冷却液由于内置于服务器组件62中的装置内部泵23被吸引到装置内，至发热部3由受热部21接收热量，在冷却发热部3的同时冷却液的温度升高，成为高温的冷却液排出到主循环配管34的上游侧配管31。
即使在连接多台服务器组件62的场合，由于给水侧全部与下游侧配管30连接，排水侧与上游侧配管31连接，所以所有的装置通过冷却部43吸引保持在一定温度的冷却液。另外，变成高温的冷却液全部积聚到上游侧配管31，返回到冷却部43，再次被冷却到一定温度。
下面根据图8说明本实施例中的冷却液的冷却装置中用于提高冷却效率的构成的一个例子。图8表示另外的冷却装置的立体图。
在这一结构的冷却装置52中，设有用于冷却冷却介质的冷却介质冷却风扇47，从冷却装置框体40的前面吸入空气，向冷却介质用散热器48吹风，并向外部排出空气。上游侧配管31在引入冷却装置框体40内后，配管至装置前侧，引入至设在装置前面的吸气部的冷却液用散热器49。之后，引入内置冷却部43的容器42，通过主循环用泵41配管到下游侧配管30。
由此，通过上游侧配管31流过来的温的冷却液在流入容器42之前在冷却液用散热器49可以通过冷却介质冷却风扇47吸入的风使液温下降，通过冷却部43使冷却温度差变小，可以降低热交换器50的负担，可以高效地冷却冷却液。
进一步，根据图9说明本实施例中的冷却液的冷却装置中通过另外的方式构成的一个例子。图9表示通过另外的方式构成的其它的冷却装置的立体图。
该方式的冷却装置52配置冷却液冷却风扇51以使在冷却装置框体40的内部向冷却液用散热器49吹风，上游侧配管31引入冷却液用散热器49，经由主循环用泵41配管到下游侧配管30。
由此，通过上游侧配管31流过来的温的冷却液在冷却液用散热器49由于冷却液冷却风扇51的送风可以使液温降低。作为本实施例中的冷却液的冷却装置52，也可以采用如图9所示的简易方式。
下面根据图10说明在本实施例中的服务器组件中另外的流体连接结构的一个例子。图10表示服务器组件的另外的流体连接结构的立体图。
该流体连接结构的服务器组件62通过金属搭载件8以及滑轨61以可从前方拉出方式搭载在安装角铁11上。在金属搭载件8或者滑轨61上，与装置的给排水面平行设置给排水管保持部60，以将服务器组件62收纳在机架柜10中的状态，将给水侧/排水侧管26、27的一端安装在给排水管保持部60上，并使其能够与服务器组件62的给水侧/排水侧连接接头24、25连接。将给水侧/排水侧管26、27的另一端与上游侧/下游侧配管30、31连接。这些给水侧/排水侧连接接头24、25内置自动开关阀。
由此，将服务器组件62收纳在机架柜10中后，服务器组件62的给水侧/排水侧连接接头24、25自动与上游侧/下游侧配管30、31连接，另外在拉出后自动切断。
下面根据图11说明本在实施例中的服务器组件中混合构成的一个例子。图11表示服务器组件的混合构成的立体图。
这种混合构成的服务器组件62，在主基板2上安装有CPU和称为LSI的发热量较多的高温的发热部3和其它发热量较少的低温的发热体9。在高温的发热部3采用通过受热部21接受热量的液冷方式，在低温的发热体9采用通过安装在服务器组件62的装置前面的冷却风扇5吹风的风冷方式。
由此，在安装有高温的发热部3和低温的发热体9的混合构成的服务器组件62中，并用液冷方式和风冷方式，高温的发热部3通过液冷方式冷却，低温的发热体9可以通过风冷方式冷却。
进而，根据图12说明在本实施例中的服务器组件中通过液冷冷却多个发热部位的场合的构成的一个例子。图12表示通过液冷冷却服务器组件的多个发热部位的场合的构成的立体图。
这种构成的服务器组件62在主基板2上安装有发热量较多的高温的发热部3和其它发热量较少的低温的发热体9。另外，在服务器组件62的装置前面，安装有发热量较多的磁性存储装置等的磁盘6的发热体。由此，磁盘6的发热体也和通过受热部21a接受热量的发热部3同样，通过并列连接的装置内部配管22使冷却液循环，通过由受热部21接受热量，可以以液冷方式冷却多个发热部位。
该装置内部配管22的配管方法，通过向发热部3、磁盘6的发热体并列配管，可以向各个发热部位供给相同温度的冷却液。另外，在发热量较少的部分，也可以串接配管。进一步，其它的发热体9如果是可以以自然风冷冷却的发热量的话，则如图12所示没有必要安装冷却风扇。
下面根据图13说明在本实施例中的冷却装置中使热交换器冗长化的场合的构成的一个例子。图13表示使热交换器冗长化的场合的大致构成图。
这种构成的冷却装置52在容器42的内部内置两台冷却部43，为了使各冷却部43降温，并列设置两台热交换器50a、50b，并使其互相独立动作。由此，通过两台热交换器50a、50b冷却冷却液，即使其中任何一台发生故障，也可以冷却冷却液。另外，也可以使任何一方运转，在发生故障的场合使另一方的热交换器运转。
进一步，根据图14说明在本实施例中的冷却装置中使主循环用泵冗长化的场合的构成的一个例子。图14表示使冷却装置的主循环用泵冗长化的场合的大致构成图。
