JP2002366258A

JP2002366258A - 電子機器システム及び縦型ラック

Info

Publication number: JP2002366258A
Application number: JP2001166376A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Mori; 森　　茂樹; Seitetsu Anzai; 政徹安西; Atsuya Takeuchi; 篤也竹内
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ラックに薄型サーバを複数重ねて配置した際
のサーバからの放熱性を改善する。【解決手段】複数の薄型サーバ１０１ａ、１０１ｂ、
１０１ｃ、１０１ｄをラックに重ねて配置する構造にお
いて、各サーバを所定の寸法でずらしながら配置する。
また、各サーバのずらした部分に放熱用の開口を形成す
る。こうすることで、薄型サーバを重ねてラックに収め
ても放熱口が確保でき、サーバ内部からの放熱性を改善
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型形状の電子機
器をラックに重ねて格納した構造に関する。例えば、複
数のサーバを縦型ラックに重ねて格納した構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】規模の大きいネットワークに接続される
サーバシステムは、処理速度を低下させないために、さ
らには処理に余裕を持たせるために、複数のサーバを備
え、処理を分散させて行う構成となっている。また、処
理容量及び処理機能を高めるために、機能毎にサーバを
用意し、複合化させた構成も採用されている。このよう
なサーバシステムでは、各サーバを収めたケースをラッ
クに縦に重ねて格納させた構造となっている。

【０００３】当然のことながらサーバシステムには、高
い性能が求められる。また、サーバシステムは、オフィ
ス内等の限られたスペースに配置されるので、より小さ
な占有スペースで配置できることが求められる。

【０００４】サーバシステムの高性能化には、各サーバ
に内蔵されたＣＰＵをより処理速度の速いものにするこ
とで対応している。他方で、サーバシステムの小型化に
は、各サーバを薄型形状とすることで対応している。

【０００５】ラックに収められるケースの規格として、
ＡＮＳＩ／ＥＩＡ規格（ＡＮＳＩ／ＥＩＡ−３１０−
Ｄ）が知られている。ＡＮＳＩ／ＥＩＡ規格によれば、
ケース（サーバ）の寸法は、幅が４８２．６ｍｍ（１９
インチ）、厚さが４４．４５ｍｍ（１．７５インチ）の
倍数になっている。４４．４５ｍｍという基本の厚さを
１Ｕと称し、これが２倍になると２Ｕ、３倍になると３
Ｕと称する（以下同様）。一般的に１Ｕが最も薄いケー
スの規格として用いられている。ラック自体の奥行きと
高さはサーバ本体サイズに合わせて自由に選べるように
なっているが、現実問題として、設置上および配線工事
上の理由で、奥行きは約８００ｍｍから９００ｍｍが多
く、高さは約２ｍ（４２Ｕ）に制限される。

【０００６】図１１は典型的な１Ｕサイズのサーバを前
面側から見た状態を示す図である。図１２は典型的な１
Ｕサイズのサーバを背面側から見た状態を示す図であ
る。図１３は典型的な１Ｕサイズのサーバを上方向から
みた内部構造の概略を示す図である。

【０００７】サーバ１０１は、金属製のケースに格納さ
れている。前面パネル１０３には、内部を冷却する空気
を取り入れるための通気口１０４が形成されている。通
気口１０４は、細長いスリット状の開口が多数形成され
た構造となっている。さらに前面パネル１０３には、動
作確認や警告を行うためのランプ１０５、ハードディス
ク装置の取り付け口１０６が設けられている。背面パネ
ル１０９には、内部の熱で暖められた空気を排出するた
めの通気口１１０が形成されている。通気口１１０は前
面パネル１０３側の通気口１０４と同様な構造となって
いる。さらに背面パネル１０９には、ＡＣ電源コネクタ
１１１、データ信号のやり取りを行うための各種のコネ
クタ１１２、１１３、１１４，１１５が設けられてい
る。

【０００８】サーバ１０１の内部には、電源１１６、電
源１１６を冷却するための冷却ファン１１７、ハードデ
ィスク装置１１８及び１１９、マザーボード１２０、マ
ザーボード１２０上に配置されたＣＰＵ放熱器１２１、
ＣＰＵ放熱器１２１を冷却するための冷却ファン１２２
を備えている。なお、図においてＣＰＵはＣＰＵ放熱器
１２１の下に隠れている。

【０００９】空気の流れは、冷却ファン１１７及び１２
２によって引き起こされる。冷却ファン１１７と１２２
が動作することで、矢印１２３で示すように、前面パネ
ル１０３側の通気口１０４から外気が吸い込まれ、内部
で熱を奪い暖められた空気は背面パネル１０９側の通気
口１１０から排出される。電源１１６とＣＰＵ放熱器１
２１の近くに冷却ファンが配置されているのは、電源１
１６とＣＰＵ放熱器１２１が主な発熱源であり主な冷却
の対象だからである。

