【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサーバキャビネット用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液体酸素と液体窒素を原料としてクリーンルームに清浄空気を供給する装置が提案されている（特開平１１−９４３２５）。この清浄空気供給装置は、半導体工場、病院など主として清浄な空気を供給するに相応しい場に設置されている。したがって、クリーンルームと称される室内は普通一般に大きく、クリーンルームは、室内の天上、床面、天上の内壁面に沿って架け渡された大掛かりなフイルター部材などから構成されている。そして、クリーンルームの屋外には、液体酸素を供給する手段や液体窒素を供給する手段がそれぞれ配設されている。また、これらの供給手段から供給される液体酸素と液体窒素を原料として人工空気を製造する混合器も屋外に設置されている。さらに、混合器、供給ダクトを、クリーンルームの天上空間、大掛かりなフイルター部材、クリーンルームの大きな室内空間、床面の排出口、排出ダクト等を順次通る清浄な空気は、屋外に配設された人工空気循環手段、循環送風機などによって循環的に還流していた。
【０００３】
上記構成の清浄空気供給装置は、清浄な空気を供給するに相応しい場に適合するが、例えば場を変えて複数個のサーバ（電子応用機器）を常に低温状態で冷却するには、クリーンルームが大き過ぎて冷却効果を期待することができないという問題点があった。また、概して整備が大掛かりであり、また循環送風機ないし循環手段を屋外に配置しなければならないので、広い設置場所を必要とすると共に設置コストがかかるという問題点があった。さらに、液体酸素を供給する手段が液体酸素タンクなので、ランニングコストがかかる、人工空気を生成する際に発生する物質を基にしてエネルギーに利用することができない等の問題点もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の実施例が有する問題点に鑑み、第１の目的は、複数個のサーバ（電子応用機器）を常に低温状態で冷却するのに適合するサーバキャビネット用空調装置を提供することである。第２の目的は、設置スペースを有効的に活用することができること、設置コストないしランニングコストの低減化を図ることができることである。第３の目的は、合理的構成により、サーバに対する冷却効果を高めることができることである。その他の目的は、結露や静電気が発生しないこと、消火設備を設ける必要性がないことなどである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーバキャビネット用空調装置は、酸素を供給する酸素供給源と、一方、窒素を供給する窒素供給源と、これらにそれぞれ連結された供給管を介して前記供給源から酸素と窒素の供給を受け、かつ、常に酸素比率が低い状態で窒素と酸素とを混合して人工空気を生成する混合手段と、この混合手段から人工空気供給管を介して内装した複数個のサーバに対して前記人工空気を受け入れる密閉状態のサーバキャビネットと、このサーバキャビネットと前記混合手段との間に還流管を介して設けられ、かつ、使用済み人工空気を内装の熱交換手段側へ案内する器材等収納室とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のサーバキャビネット用空調装置は、酸素を供給する酸素供給源と、一方、窒素を供給する窒素供給源と、これらにそれぞれ連結された供給管を介して前記供給源から酸素と窒素の供給を受け、かつ、常に酸素比率が低い状態で窒素に酸素を混合して人工空気を生成する混合手段と、この混合手段から人工空気供給管を介して内装した複数個のサーバに対して前記人工空気を受け入れる密閉状態のサーバキャビネットと、このサーバキャビネットと前記混合手段との間に還流管を介して設けられ、かつ、使用済み人工空気を内装の熱交換手段側へ案内する器材等収納室とを備え、前記酸素供給源は電気分解器であり、この電気分解器で発生した水素をエネルギー源の一つとして利用する複合発熱機が第３供給管を介して酸素供給源に連結されていることを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明のサーバキャビネット用空調装置は、窒素を供給する窒素供給源と、この窒素供給源に連結された供給管を介して前記供給源から窒素の供給を受ける熱交換手段を内装するサーバキャビネットと、このサーバキャビネット内に前記熱交換手段と枝管を有する導管を介して連結され、かつ、サーバを内装する複数個のサーバ収納箱と、これらのサーバ収納箱からサーバキャビネットに出た使用済み窒素を排出することができるように該サーバキャビネットに設けられた排出弁とを備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図３を参照にして第１実施例を説明する。この第１実施例は、冷却媒体用の供給源が二系統である。すなわち、サーバキャビネット用空調装置Ｘは、基本的には酸素ａと窒素ｂとを混合手段２１を介して混合し、酸素ａ比率の少ない人工空気ｃをつくる。次に人工空気ｃをサーバキャビネット２５に供給する。サーバキャビネットには、複数個のキャビネット本体を介して多数のサーバ（コンピュータ）２６が収納されている。次にサーバキャビネット内を通過した人工空気ｃを還流室２に戻し、フイルター３を通して清浄化した後前記混合手段２１に送り、サーバキャビネット内の温度上昇を防止するために再利用する。そこで、第１実施例の特定要件について説明する。