这种构成的冷却装置52从容器42的出口并列连接内部配管，在各内部配管上并列设置用于使冷却液循环的两台主循环用泵41a、41b，并使其互相独立动作。另外，在各主循环用泵41a、41b中附有止回阀55。由此，通过两台主循环用泵41a、41b使冷却液循环，即使其中任何一台发生故障，也可以使冷却液循环。另外，即使并列连接主循环用泵41a、41b，通过在各主循环用泵41a、41b上附加止回阀55，也可以防止在一方发生故障的场合通过泵的冷却液的循环。
因此，根据本实施例的机架安装服务器系统的冷却方法，可以得到以下的效果。
(1)在强制风冷方式的机架安装方式的装置中，即使在由于薄型化而使吸排气面积缩小、或者由于高密度安装化而使流体的压力损失增加而使得通过冷却风扇不能充分冷却的条件下，通过采用液冷方式，也可以通过冷却液接收高温的发热部3的热量，向服务器组件62的装置外部排出，可以通过搭载在机架柜10中的冷却装置52总体平滑地冷却。
(2)由于通过设置在主循环配管34上的主循环用泵41使冷却液循环，在搭载的服务器组件62中也内置有用于使装置内循环的装置内部泵23，所以，只要流过主循环配管34的流量大于流过搭载的装置的流量的总和，即使搭载有(连接)多少台也可以保证流过各装置的冷却液的流量一定，可以安定地冷却。
(3)通过以具有控制冷却液的冷却的电路的热交换器50控制冷却性能，可以向各服务器组件62供给恒定温度的冷却液，可以提供可靠性高的冷却性能。
(4)因为只有在搭载通过液冷方式冷却的服务器组件62时，使其与搭载在机架柜10上的冷却装置52的主循环配管34连接的话就可以了，因此也可以搭载液冷方式以外的风冷方式的装置63。另外，通过在流体连接部使用附加自动开关阀的接头，可以容易地进行服务器组件62的各装置的搭载、拆除。进而，通过在主循环配管34上设置多个接头，可以在自由的位置上搭载服务器组件62等，可以不损失机架安装方式的优点而实现搭载液冷以外的各种装置的系统构成。
(5)因为在各服务器组件62中，只要有可以有受热部21和装置内部泵23以及装置内部配管22等的构成的话就可了，所以可以简化各个装置的构成。进一步，冷却结构的简化也带来服务器组件62的小型化。
(6)因为可以构成在机架柜10内封闭的冷却装置52，即使不在极度降低室内温度等的特别的环境下也可以冷却服务器组件62的各装置的高温的发热部3。
(7)通过将冷却液的冷却装置52汇集成机架安装方式的装置，形成可以搭载在广泛流行的机架柜10内的构造，可以不必准备特定的机架柜10，容易地导入本发明的冷却方法。
(8)因为通过并列设置多台热交换器50或者多台主循环用泵41，可以使冷却装置52互相独立地动作，所以在某个热交换器或者主循环用泵发生故障时，通过使其它的热交换器或者主循环用泵动作，可以实现冗长构成。
根据本发明，即使服务器组件高性能化、薄型化、高密度安装化，也可以不损失机架安装方式的优点，对充分冷却搭载在机架柜内的多台服务器组件的可靠性进行确保，特别是，采用液冷方式可以对搭载在服务器组件上的高发热部件进行平滑的散热。
另外，根据本发明，因为不损失机架安装方式的优点，所以不影响现有的液冷以外的各种装置的安装容易性、操作性，可以构成机架安装服务器系统。
再有，根据本发明，因为在机架柜内构成封闭的冷却装置，可以简化各服务器组件的冷却结构，所以可以实现服务器组件小型化，进而实现机架安装服务器系统的小型化。
权利要求
1.一种机架安装服务器系统，其特征在于，包括具有发热部、通过循环的冷却液冷却所述发热部的多个服务器组件；并列连接所述服务器组件，冷却的冷却液进行循环的冷却液循环通路；和连接在所述冷却液循环通路的途中，使冷却液的循环的同时向外部空气排放热量，冷却所述冷却液的冷却装置。
2.如权利要求1所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述冷却液循环通路具有与所述服务器组件并列，迂回服务器组件的旁路路径。
3.如权利要求2所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述冷却液循环通路在所述旁路路径中具有控制在服务器组件中循环的冷却液的流量的流量限制装置。
4.如权利要求3所述的机架安装服务器系统，其特征在于，在使供给服务器组件的冷却液的循环量减少时，所述流量限制装置使冷却液的流量增加，在使供给服务器组件的冷却液的循环量增加时，所述流量限制装置使冷却液的流量减少。
5.如权利要求2所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述服务器组件在与所述冷却液循环通路连接的流通路径中具有流量限制装置。
6.如权利要求5所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述流量限制装置设于在该服务器组件中循环的冷却液的流入侧。