【００１０】前述したように通常サーバ１０１は、複数
組み合わせて用いられる。図１４は、複数のサーバ１０
１をラック２０１に縦に積層して格納した状態を示す図
である。ラック２０１の前面には、パンチングメタルや
ガラス板等で構成された扉２０２が取り付けられてい
る。また、図示しない背面にはパンチングメタルによる
背面化粧板が取り付けられている。また、ラック２０１
の背面側は空間が空いており、この空間をラック２０１
の底板に形成された開口からラック上面に形成された開
口へと空気が抜けるようになっている。

【００１１】図１５は、ラック２０１内に格納されたサ
ーバ１０１内部での冷却空気の流れを説明するための図
である。ここでは、同じサーバを４段重ねた状態が例示
されている。冷却空気は、前面パネル１０３側から内部
に流入し、背面パネル１０９側から排出される。この冷
却空気の流れは、サーバ１０１の内部に配置された冷却
ファン１１７及び１２２によって引き起こされる。この
冷却空気の流れは、重ねて配置された各サーバにおいて
同じである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、サー
バには、高性能化と小型化が要求されている。この要求
を満足させようとすると、１Ｕサイズといった薄型のケ
ースにより高性能なＣＰＵを搭載し、さらにケース内に
多様な機能を詰め込んだものとなる。ＣＰＵには、ＣＰ
Ｕ放熱器１２１が取り付けられ、ＣＰＵ温度が一定レベ
ル以上にならないようになっている。これは、ＣＰＵ温
度がある一定以上になり、動作が暴走状態となることを
防止するためである。

【００１３】しかし、１Ｕというような薄型ケースに高
性能なＣＰＵを収めた場合、ＣＰＵからの発熱量に比較
して、通気口１０４及び１１０の開口面積が小さく、サ
ーバ１０１内からの放熱が効率よく行なわれない。この
点に関しては、薄型のケース内に収納される部品の実装
密度が高いことも要因となる。即ち、薄型ケースである
ために内部の発熱量に比較して通気のための開口が十分
に確保できず、また部品の実装密度が高いためにケース
内の通気インピーダンス（通気抵抗）が高くなり、ＣＰ
Ｕから放熱される熱がケース外に効率よく排出されな
い。このことは、他の主要な発熱源である電源１１６に
関しても同様にいえる。

【００１４】この問題を回避するには、ケース内の通気
インピーダンスを下げ、さらに冷却ファン１１７及び１
２２を強力なものにすればよい。通気インピーダンスを
下げるには、通気口１０４及び１１０の開口面積を増や
す方法がある。

【００１５】しかし、図１４及び１５に示すように、複
数のサーバ１０１が積み重ねられている状態では、通気
口を設けるスペースは、前面パネル１０３及び背面パネ
ル１０９しかない。しかし、１Ｕタイプといった薄型ケ
ースでは、前面及び背面パネルの面積が小さく開口スペ
ースをさらに設けるのは困難である。また、サーバの高
性能化及び高機能化に従って、前面パネル１０３には、
ハードディスク装置の取り付け口１０６、さらにはＦＤ
ＤやＣＤＲＯＭ等の各種記録媒体の差込み口が設けられ
る傾向にあり、通気口１０４の開口面積をさらに増やす
ことはより困難となる傾向がある。また背面パネル１０
９には、サーバの高機能化あるいは多機能化に従って各
種のインターフェース用のコネクタが多数配置される傾
向にあり、背面パネル１０９においても通気口１１０の
開口面積をさらに大きくすることは困難になる傾向があ
る。

【００１６】上述したサーバ１０１内部における発熱の
問題を解決する方法として、サーバ１０１の側面パネル
１０７及び１０８に通気用の開口を設ける方法がある。
しかし、以下の理由によりこの構造は適当でない。サー
バ１０１の側面パネル１０７及び１０８とラック２０１
との隙間は数ｃｍ程度ある。しかしこの隙間には、図示
しないＡＣ電源の分配ユニットや各種配線ケーブルが存
在しており、空気の流れが悪い。従って、サーバ１０１
の側面に通気用の開口を設けてもサーバ１０１内の冷却
効果はそれ程向上しない。特にサーバユニットが多数積
層される場合には、ＡＣ電源の分配ユニットも大きくな
り、また各種配線ケーブルも増えるので、冷却効果の向
上は期待できない。