【０００９】
１は密閉化された器材等の収納室である。この器材等収納室１は横型或いは水平層流方式に形成され、本実施例では、図１を基準にすると、例えば所要空間を有する還流室２と、この還流室２と垂直状態のフイルター部材３を介して横に連通する送風室４と、この送風室４に横に連通する気化室５とから成る。なお、気化室５は、必ずしも器材等収納室１に一体的に設ける必要はない。
【００１０】
しかして、前記還流室２の上壁２ａには、使用済み人工空気用の戻り口６が形成されている。また還流室２の左壁２ｂには、排出弁７が取付けられている。戻り口６からは還流管８から使用済み人工空気が流れ込む。排出弁７は還流室２も含め、器材等収納室１内の気体が所定圧以上に達した時に外部に使用済み気体（人工空気）ｃを排出する。
【００１１】
また前記フイルター部材３は、器材等収納室１に取り外し可能に配設されており、本実施例では、ＨＥＰＡフイルター（超高性能フイルター）が用いられている。したがって、フイルター部材３は、気体中の微細パーティクルを除去することができる。
【００１２】
また前記送風室４の上壁４ａには酸素供給口１２が形成され、該酸素供給口１２には酸素供給源１０で生成された酸素が第１供給管１１を介して流れ込む。送風室４の中央部には気体循環用の送風機１３が固定的に配設され、その噴出し口１３ａは気化室５の方を指向している。
【００１３】
したがって、送風室４は、（１）フイルター部材３を通過した清浄な人工空気が通過する空間であり、（２）また流れ込んだ酸素を清浄な人工空気と共に気化室５へ送り込む空間でもある。
【００１４】
ところで、前記酸素供給源１０は、酸素を供給する液体酸素タンクでも良いが、本実施例ではコストの低減化を図るために、還流室２の外に設けられた電気分解器を採用している。この電気分解器１０は、容器内の水溶液を電気分解により「水素」と「酸素」に区分けするが、本実施例では、水素は適宜に使用することにし、分解した酸素を前述した第１供給管１１を介して所定量づつ送風室４に供給する。
【００１５】
１５は還流室２の外に設けられた液体窒素供給源（例えば液体窒素を収納したボンベ）である。この液体窒素供給源１５は第２供給管１６を介して気化室５の気化手段１７に繋がっている。気化室５には第２供給管１６の後端部に連結され、かつ、蛇行状に折り曲げ形成された気化手段（熱交換器）１７が適宜に内装されている。
【００１６】
１９は酸素ａないし清浄な使用済み人工空気を混合手段２１に導く第１案内管、一方、２０は気化器１７で所望の状態に気化された窒素ｂを混合手段２１に導く第２案内管である。
【００１７】
前記混合手段２１の一次側には第１案内管１９及び第２案内管２０がそれぞれ連結されているので、混合手段（混合器）２１内には気化状態の酸素と窒素が流れ込んでくる。本実施例では、この混合器２１内の酸素ａと窒素ｂとの混合比率は所定の比率（例えば「酸素１」対「窒素４」）になるように調整されている。なお、気化室５の右側壁５ａには、第１案内管１９用の取付け口１８が設けられている。
【００１８】
２３は低温でかつ酸素比率の少ない混合気体ｃ（ここでは「人工空気」と称する。）を室内Ｙに設置されたサーバキャビネット２５に供給する人工空気供給管である。サーバキャビネット２５は密閉状態に形成されている。その形態はロッカー型或いは棚型である。サーバキャビネット２５はキャビネット本体内の支持部材を介して複数個のサーバ（電子応用機器）２６を並列状態に収納する。
【００１９】
そこで、本実施例の人工空気供給管２３は、本体管２３ａと、複数本の枝管２３ｂとから成り、前記枝管２３ｂは所定間隔を有して棚状サーバキャビネット２５の下部にそれぞれ連結されている。
図２はサーバキャビネットの一例を示す外観説明図、図３はサーバキャビネットの一部切欠の概略断面説明図である。図２及び図３を参照にしてサーバキャビネット２５の構造を説明する。
【００２０】
３１は室内Ｙに設置された少なくとも一つのサーバキャビネット２５を形成する複数個（本実施例では５個）のキャビネット本体で、これらのキャビネット本体３１，３１…は、並列状態に冷気通過空間３３を介してそれぞれ一体的に形成されている。前述したヘッド型の還流管（還流用ダクト）８は、サーバキャビネット２５の上壁に横設され、一方、人工空気供給管（供給ダクト）２３の枝管２３ｂは、サーバキャビネット２５の下部前壁に形成された複数個の吸込み口３２にそれぞれ取付けられている。
【００２１】
３３は各キャビネット本体３１，３１の対向側壁３４，３４の間に形成された複数個の冷気通過空間である。これらの冷気通過空間３３，３３は、前記対向側壁３４，３４の下部にそれぞれ形成された各連通口３５，３５などを介してサーバ収納空間３６と連通している。各キャビネット本体３１，３１…のサーバ収納空間３６は、それらの上壁にそれぞれ形成された排出口３７，３７…を介して還流管８と連通している。