7.如权利要求2所述的机架安装服务器系统，其特征在于，通过控制流过所述冷却液循环通路的旁路路径的冷却液的流量改变在所述多个服务器组件中循环的冷却液的流量。
8.如权利要求1所述的机架安装服务器系统，其特征在于，各服务器组件在冷却该服务器组件的冷却液循环通路的一部分中具有冷却液的流量控制装置。
9.如权利要求8所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述流量控制装置设置于在该服务器组件中循环的冷却液的流入侧。
10.如权利要求1所述的机架安装服务器系统，其特征在于，具有附带自动开关阀的接头，该接头将在所述服务器组件中循环冷却发热部的冷却液的流入口和流出口与所述冷却液循环通路连接。
11.如权利要求10所述的机架安装服务器系统，其特征在于，与安装在该机架安装服务器系统中的服务器组件的安装间距等距离配置所述附带自动开关阀的接头。
12.如权利要求10所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述附带自动开关阀的接头设置成该接头的插拔方向和服务器组件的安装方向一致。
13.如权利要求1所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述冷却装置测定排出到所述冷却液循环通路的冷却液的温度，冷却向所述冷却液循环通路排出的冷却液以使冷却液的液温成为设定温度；服务器组件控制从所述冷却液循环通路流入的冷却液的流量，以使冷却液循环冷却的发热部的温度成为设定的温度。
14.如权利要求1所述的机架安装服务器系统，其特征在于，所述冷却装置设置在该机架安装服务器系统的机架柜的机架顶部。
15.如权利要求1所述的机架安装服务器系统，其特征在于，从所述冷却装置排出到所述冷却液循环通路的冷却液的流量大于在连接在所述冷却液循环通路上的多个服务器组件中循环的冷却液的流量的总和。
16.搭载多个具有CPU等发热部的服务器组件的机架安装服务器系统的机架柜，其特征在于，包括通过接头部并列连接所述服务器组件，冷却服务器组件的冷却液在其中循环的冷却液循环通路；和连接在所述冷却液循环通路的途中，使冷却液进行循环的同时向外部空气排放热量以冷却所述冷却液的冷却装置。
17.如权利要求16所述的机架柜，其特征在于，所述冷却液循环通路沿该机架柜的上下方向配设，并设置在安装服务器组件时的电缆空间侧。
18.如权利要求16所述的机架柜，其特征在于，所述冷却装置设置在该机架柜的机架顶部。
19.如权利要求16所述的机架柜，其特征在于，所述冷却装置包含向外部空气排放被冷却液吸收的服务器组件发生的热的冷冻机。
20.如权利要求19所述的机架柜，其特征在于，所述冷冻机的散热器由通过该机架柜的前后方向的冷却风冷却。
21.如权利要求19所述的机架柜，其特征在于，与安装在该机架柜中的服务器组件的安装间距等距离配置所述接头部。
22.如权利要求16所述的机架柜，其特征在于，所述接头部设置成该接头的插拔方向和服务器组件的安装方向一致。
23.如权利要求22所述的机架柜，其特征在于，所述接头部由自动开关阀组成。
24.具有CPU等发热部的机架安装服务器系统的服务器组件，其特征在于，包括通过从机架柜的冷却装置供给的冷却液冷却的第一发热部；和通过流过该服务器组件的内部的冷却风冷却的第二发热部。
25.如权利要求24所述的服务器组件，其特征在于，所述第二发热部配置在外部空气流入的组件前部；所述第一发热部配置在供给/排出所述冷却液的组件后部。
26.如权利要求24所述的服务器组件，其特征在于，进一步具有沿该服务器组件的安装方向设置，使冷却所述第一发热部的冷却液流入和排出的接头部。
27.如权利要求26所述的服务器组件，其特征在于，所述接头部由自动开关阀组成。
28.如权利要求24所述的服务器组件，其特征在于，在所述冷却液流入侧，具有控制冷却所述第一发热部的冷却液的流入流量的流量控制装置。
29.如权利要求28所述的服务器组件，其特征在于，所述流量控制装置控制流量以使所述第一发热部成为设定温度。
全文摘要
本发明提供一种通过冷却液冷却CPU等发热部的液冷方式的机架安装服务器系统，该系统由具有发热部，通过循环的冷却液冷却所述发热部的多个服务器组件；与所述服务器组件并列连接，冷却服务器组件的冷却液在其中循环的冷却液循环通路；和连接在所述冷却液循环通路的途中，使冷却液进行循环的同时向外部空气排放热量冷却所述冷却液的冷却装置构成。另外，所述冷却液循环通路具有和所述服务器组件并列、迂回服务器组件的旁路路径，控制旁路路径的冷却液的循环量，或者控制在各服务器组件流入的冷却液的流量。由此，可以确保充分冷却安装在机架柜内的多个服务器组件的可靠性。
文档编号H05K7/20GK1521591SQ20041000424
公开日2004年8月18日 申请日期2004年2月12日 优先权日2003年2月14日
发明者太田重巳, 松下伸二, 二 申请人:株式会社日立制作所