【００１７】なお、一つのサーバ１０１の周囲に十分な
空間が確保できれば、その空間への開口を任意の場所に
形成することで、サーバ１０１内の通気インピーダンス
を下げることができる。しかし、コンパクト化は市場の
大きな要求であり、各サーバを上下に離して配置するよ
うな構造は、占有容積が大きくなり採用できない。ま
た、冷却ファン１１７及び１２２をより強力なものとす
る、あるいは冷却ファンをさらに増設する、といった方
法も考えられる。しかし、通気口が確保できなければ冷
却ファンを強力なものとしてもケース内からケース外へ
の空気の流れはたいして増えず、放熱効果はあまり改善
されない。

【００１８】本発明は、内部での発熱が問題となる薄型
の電子機器を多数重ねて配置する構造において、格納ス
ペースの増大を最小限にして内部の冷却効果を高めるこ
とができる技術を提供することを課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願の発明の概略を説明
すれば、以下の通りである。即ち、本発明は、一方の第
１端面に形成された第１通気部と、他方の第２端面に形
成された第２通気部と、第１主面の前記第１端面に近接
した部分に形成された第３通気部と、を含む電子機器
と、前記電子機器をずらして重ねた構造と、を含み、前
記電子機器のずらした部分に前記第３通気部が位置する
電子機器システムである。

【００２０】本発明によれば、電子機器をずらして重ね
た際に露出する電子機器の上面の一部または下面の一部
に通気部が形成されるので、電子機器を重ねた方向の寸
法を大きくすることなく電子機器内の通気性を改善でき
る。

【００２１】また、上記電子機器システムにおいて、前
記第１主面に対向した第２主面の前記第２端面に近接し
た部分に第４通気部をさらに含み、前記ずらした部分に
前記第４通気部が位置していてもよい。この場合、ずら
して重ねられることで露出する電子機器の上面の一部及
び下面の一部に通気部が形成されるので、電子機器内の
通気性をさらに改善にできる。

【００２２】また、上記電子機器システムにおいて、前
記構造体を複数重ねた構造を一ユニットとし、このユニ
ットを複数繰り返して縦に配置してもよい。こうするこ
とで、各電子機器内の通気性を確保しつつ、より多くの
電子機器を重ねた構造を限られた寸法内で実現できる。

【００２３】また本発明は、同一規格構造の電子機器を
複数縦に並べて保持する保持部と、上下に隣接する前記
電子機器を水平方向にずらして固定する固定部と、を含
む縦型ラックである。

【００２４】また、本発明は、複数縦に並べて配置され
た同一規格構造の電子機器と、上下に隣接する前記電子
機器を水平方向にずらして固定する固定部と、を含み、
前記電子機器は、ずらした部分に形成された通気口を含
む電子機器システムである。

【００２５】なお、同一規格構造の電子機器とは、同一
の電子機器、または機能は異なるが同じ規格の構造体に
収められた電子機器のことをいう。例えば、１Ｕサイズ
のケースのような規格化されたケースに収められた各種
電子機器は同一規格構造の電子機器に含まれる。従っ
て、同一規格構造であってもコネクタやスイッチの配置
の相違、パネルデザインの相違は許容される。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、
本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であ
り、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきでは
ない。なお、実施の形態の全体を通して同じ要素には同
じ番号を付するものとする。

【００２７】図１は、電子機器の一例であるサーバを前
面側から見た概略図である。図２は、電子機器の一例で
あるサーバを背面側から見た概略図である。図３は、電
子機器の一例であるサーバを上面側から見た内部の概略
図である。

【００２８】サーバ１０１は、ネットワークに接続され
各種のサービスを行う機能を有する。サーバ１０１とし
ては、各種機能を１台に統合したもの、メールサーバや
ファイルサーバ等の特定の機能に特化したものが挙げら
れる。サーバ１０１は、薄型で箱型形状の金属製のケー
スに収められている。例えば、１Ｕサイズ（厚さ（前面
パネル高さ）約４４ｍｍ、幅（前面パネル横幅）約４４
０ｍｍ、奥行き約６５３ｍｍ）の金属製ケースに収めら
れている。

【００２９】サーバ１０１の一方の第１端面である前面
パネル１０３には、第１の通気部となる通気口１０４が
形成されている。通気口１０４は、多数の細長いスリッ
ト状の開口で構成されている。通気口１０４を構成する
個々の開口の形状は、細長いスリット形状に限定され
ず、円形、楕円形、四角形、他の多角形状で構成された
ものが採用できる。前面パネル１０３は、動作確認や異
常発生時の警告が行われるランプ１０５と、サーバ１０
１内に内蔵されるハードディスクの交換を行うためのハ
ードディスク取り付け口１０６を備えている。図１には
図示されていないが、前面パネル１０３には、他にＦＤ
（フロッピー（登録商標）・ディスク）の挿入口、ＣＤ
ＲＯＭの挿入口、ＤＶＤＲＯＭの挿入口等が用途に合わ
せて配置される。