【００２２】
したがって、本実施例では、人工空気供給管（供給ダクト）２３の枝管２３ｂから各キャビネット本体３１，３１…の各サーバ収納空間３６に流れ込んだ人工空気ｃは、各連通口３５，３５、各排出口３７，３７…などを介して還流管８へと流れていく。
【００２３】
ところで、各キャビネット本体３１，３１…の側壁（例えば対向側壁３４，３４）は、放熱機能を高めるために、本実施例ではコルゲート板で形成されている。また、各キャビネット本体３１，３１…の前面には、それぞれ前扉３８が枢着されている。そして、各前扉３８をそれぞれ開けると、各内部には、複数個（例えば５個）のサーバ２６が支持部材４０を介して収納されている。つまり、複数個のコンピュータ（電子応用機器）２６は、これらの支持部材４０に所要間隔を有してそれぞれ支持されている。
【００２４】
なお、４２は各冷気通過空間３３，３３…の適宜箇所に配設された火災報知器で、これらの火災報知器４２は、図示しない配線を介して制御手段（火災報知制御弁など）に接続しているが、本実施例の必要な要件ではない。
【００２５】
上記構成に於いて、まず酸素供給源１０によって生成された酸素ａは、第１供給管１１を介して器材等収納室１の送風室４に送られる。一方、液体窒素供給源１５から供給された非常に低温の窒素ｂ（ここではタンクから出ると多少気化が始まっている）が第２供給管１６を介して気化室５に入り込み、気化手段１７により一層に気化される。
【００２６】
次に送風室４に入り込んだ酸素ａは、送風機１３により第１案内管１９を介して混合手段２１側に流れ込む。一方、気化手段１７により一層に気化した窒素ｂは膨張しながら第２案内管２０を介して混合手段２１に流れ込む。この時、混合手段２１内の酸素ａと窒素ｂの混合比率は、略所定の比率（例えば１：４の割合）に調整されている。
【００２７】
次に混合手段２１で生成された人工空気ｃは、人工空気供給管２３を通ってサーバキャビネット２５の各サーバ収納空間３６に流れ込む。これにより複数個のサーバ２６は冷却される。各サーバ収納空間３６に流れ込んだ冷たい人工空気ｃは、各キャビネット本体３１，３１の冷気通過空間３３，３３及び排出口３７，３７…を通過して上方の還流管８へと流れる。還流管８に流れた使用済み人工空気ｃは、還流室２に戻り、図示するようにフイルター３を通過して清浄化される。そして、送風室４に流れ込んだ酸素ａと合流して再び混合手段２１に送くられる。
【００２８】
なお、器材等収納室１内には使用済み人工空気ｃが循環して合流することから、気体が余る（内圧が高まる）状態となる。このような場合には排出弁７が作動して適度な内圧に調整される。また、各キャビネット本体３１，３１の何れか一つの温度が著しく高くなった場合（火災の危険の恐れがある場合）には、火災報知器４２がそれを検知し、制御手段が作動する。
【００２９】
【実施例】
第１実施例では、図２で示すように室内Ｙに設置されたサーバキャビネット２５は一つであるが、同様のものを複数個（例えば３個）設置しても良い。サーバキャビネット２５が複数個の場合には、それぞれのサーバキャビネットは器材等収納室１側の還流管８並びに人工空気供給管２３に適宜に連結される。
次にこの欄では、本発明の第２実施例〜第４実施例について説明する。なお、第２実施例以降の説明にあたって、第１実施例と同一又は同様（機能が同一）の部分には、同一又は同様の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
図４は第１実施例の変形例（ここでは「第２実施例」とする。）である。第１実施例では酸素供給源１０で生成された酸素ａが第１供給管１１を介して器材等収納室１の送風室４に流れ込む。しかし、図４で示すように、供給管１１Ａを直接混合手段２１に連結しても良い。この場合酸素供給源１０で生成された酸素ａの供給量を調整する調整弁４５が供給管１１Ａに設けられている。要は、酸素供給源１０で生成された酸素ａは、器材等収納室１に間接的に供給するか、又は混合手段２１に直接的に供給するか何れでも良い。
【００３１】
図５は、本発明の第３実施例を示す。この第３実施例は、人工空気を生成する際に発生する物質をエネルギー源の一つに利用することを目的とし、第１実施例に新たな構成要件を加味している。すなわち、５０は酸素供給源１０Ａから発生する水素ｄをエネルギー源の一つとして利用する複合発熱機で、この複合発熱機５０は第３供給管５１を介して酸素供給源１０Ａに連結されている。
【００３２】
なお、酸素供給源１０Ａは、還流室２の外に設けられた電気分解器が用いられている。また、前記複合発熱機５０から発生した排熱ｅは、パイプ状或いは線状の伝熱手段５２を介して気化手段１７に伝えられる。
【００３３】
図６及び図７は、本発明の第４実施例を示す。この第４実施例と第１実施例との相違点は、次の通りである。
【００３４】
（ａ）第１実施例は、冷却媒体用の供給源が二系統（窒素と酸素）であるのに対し、この実施例のそれは一系列（窒素）である。もちろん、第１実施例のように二系統でも良いが、少なくとも窒素供給源１５Ｂを利用している。
【００３５】