【００３０】サーバ１０１の側面パネル１０７及び１０
８には、サーバ１０１をラックに固定するためのボルト
穴１０２が形成されている。

【００３１】サーバ１０１の他方の第２端面である背面
パネル１０９には、第２の通気部となる通気口１１０が
形成されている。通気口１１０は、通気口１０４と同様
な構造となっている。背面パネル１０９には、サーバ１
０１に電源電力を供給するためのＡＣ電源コネクタ１１
１、ＬＡＮケーブル等を接続するためのモジュラー型の
コネクタ１１２、各種の信号ケーブルを接続するための
コネクタ１１３、１１４及び１１５が設けられている。
コネクタの種類としては、モジュラー型、多芯ケーブル
用の角型あるいは丸型コネクタ、ＵＳＢ規格に対応した
コネクタ、光ファイバーケーブルブルのコネクタ及び各
種同軸コネクタが必要に応じて選択される。

【００３２】サーバ１０１の一方の第１主面となる下面
パネル１２５には、第３の通気部となる前面パネル側通
気口１２６が前面パネル１０３に近接した部分に形成さ
れている。サーバ１０１の他方の第２主面となる上面パ
ネル１２４には、第４の通気部となる背面パネル側通気
口１２７が背面パネル１０９に近接した部分に形成され
ている。前面パネル側通気口１２６と背面パネル側通気
口１２７は、同じ構造となっている。即ち、個々の開口
の形状、寸法、間隔は同じとなっている。一例を挙げる
ならば、例えばケースとして１Ｕサイズ（厚さ約４４ｍ
ｍ）を採用した場合、前面パネル側通気口１２６と背面
パネル側通気口１２７が形成されている領域の幅（上面
または下面パネルの前後方向における寸法）として１０
〜３０ｍｍが採用される。

【００３３】前面パネル側通気口１２６の開口面積は、
通気口１０４の開口面積の３０％以上とすることが好ま
しい。前面パネル側通気口１２６の開口面積がこの比率
より小さいと、前面パネル側通気口１２６を形成した効
果が小さく好ましくない。また、同様な理由により、背
面パネル側通気口１２７の開口面積は、通気口１１０の
開口面積の３０％以上とすることが好ましい。

【００３４】サーバ１０１の内部には、電源１１６、電
源１１６を冷却するための冷却ファン１１７、ハードデ
ィスク装置１１８及び１１９、マザーボード１２０、マ
ザーボード１２０上に配置されたＣＰＵ放熱器１２１、
ＣＰＵ放熱機１２１を冷却するための冷却ファン１２２
を備えている。なお、図においてＣＰＵはＣＰＵ放熱器
１２１の下に隠れている。冷却ファン１１７と１２２
は、プロペラ型の軸流タイプのものが用いられる。サー
バ１０１の内部構造は、図示するものに限定されず、要
求される機能部品をさらに備えることができる。また、
冷却ファンの配置位置や種類及び数は、部品レイアウト
や発生熱量に対応して多様な組み合わせを選択できる。

【００３５】図４は、４台のサーバ１０１ａ〜１０１ｄ
をラック２０１に格納した状態を例示する図である。図
４は重ねられたサーバ１０１ａ〜１０１ｄを背面側から
見た状態が示されている。サーバ１０１ａ〜１０１ｄ
は、図１〜図３に示す構造のサーバ１０１と同じもので
ある。ラック２０１は、フレーム２０３、２０４、２０
５、２０６を内蔵している。フレーム２０３と２０４に
は、サーバ１０１ａ〜１０１ｄを縦に並べて保持するた
めのレール２０７〜２１０が取り付けられ、フレーム２
０５と２０６には、サーバ１０１ａ〜１０１ｄを縦に並
べて保持するためのレール２１１〜２１４が取り付けら
れている。各レールには、ボルト穴群２１５と２１６が
形成され、適当なボルト穴を選択することでサーバの前
後の位置を選択しサーバを固定できるようになってい
る。なお図示されていないが同様なボルト穴群は、レー
ル２０７〜２１０にも形成されている。また、各レール
は断面がＬ字形状となっており、サーバ下面の縁を下か
ら支え、サーバの出し入れや移動が容易に行えるように
なっている。

【００３６】例えば、サーバ１０１ａは、レール２０７
と２１１により下面パネル１２５の側面パネル１０７及
び１０８に沿った縁が支えられ、さらにレール２１１に
２１８と２１９の部分でボルトによって固定されてい
る。なお、図示されていないがレール２０７にもサーバ
１０１ａはボルトで固定されている。例えば、サーバ１
０１ａの前後位置の調整は、レール２１１の２１８と２
１９の部分のボルト、及び図示しないレール２０７のボ
ルトを外した状態で、レール２０７と２１１に沿ってサ
ーバ１０１ａを滑らせることで行われる。

【００３７】なお、図示しないが、ラック２０１の側面
には側面板が取り付けられ、上面には上面板（天板）が
取り付けられ、下面（底板）には下面板が取り付けら
れ、前面にはガラス扉やパンチグメタルでなる化粧版が
取り付けられる。また、背面はパンチングメタルによる
化粧板が取り付けられている。ラック２０１背面のパン
チングメタルとサーバ１０１a〜１０１ｄとの間には、
サーバ１０１a〜１０１ｄに接続される各種信号ケーブ
ルや電源ケーブルを引き回すための空間が設けられてい
る。そしてこの空間を下から上へと空気が流れるように
下面板に図示しない開口と、上面板に開口２１７が形成
されている。また、レールと側面板との間には、図示し
ない電源分配ユニットが配置される。また、ラック２０
１の前面は、通気性を確保するために、ガラス扉や化粧
板に開口が形成されている、あるいはガラス扉や化粧板
がラック２０１から浮かして取り付けられている。

【００３８】サーバ１０１と同じ構造のサーバ１０１
a、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、下から順に所定
の寸法で前面パネル方向にずらしながら配置されてい
る。即ち、上下に隣接するサーバは、下段のサーバに対
して上段のサーバが、前方に所定の寸法でずれて配置さ
れている。なお、ここではずらす寸法は一定なものとす
る。なお、各サーバの位置は、ボルト穴群２１５及び２
１６群を適当に選択することで決定する。ずらす寸法
は、前面パネル側通気口１２６と背面パネル側通気口１
２７が露呈し、その開口面積が通気口１０４及び１１０
の開口面積の３０％以上となる寸法とする。例えば、サ
ーバ１０１a〜１０１ｄのケースサイズが１Ｕ（厚さ約
４４ｍｍ）であり、通気口１０４と１１０の開口面積が
３００ｍｍ２であるとする。この場合、ずらす寸法は、
前面パネル側通気口１２６と背面パネル側通気口１２７
の露呈した開口面積が９０ｍｍ２以上となる寸法とす
る。なお、ずらす寸法の上限は、ラック２０１の奥行き
寸法と重ねる段数できまる。例えば、ラック２０１の奥
行き寸法に２００ｍｍの余裕があり、配線等の引き回し
のために１２５ｍｍ必要であり、重ねる段数を４段とし
た場合、残り７５ｍｍの中でずらす寸法を配分できる。
例えば、２５ｍｍのずらし幅を３段確保できる。また、
最下段のサーバ１０１ｄの下方と最上段のサーバ１０１
aの上方には少し隙間を空け、通風が行えるようにして
いる。

【００３９】図４のように重ねて配置したサーバ１０１
ａ〜１０１ｄにおける冷却空気の流れ方に関し以下に説
明する。図５は、サーバ１０１ａ内に前面パネル１０３
側から流入する冷却用空気（外気）の流れを例示する図
である。図６は、サーバ１０１ａ内から背面パネル１０
９側に排出される空気の流れを例示する図である。な
お、空気の流れの概略は、サーバ１０１ａ〜１０１ｄに
おいて同じである。図７は、図４に示すようにサーバ１
０１ａ〜１０１ｄを４段に重ねてラック内に配置した状
態における冷却用空気の流れを説明するための図であ
る。

【００４０】サーバ１０１ａ内の冷却は、冷却ファン１
１７と１２２が作動することで行われる。冷却ファン１
１７と１２２が作動すると、通気口１０４及び前面パネ
ル側通気口１２６から外気が吸い込まれる。吸い込まれ
た空気は、サーバ１０１ａ内部を冷却しつつ流れ、通気
口１１０及び背面パネル側通気口１２７よりサーバ１０
１ａ外部へ排出される。

【００４１】本実施形態では、吸気口である通気口１０
４と前面パネル側通気口１２６は近接しており、また排
気口である通気口１１０と背面パネル側通気口１２７も
近接している。従って、通気口１０４及び前面パネル側
通気口１２６から通気口１１０及び背面パネル側通気口
１２７への効果的な空気の流れが形成され、サーバ１０
１内部を効率よく冷却できる。この冷却効果に関して
は、サーバ１０１ｂ〜１０１ｄにおいても同様である。
また、下面パネル１２５に形成された前面パネル側通気
口１２６から吸気し、上面パネル１２４に形成された背
面パネル側通気口１２７から排気することで、冷たい空
気を下面側から吸気し、暖かい空気を上面側から排気で
き、冷却効果を高めることができる。また、各サーバ１
０１a〜１０１ｄの主な発熱源であるＣＰＵ１２８〜１
３１の位置が前後にずれるので、上下に隣接するＣＰＵ
同士が互いの輻射熱の影響を受けることが低減され、各
サーバのＣＰＵ１２８〜１３１における高温環境を緩和
できる。この効果は、他の主要な発熱源である電源につ
いても得られる。