（ｂ）したがって、第１実施例のように、人工空気を生成する混合手段２１が発明の必須要件ではない。
【００３６】
（ｃ）また第１実施例では熱交換手段１７が器材等収納室１に内設されているのに対し、この実施例ではサーバキャビネット２５Ｂに内設されている。したがって、サーバキャビネット２５Ｂは、窒素供給源１５Ｂとの間に介在する供給管１６Ｂを介して窒素供給源１５Ｂ内で自然に気化した非常に低温の窒素ｂを、いわばダイレクト（熱交換手段１７Ｂ）に受け入れる。したがって、この実施例では、第１実施例の器材等収納室１が発明の必須要件ではない。
【００３７】
（ｄ）また第１実施例のサーバキャビネット２５には、冷気通過空間を介して複数個のキャビネット本体が設けられ、各キャビネット本体内に複数個のサーバ１６が所要間隔を有して収納されているのに対し、この実施例のサーバキャビネット２５Ｂは、必ずしも複数個のキャビネット本体を構成要件としない反面、該サーバキャビネット２５Ｂ内には、熱交換手段１７Ｂと枝管を有する導管６０を介して連結され、かつ、サーバ２６Ｂを内装する複数個のサーバ収納箱３１Ｂが設けられている。しかして、サーバ収納箱３１Ｂは、本実施例では所要間隔を有して上下方向に合計５個設けられ、各サーバ収納箱３１Ｂの一端部には、冷却媒体としての窒素をサーバ収納箱から積極的にサーバキャビネット２５Ｂの内部空間に排出する排熱ファン６１が取付けられている。
【００３８】
（ｅ）さらに、第１実施例ではサーバキャビネット２５から排出された排出済み窒素は、還流管８を介して器材等収納室１の還流室２に戻されるの対し、この実施例では、サーバキャビネット２５Ｂには、該サーバキャビネットから排出された排熱的窒素を回収し、かつ、冷却する第２熱交換手段６２が設けられている。しかして、第２熱交換手段６２は、サーバキャビネット２５Ｂに設けられた排出弁７Ｂ及び排気管６３を介して該サーバキャビネット２５Ｂに連結され、しかも、この第２の熱交手段６２で冷却された排出済み窒素は、第２熱交換手段６２とサーバキャビネット２５Ｂの間に介在する還流管８Ｂを介して再びサーバキャビネット２５Ｂの内部空間に流れ込む。
【００３９】
したがって、この実施例のサーバキャビネット用空調装置Ｘは、窒素を供給する窒素供給源１５Ｂと、この窒素供給源１５Ｂに連結された供給管１６Ｂを介して前記供給源１５Ｂから窒素の供給を受ける熱交換手段１７Ｂを内装するサーバキャビネット２５Ｂと、このサーバキャビネット２５Ｂ内に前記熱交換手段１７Ｂと複数の枝管を有する導管６０を介して連結され、かつ、サーバ２６Ｂを内装する複数個のサーバ収納箱３１Ｂと、これらのサーバ収納箱３１Ｂから該サーバキャビネット２５Ｂに出た使用済み窒素を排出することができるように該サーバキャビネットに設けられた排出弁７Ｂとから成る。
【００４０】
そして、望ましくは、前記各サーバ収納箱３１Ｂには冷却媒体としての窒素を該サーバ収納箱から積極的にサーバキャビネット２５Ｂの内部空間に排出する排熱ファン６１がそれぞれ取付けられている。また、サーバキャビネット２５Ｂには、該サーバキャビネットから排出された排熱的窒素を回収し、かつ、冷却する第２熱交換手段６２が直接又は間接的に連結され、この第２の熱交手段６２で冷却された排出済み窒素は、還流管８Ｂを介して再びサーバキャビネット２５Ｂの内部空間に入り込み、冷却媒体として再利用される。
【００４１】
ところで、窒素供給源１５Ｂ、すなわち、ボンベに充填された液体窒素は、普通一般に−１９６度程度であり、また自然に気化した窒素の体積は温度上昇に伴い最大で８００倍に膨張する。この実施例では、窒素供給源１５Ｂで自然に気化した窒素を真空パイプである供給管１６Ｂを経由してサーバキャビネット２５Ｂに内装された第１熱交換手段１７Ｂに入れる。そして、この第１の熱交換手段１７Ｂ内を経由中に膨張を重ねる窒素を、導管６０を介して該導管６０にそれぞれ連結する複数個のサーバ収納箱３１Ｂ内に案内するから、各サーバ収納箱３１Ｂ内にそれぞれ収納されたサーバ２６Ｂは非常に効率良く冷やされる。
【００４２】
しかも、サーバ収納箱３１Ｂから排出された使用済み窒素は、サーバキャビネット２５Ｂ内の第１熱交換手段１７Ｂの外壁面で再び冷却される。しかし、窒素は第１熱交換手段１７Ｂ内の温度が上昇することによって前述した８００倍まで膨張するから、サーバ収納箱３１Ｂ内の気圧の上昇を招くことになる。そこで、サーバキャビネット２５Ｂ内の気圧が一定の数値に達した時は、排出弁７Ｂでサーバキャビネット２５Ｂの外に放出される。本実施例では、前記排出弁７Ｂに排気管６３を介して第２の熱交換手段６２が設けられているから、排出された窒素は該第２熱交換手段６２により冷却され、真空パイプとしての還流管８Ｂを介してサーバキャビネット２５Ｂ内に入り込むから、使用済み窒素を循環的に使用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、次に列挙するような効果がある。
（１）複数個のサーバを常に低温状態で冷却するのに適合するサーバキャビネット用空調装置を提供することができる。
（２）設置スペースを有効的に活用することができる。また設置コストも安価である。