【００４２】図４及び図７に示すサーバの集積構造を採
用した場合におけるサーバ内の排熱効果と、従来の単に
サーバを重ねただけの場合におけるサーバ内の排熱効果
とを比較したシミュレーション結果を以下に示す。

【００４３】図８は、本シミュレーションを行うにあた
り想定した前面パネル１０３側における通気口の状態を
示す図である。図９は、本シミュレーションを行うにあ
たり想定した背面パネル１０９側における通気口の状態
を示す図である。ここでは、計算を簡単にするために、
１Ｕサイズ（厚さ（前面パネル高さ）４４ｍｍ、幅（前
面パネル横幅）４４０ｍｍ、奥行き６５３ｍｍ）のケー
スを想定した（寸法は切りの良い数値を採用した）。

【００４４】前面パネル１０３側の通気口１０４は、前
面パネル１０３の２０ｍｍ×４４０ｍｍの領域に５０％
の開口率で設定した。前面パネル側通気口１２６は、通
気口１０４に近接した下面パネル１２５の１０ｍｍ×４
４０ｍｍの領域に５０％の開口率で設定した。背面パネ
ル１０９側の通気口１１０は、背面パネル１０９の２０
ｍｍ×４４０ｍｍの領域に５０％の開口率で設定した。
背面パネル側通気口１２７は、通気口１１０に近接した
上面パネル１２４の１０ｍｍ×４４０ｍｍの領域に５０
％の開口率で設定した。即ち、前面パネル１０３側の通
気口は、通気口１０４と、その半分の開口面積となる前
面パネル側通気口１２６とで構成した。また、背面パネ
ル１０９側に形成された通気口は、通気口１１０とその
半分の開口面積となる背面パネル側通気口１２７とで構
成した。また、空気は通気口１０４および前面パネル側
通気口１２６から吸気し、通気口１１０背面および背面
パネル側通気口１２７から排気する設定とした。また、
ケース内に部品等が配置されることによる通気抵抗の増
加を条件に入れるためにケース内で空気流がある程度の
抵抗を受ける設定とした。また、ファンはケースの中央
に配置され。１．７１ｍ３/ｍｉｎの風量の空気を送り
出す能力がある設定とした。

【００４５】ここでは、上記設定の１Ｕサイズのケース
を図４及び図７に示すように、４段に重ねたものを想定
した（本実施形態の構造）。なお、上下に隣接するケー
スは、下段のケースに対して上段のケースを前方（前面
パネル１０３方向）に２５ｍｍずらした設定とした。ま
た、比較対象は、上記設定のケースをずらさないで４段
に重ねた構造とした（従来構造）。シミュレーションに
関し、ラックの影響は考慮していない。また、上下のケ
ースは隙間を設けず重ねた配置とした。また、シミュレ
ーションは、上から２つめのケースについて行った。

【００４６】計算の結果、本実施の形態を採用した場合
は、背面側から排気される風量、即ち通気口１１０と背
面パネル側通気口１２７から排出される総風量は、１．
１９７ｍ^３/ｍｉｎであった。これに対して、従来構造
のもの、即ちずらし寸法が０のものは、１．０３６ｍ^３
/ｍｉｎであった。これは、上記条件で本実施の形態を
採用することで、従来の重ね構造に比較して、約１５．
５％の排熱効果の向上が得られることを意味している。

【００４７】このような結果が得られるのは、前面パネ
ル側通気口１２６と背面パネル側通気口１２７が通気口
として機能することで、ケース内の通気量が増大しため
である。

【００４８】本実施形態の構造を採用することで、サー
バ内からの排熱効果を高めることができる。また、サー
バを重ねた方向（上下方向）の寸法を従来構造と変えず
にサーバを集積化できる。なお、ラック２０１の前後方
向（奥行き方向）の寸法がやや大きくなるが、実用上許
容できる。

【００４９】本実施形態において、前面パネル側通気口
１２６と背面パネル側通気口１２７のいずれか一方のみ
が形成されているのでもよい。また、前面パネル１０３
側の通気口１０４または背面パネル１０９側の通気口１
１０の一方のみが形成されている構造でもよい。また、
通気口１０４と通気口１１０が形成されておらず、前面
パネル側通気口１２６と背面パネル側通気口１２７で通
気が確保される構造でもよい。また、本実施形態では、
サーバを４段に重ねる例を示したが、重ねる段数は４段
に限定されない。また、冷却効果を高めるためにラック
２０１上面の開口２１７に冷却ファンを配置してもよ
い。