（３）使用済み窒素を循環的に使用することができるから、ランニングコストの低減化を図ることができる。
（４）各キャビネット本体又は各サーバ収納箱内の冷気が同一なので、特定の内部空間のみ温度が高くなるという事態を防止することができる。またサーバに対する冷却効果を高めることができる。
（５）窒素が主であるから、又は窒素のみを利用しているから、結露や静電気が発生しない（それ故に、サーバにゴミが付着しない）と共に、火災が起きる危険性が極めて少ないので、消火設備を設ける必要性もない。
（６）第１実施例〜第３実施例の場合には、サーバキャビネット内を常にクリーンな状態にすることができる。また第３実施例の場合には、人工空気を生成する際に発生する物質をエネルギー源として活用することができる。さらに、第４実施例の場合には、他の実施例と比較して設備をコンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
図１乃至図３は本発明の第１実施例を示す各説明図。図４は本発明の第２実施例を示す説明図。図５は本発明の第３実施例を示す説明図。図６及び図７は本発明の第４実施例を示す各説明図
【図１】本発明の第１実施例を示す模式的な説明図。
【図２】本発明の要部（サーバキャビネット）の斜視図。
【図３】本発明の要部（サーバキャビネット）の一部を切欠等した概略断面説明図。
【図４】本発明の第２実施例の図１と同様な説明図。
【図５】本発明の第３実施例を示す模式的な説明図。
【図６】本発明の第４実施例を示す模式的な説明図。
【図７】要部の概略説明図。
【符号の説明】
Ｘ…空調装置、Ｙ…室内、１…器材等収納室、２…還流室、３…フイルター部材、４…送風室、５…気化室、６…戻り口、７，７Ｂ…排出弁、８，８Ｂ…還流管、１０…酸素供給源、１１，１１Ａ…第１供給管、１３…送風機、１５，１５Ｂ…窒素供給源、１６…第２供給管、１６Ｂ…供給管、１７，１７Ｂ…熱交換手段、１９…第１案内管、２０…第２案内管、２１…混合手段、２３…人工空気供給管、２５，２５Ｂ…サーバキャビネット、２６，２６Ｂ…サーバ、３１…キャビネット本体、３１Ｂ…サーバ収納箱、３３…冷気通過空間、３４…対向側壁、３５…連通口、３６…サーバ収納空間、４０…支持部材、５０…複合発熱機、５１…第３供給管、５２…伝熱手段、６０…導管、６１…排熱ファン、６２…第２熱交換手段、６３…排気管、ａ…酸素、ｂ…窒素、ｃ…人工空気、ｄ…水素、ｅ…排熱。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner for a server cabinet.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been proposed an apparatus for supplying clean air to a clean room using, for example, liquid oxygen and liquid nitrogen as raw materials (JP-A-11-94325). This clean air supply device is installed in a place suitable for supplying mainly clean air, such as a semiconductor factory or a hospital. Therefore, the interior of a room called a clean room is generally large, and the clean room is composed of a large filter member and the like that is stretched along the ceiling, the floor, and the inner wall surface of the ceiling. Means for supplying liquid oxygen and means for supplying liquid nitrogen are provided outside the clean room. A mixer for producing artificial air using liquid oxygen and liquid nitrogen supplied from these supply means as raw materials is also installed outdoors. Furthermore, clean air that passes through the mixer and supply duct sequentially through the clean room ceiling space, large filter members, large clean room interior space, floor outlets, discharge ducts, etc. It was circulated by circulation means, circulation blower and the like.
[0003]
The clean air supply device having the above configuration is suitable for a place suitable for supplying clean air. For example, in order to change the place and always cool a plurality of servers (electronic application devices) in a low temperature state, a clean room is large. There was a problem that a cooling effect could not be expected because of too long. In addition, there is a problem that the maintenance is generally large and the circulating blower or the circulating means must be arranged outdoors, so that a large installation space is required and the installation cost is high. Furthermore, since the means for supplying liquid oxygen is a liquid oxygen tank, there are also problems such as high running costs and the inability to utilize energy based on substances generated when artificial air is generated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described problems of the conventional embodiments, and a first object of the present invention is to provide a server cabinet air conditioner adapted to always cool a plurality of servers (electronic application devices) at a low temperature. It is to provide. A second object is to be able to effectively utilize the installation space and to reduce installation costs or running costs. A third object is to improve the cooling effect on the server with a rational configuration. Other objectives include the absence of condensation and static electricity, and the elimination of fire extinguishing equipment.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An air conditioner for a server cabinet according to the present invention comprises: an oxygen supply source for supplying oxygen; a nitrogen supply source for supplying nitrogen; and supply of oxygen and nitrogen from the supply source via supply pipes respectively connected to the nitrogen supply source. Receiving means, and mixing means for generating artificial air by mixing nitrogen and oxygen in a state where the oxygen ratio is always low, and a plurality of servers installed from the mixing means via an artificial air supply pipe. A closed server cabinet for receiving artificial air, and a storage room for equipment and the like provided between the server cabinet and the mixing means via a reflux pipe, and for guiding used artificial air to the heat exchange means side of the interior. And characterized in that:
[0006]
The server cabinet air conditioner of the present invention further comprises an oxygen supply source for supplying oxygen, a nitrogen supply source for supplying nitrogen, and oxygen and nitrogen supplied from the supply source via supply pipes respectively connected thereto. Mixing means for generating artificial air by mixing oxygen with nitrogen in a state where the oxygen ratio is always low, and a plurality of servers installed from the mixing means via an artificial air supply pipe. A closed server cabinet for receiving the artificial air, and equipment and the like provided between the server cabinet and the mixing means via a reflux pipe, and for guiding used artificial air to the heat exchange means side of the interior. And an oxygen supply source is an electrolyzer, and a composite heat generator that uses hydrogen generated by the electrolyzer as one of energy sources supplies oxygen through a third supply pipe. Characterized in that it is connected to.
[0007]
Further, the air conditioner for a server cabinet of the present invention is a server having a nitrogen supply source for supplying nitrogen and a heat exchange means for receiving the supply of nitrogen from the supply source via a supply pipe connected to the nitrogen supply source. A cabinet, a plurality of server storage boxes connected to the heat exchange means and a conduit having a branch pipe in the server cabinet, and further including a server therein; and use of the server storage box from the server storage box to the server cabinet. And a discharge valve provided in the server cabinet so as to discharge the used nitrogen.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, there are two cooling medium supply sources. That is, the server cabinet air conditioner X basically mixes oxygen a and nitrogen b via the mixing means 21 to create artificial air c having a low oxygen a ratio. Next, the artificial air c is supplied to the server cabinet 25. A large number of servers (computers) 26 are housed in the server cabinet via a plurality of cabinet bodies. Next, the artificial air c that has passed through the inside of the server cabinet is returned to the reflux chamber 2, cleaned through the filter 3, sent to the mixing unit 21, and reused to prevent the temperature inside the server cabinet from rising. Therefore, the specific requirements of the first embodiment will be described.
[0009]
Reference numeral 1 denotes a storage room for sealed equipment and the like. The storage room 1 for equipment and the like is formed in a horizontal or laminar flow system. In this embodiment, for example, referring to FIG. 1, a reflux chamber 2 having a required space and a filter member 3 in a vertical state with respect to the reflux chamber 2 are provided. And a vaporizing chamber 5 horizontally communicating with the air blowing chamber 4. In addition, the vaporization chamber 5 does not necessarily need to be provided integrally with the storage room 1 such as equipment.
[0010]
The return wall 6 for the used artificial air is formed in the upper wall 2a of the reflux chamber 2. A discharge valve 7 is attached to the left wall 2b of the reflux chamber 2. From the return port 6, used artificial air flows from the return pipe 8. The discharge valve 7 discharges the used gas (artificial air) c to the outside when the gas in the storage room 1 including the equipment and the like reaches the predetermined pressure or more.
[0011]
The filter member 3 is removably disposed in the storage room 1 for equipment and the like. In this embodiment, a HEPA filter (ultra high performance filter) is used. Therefore, the filter member 3 can remove fine particles in the gas.
[0012]
An oxygen supply port 12 is formed in an upper wall 4 a of the blower chamber 4, and oxygen generated by an oxygen supply source 10 flows into the oxygen supply port 12 through a first supply pipe 11. A blower 13 for gas circulation is fixedly disposed at the center of the blower chamber 4, and its outlet 13 a is directed toward the vaporizer 5.
[0013]
Therefore, the blower chamber 4 is (1) a space through which the clean artificial air that has passed through the filter member 3 passes, and (2) a space that also sends the flowing oxygen together with the clean artificial air into the vaporization chamber 5.
[0014]
Incidentally, the oxygen supply source 10 may be a liquid oxygen tank for supplying oxygen, but in this embodiment, an electrolyzer provided outside the reflux chamber 2 is employed in order to reduce costs. . The electrolyzer 10 divides the aqueous solution in the container into “hydrogen” and “oxygen” by electrolysis. In the present embodiment, hydrogen is used as appropriate, and A predetermined amount is supplied to the blower chamber 4 through the pipe 11.
[0015]
Reference numeral 15 denotes a liquid nitrogen supply source (for example, a cylinder containing liquid nitrogen) provided outside the reflux chamber 2. This liquid nitrogen supply source 15 is connected to the vaporizing means 17 of the vaporizing chamber 5 via the second supply pipe 16. A vaporizing means (heat exchanger) 17 connected to the rear end of the second supply pipe 16 and bent in a meandering shape is appropriately provided in the vaporizing chamber 5.