【００５０】（実施の形態２）本実施形態では、サーバ
をさらに多段に重ねる場合の例を示す。図１０に示すの
は、４段重ねたものを１ユニットとし、それを２段に重
ねた構造を示す図である。本実施形態では、４つのサー
バ１０１ａ〜１０１ｄを所定の間隔でずらしながら重ね
てユニット３０１とし、さらにそれを２段に重ね、４×
２のサーバを重ねた構造としている。図１０は、４段に
重ねたサーバのユニット３０１と３０２を背面側から見
た状態が示されている。

【００５１】ユニット３０１と３０２の間は、所定の間
隔（例えば１サーバの厚み分）の隙間を設ける。これ
は、通気性を確保するためである。この隙間には、通気
性を確保できるダミーのケース、他の電子機器、信号ケ
ーブルの分配ユニットまたは電源の分配ユニットを配置
してもよい。なお、この隙間に機器を配置する場合は、
上下に位置するサーバの上面側及び下面側の通気口を塞
がないように注意する。ここでは、２つのユニット３０
１と３０２を積層し、４×２個のサーバを積層配置した
例を示すが、さらに多数のサーバを積層する場合には、
これを３ユニット、４ユニットと重ねれば良い。また、
１ユニットに積層するサーバの数は、４段に限定されな
い。

【００５２】本実施形態の構造を採用することで、限ら
れた格納容積でサーバ内の通気性を高くできる。

【００５３】以上本発明を実施の形態に基づき具体的に
説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更することが
可能である。例えば、積層する機器として、サーバ以外
にストレージ、ルーター、アンプ、電源、測定機器、制
御機器及び送受信機器等が利用できる。要は、薄型であ
り、内部からの放熱が必要な程度に発熱がある機器であ
れば利用することができる。また、積層する機器は、複
数種類であってもよい。また、機器の中に発熱しないも
のを含んでいてもよい。また、積層する機器のずらし寸
法は、全て同一でなくてもよい、例えば、ユニット３０
１内において、下段から徐々にずらし寸法を大きくする
配置、ユニット３０１とユニット３０２でずらし寸法を
かえる配置、異なる機器を積層する場合に機器の発熱量
に合わせてずらし寸法を設定する配置、といった構造を
採用できる。また、電子機器の形状は薄型の６面体構造
に限定されるものではなく、それを基本として数々の変
形構造が採用できる。例えば、薄型の６面体構造の端面
を曲面とする、一部に膨らみや窪みを設ける、主面を四
角ではなく五角形や六角形とする、断面を台形や５角形
あるいは丸みを帯びた形状とする、といった構造も採用
できる。

【００５４】また、実施形態では、電子機器の寸法とし
て、１Ｕサイズを例に挙げて説明したが、寸法はこれに
限定されるものではない。また、通気口は、パネル面に
均一に分布して形成されていなくてもよい。即ち、部分
的に集中して形成されている、数ヶ所に分散して形成さ
れている、といった構成でもよい。また、吸気能力ある
いは排気能力を高めるため、あるいは部分的に冷却効果
を高めるために、前面パネル側通気口１２６と背面パネ
ル側通気口１２７の一方または両方に近接してファンを
配置してもよい。勿論、通気口１０４と１１０の一方ま
たは両方に近接してファンを配置してもよい。また、電
子機器をラックに保持する保持部としては、部分的なガ
イトを配置する構造、電子機器を直接ボルトで保持固定
する構造または前面及び背面パネル部で保持する構造が
採用できる。また、電子機器の固定方法もボルトによる
固定以外にはめ込みによる構造等を採用できる。また、
電子機器の固定部分は前面パネル、背面パネル、下面パ
ネルまたは上面パネルであってもよい。また、冷却空気
の流れる方向は、サーバの背面パネル側から前面パネル
側へであってもよい。また、冷却空気の流れる方向をサ
ーバの背面パネル側から前面パネル側へとし、重ねたサ
ーバが上段ほど背面側にずれる重ね方でもよい。

【００５５】

【発明の効果】本願で開示される発明のうち、代表的な
ものによって得られる効果は、以下の通りである。すな
わち、内部での発熱が問題となる薄型の電子機器を多数
重ねて配置する構造において、格納スペースの増大を最
小限にして内部の冷却効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子機器の一例であるサーバを前面側から見た
概略図である。