[0016]
Reference numeral 19 denotes a first guide pipe for introducing oxygen a or clean used artificial air to the mixing means 21, while reference numeral 20 denotes a second guide pipe for introducing nitrogen b vaporized to a desired state by the vaporizer 17 to the mixing means 21. is there.
[0017]
Since the first guide pipe 19 and the second guide pipe 20 are connected to the primary side of the mixing means 21, respectively, oxygen and nitrogen in a vaporized state flow into the mixing means (mixer) 21. In the present embodiment, the mixing ratio of oxygen a and nitrogen b in the mixer 21 is adjusted to a predetermined ratio (for example, “oxygen 1” to “nitrogen 4”). The right side wall 5 a of the vaporization chamber 5 is provided with a mounting port 18 for the first guide pipe 19.
[0018]
Reference numeral 23 denotes an artificial air supply pipe that supplies a mixed gas c (hereinafter, referred to as “artificial air”) having a low temperature and a low oxygen ratio to a server cabinet 25 installed in the room Y. The server cabinet 25 is formed in a sealed state. Its form is a rocker type or a shelf type. The server cabinet 25 stores a plurality of servers (electronic application devices) 26 in parallel via a support member in the cabinet body.
[0019]
Therefore, the artificial air supply pipe 23 of the present embodiment includes a main body pipe 23a and a plurality of branch pipes 23b, and the branch pipes 23b are connected to a lower portion of the shelf-shaped server cabinet 25 at a predetermined interval. ing.
FIG. 2 is an external view illustrating an example of a server cabinet, and FIG. The structure of the server cabinet 25 will be described with reference to FIGS.
[0020]
Reference numeral 31 denotes a plurality (five in this embodiment) of cabinet bodies forming at least one server cabinet 25 installed in the room Y. The cabinet bodies 31, 31,... Are formed integrally with each other. The above-described head-type reflux pipe (return duct) 8 is provided laterally on the upper wall of the server cabinet 25, while the branch pipe 23 b of the artificial air supply pipe (supply duct) 23 is connected to the lower front wall of the server cabinet 25. Are respectively attached to the plurality of suction ports 32 formed.
[0021]
Reference numeral 33 denotes a plurality of cool air passage spaces formed between the opposing side walls 34, 34 of the cabinet bodies 31, 31, respectively. These cool air passage spaces 33, 33 communicate with the server storage space 36 via respective communication ports 35, 35 formed at the lower part of the opposed side walls 34, 34, respectively. The server storage space 36 of each cabinet body 31, 31,... Communicates with the return pipe 8 via outlets 37, 37,.
[0022]
Therefore, in the present embodiment, the artificial air c flowing from the branch pipe 23b of the artificial air supply pipe (supply duct) 23 into each server storage space 36 of each cabinet body 31, 31,. It flows to the reflux pipe 8 through the discharge ports 37, 37, etc.
[0023]
By the way, the side walls (for example, the opposing side walls 34, 34) of the respective cabinet bodies 31, 31,... Are formed of a corrugated plate in the present embodiment in order to enhance the heat radiation function. Also, front doors 38 are pivotally mounted on the front surfaces of the cabinet bodies 31, 31,. When each of the front doors 38 is opened, a plurality (for example, five) of servers 26 are accommodated in the respective interiors via the support members 40. That is, the plurality of computers (electronic application devices) 26 are supported by the support members 40 at a required interval.
[0024]
Reference numeral 42 denotes a fire alarm disposed at an appropriate place in each of the cool air passage spaces 33, 33,..., And these fire alarms 42 are connected to control means (fire alarm control valves and the like) via wiring (not shown). However, this is not a necessary requirement of the present embodiment.
[0025]
In the above configuration, first, oxygen a generated by the oxygen supply source 10 is sent to the ventilation chamber 4 of the storage room 1 for equipment and the like via the first supply pipe 11. On the other hand, very low temperature nitrogen b supplied from the liquid nitrogen supply source 15 (in this case, vaporization has begun slightly after leaving the tank) enters the vaporization chamber 5 through the second supply pipe 16 and is vaporized by the vaporization means 17. It is further vaporized.
[0026]
Next, the oxygen a that has entered the blower chamber 4 flows into the mixing means 21 via the first guide tube 19 by the blower 13. On the other hand, the nitrogen b further vaporized by the vaporizing means 17 flows into the mixing means 21 through the second guide pipe 20 while expanding. At this time, the mixing ratio of oxygen a and nitrogen b in the mixing means 21 is adjusted to a substantially predetermined ratio (for example, a ratio of 1: 4).
[0027]
Next, the artificial air c generated by the mixing means 21 flows into each server storage space 36 of the server cabinet 25 through the artificial air supply pipe 23. Thereby, the plurality of servers 26 are cooled. The cold artificial air c that has flowed into each server storage space 36 flows through the cool air passage spaces 33, 33 and the outlets 37, 37,. The used artificial air c flowing into the reflux pipe 8 returns to the reflux chamber 2 and passes through the filter 3 as shown in FIG. Then, they are combined with the oxygen a flowing into the blower chamber 4 and sent to the mixing means 21 again.