【図２】電子機器の一例であるサーバを背面側から見た
概略図である。

【図３】電子機器の一例であるサーバを上面側から見た
内部の概略図である。

【図４】サーバをラックに格納した状態を例示する図で
ある。

【図５】サーバ１０１内に前面パネル１０３側から流入
する冷却用空気（外気）の流れを例示する図である。

【図６】サーバ１０１内から背面パネル１０９側に排出
される空気の流れを例示する図である。

【図７】４段に重ねられてラック内に配置された状態に
おける冷却用空気の流れを説明するための図である。

【図８】シミュレーションを行うにあたり想定した前面
パネル１０３側における通気口の状態を示す図である。

【図９】シミュレーションを行うにあたり想定した背面
パネル１０９側における通気口の状態を示す図である。

【図１０】４段重ねたものを１ユニットとし、それを２
段に重ねた構造を示す図である。

【図１１】典型的な１Ｕサイズのサーバを前面側から見
た状態を示す図である。

【図１２】典型的な１Ｕサイズのサーバを背面側から見
た状態を示す図である。

【図１３】典型的な１Ｕサイズのサーバを上方向からみ
た内部構造の概略を示す図である。

【図１４】複数のサーバ１０１をラック２０１に縦に積
層して装着した状態を示す図である。

【図１５】ラック２０１内に格納されたサーバ１０１内
部での冷却空気の流れを説明するための図である。

【符号の説明】

１０１…サーバ、１０１ａ…サーバ、１０１ｂ…サー
バ、１０１ｃ…サーバ、１０２…ボルト穴、１０３…前
面パネル、１０４…通気口、１０５…ランプ、１０６…
ハードディスク取り付け口、１０７…側面パネル、１０
８…側面パネル、１０９…背面パネル、１１０…通気
口、１１１…ＡＣ電源コネクタ、１１２…コネクタ、１
１３…コネクタ、１１４…コネクタ、１１５…コネク
タ、１１６…電源、１１７…冷却ファン、１１８…ハー
ドディスク装置、１１９…ハードディスク装置、１２０
…マザーボード、１２１…ＣＰＵ放熱器、１２２…冷却
ファン、１２３…空気の流れ、１２４…上面パネル、１
２５…下面パネル、１２６…前面パネル側通気口、１２
７…背面パネル側通気口、１２８…ＣＰＵ、１２９…Ｃ
ＰＵ、１３０…ＣＰＵ、１３１…ＣＰＵ、２０１…ラッ
ク、２０２…扉、２０３…フレーム、２０４…フレー
ム、２０５…フレーム、２０６…フレーム、２０７…レ
ール、２０８…レール、２０９…レール、２１０…レー
ル、２１１…レール、２１２…レール、２１３…レー
ル、２１４…レール、２１５…ボルト穴群、２１６…ボ
ルト穴群、２１７…開口、２１８…ボルトによる固定
部、２１９…ボルトによる固定部、３０１…サーバを４
台重ねたユニット、３０２…サーバを４台重ねたユニッ
ト。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｇ０６Ｆ 1/00 ３１３Ａ３１２Ｄ (72)発明者森茂樹神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本アイ・ビー・エム株式会社大和事業所内 (72)発明者安西政徹神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本アイ・ビー・エム株式会社大和事業所内 (72)発明者竹内篤也神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本アイ・ビー・エム株式会社大和事業所内Ｆターム(参考） 5E322 BA01 BA05 BB03 EA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の第１端面に形成された第１通気部
と、他方の第２端面に形成された第２通気部と、第１主
面の前記第１端面に近接した部分に形成された第３通気
部と、を含む電子機器と、前記電子機器をずらして重ねた構造と、を含み、前記電子機器のずらした部分に前記第３通気部が位置す
る電子機器システム。
【請求項２】前記電子機器には、前記第１主面に対向
した第２主面の前記第２端面に近接した部分に第４通気
部をさらに含み、前記ずらした部分に前記第４通気部が位置する請求項１
記載の電子機器システム。
【請求項３】前記電子機器には冷却ファンをさらに含
み、前記第１主面が前記電子機器の下面であり、前記第２主面が前記電子機器の上面であり、冷却用空気が前記第１及び第３通気部から流入し、前記
第２及び第４通気部から排出される請求項２記載の電子
機器システム。
【請求項４】前記電子機器を複数重ねた構造を一ユニ
ットとし、前記ユニットを複数繰り返して縦に配置した
請求項１記載の電子機器システム。
【請求項５】同一規格構造の電子機器を複数縦に並べ
て保持する保持部と、上下に隣接する前記電子機器を水平方向にずらして固定
する固定部と、を含む縦型ラック。
【請求項６】複数縦に並べて配置された同一規格構造
の電子機器と、上下に隣接する前記電子機器を水平方向にずらして固定
する固定部と、を含み、前記電子機器は、ずらした部分に形成された通気口を含
む電子機器システム。