[0028]
In addition, since the used artificial air c circulates and joins in the storage room 1 for equipment and the like, a gas is left in excess (internal pressure is increased). In such a case, the discharge valve 7 operates to adjust the internal pressure to an appropriate level. Further, when the temperature of any one of the cabinet bodies 31, 31 becomes extremely high (when there is a risk of fire), the fire alarm 42 detects this and the control means operates.
[0029]
【Example】
In the first embodiment, one server cabinet 25 is installed in the room Y as shown in FIG. 2, but a plurality of (for example, three) similar ones may be installed. When there are a plurality of server cabinets 25, each of the server cabinets is appropriately connected to the return pipe 8 and the artificial air supply pipe 23 on the storage room 1 side.
Next, in this section, the second to fourth embodiments of the present invention will be described. In the description of the second and subsequent embodiments, portions that are the same as or similar to the first embodiment (having the same functions) will be assigned the same or similar reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0030]
FIG. 4 shows a modified example of the first embodiment (here, “second embodiment”). In the first embodiment, oxygen a generated by the oxygen supply source 10 flows through the first supply pipe 11 into the blower chamber 4 of the storage room 1 for equipment and the like. However, as shown in FIG. 4, the supply pipe 11A may be directly connected to the mixing means 21. In this case, an adjustment valve 45 for adjusting the supply amount of oxygen a generated by the oxygen supply source 10 is provided in the supply pipe 11A. In short, the oxygen a generated by the oxygen supply source 10 may be supplied either indirectly to the storage room 1 for equipment or the like or directly to the mixing means 21.
[0031]
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The third embodiment aims at using a substance generated when generating artificial air as one of the energy sources, and adds a new component to the first embodiment. That is, reference numeral 50 denotes a composite heat generator that uses hydrogen d generated from the oxygen supply source 10A as one of the energy sources, and the composite heat generator 50 is connected to the oxygen supply source 10A via the third supply pipe 51. .
[0032]
As the oxygen supply source 10A, an electrolyzer provided outside the reflux chamber 2 is used. Further, the exhaust heat e generated from the combined heating device 50 is transmitted to the vaporizing means 17 via a pipe-shaped or linear heat transfer means 52.
[0033]
6 and 7 show a fourth embodiment of the present invention. The differences between the fourth embodiment and the first embodiment are as follows.
[0034]
(A) In the first embodiment, the supply source for the cooling medium is two systems (nitrogen and oxygen), whereas that of this embodiment is one system (nitrogen). Of course, two systems may be used as in the first embodiment, but at least the nitrogen supply source 15B is used.
[0035]
(B) Therefore, as in the first embodiment, the mixing means 21 for generating artificial air is not an essential requirement of the invention.
[0036]
(C) In the first embodiment, the heat exchange means 17 is provided in the storage room 1 for equipment and the like, whereas in this embodiment, the heat exchange means 17 is provided in the server cabinet 25B. Therefore, the server cabinet 25B transfers the very low temperature nitrogen b naturally vaporized in the nitrogen supply source 15B via the supply pipe 16B interposed between the server cabinet 25B and the nitrogen supply source 16B, so to speak, directly (heat exchange means 17B). accept. Therefore, in this embodiment, the storage room 1 for equipment and the like of the first embodiment is not an essential requirement of the invention.
[0037]
(D) In the server cabinet 25 of the first embodiment, a plurality of cabinet bodies are provided via a cool air passage space, and a plurality of servers 16 are housed in each cabinet body at required intervals. In contrast, the server cabinet 25B of this embodiment does not necessarily include a plurality of cabinet bodies, but is connected to the heat exchange means 17B via a conduit 60 having a branch pipe. In addition, a plurality of server storage boxes 31B that house the server 26B are provided. In this embodiment, a total of five server storage boxes 31B are provided with a required interval in the vertical direction. At one end of each server storage box 31B, nitrogen as a cooling medium is positively supplied from the server storage box. A heat exhaust fan 61 for exhausting the internal space of the server cabinet 25B is attached.
[0038]
(E) Further, in the first embodiment, the exhausted nitrogen discharged from the server cabinet 25 is returned to the reflux chamber 2 of the equipment storage room 1 via the reflux pipe 8, whereas in this embodiment, the server cabinet 25 25B is provided with a second heat exchange means 62 for collecting and cooling the exhaust heat nitrogen discharged from the server cabinet. Thus, the second heat exchange means 62 is connected to the server cabinet 25B via the exhaust valve 7B and the exhaust pipe 63 provided in the server cabinet 25B, and is cooled by the second heat exchange means 62. The discharged nitrogen flows into the internal space of the server cabinet 25B again via the reflux pipe 8B interposed between the second heat exchange means 62 and the server cabinet 25B.
[0039]
Therefore, the air conditioner X for the server cabinet of this embodiment has a nitrogen supply source 15B for supplying nitrogen, and heat supplied from the supply source 15B via the supply pipe 16B connected to the nitrogen supply source 15B. A plurality of server cabinets 25B, each of which includes a server cabinet 25B having an exchange unit 17B therein, and a plurality of server storage boxes connected to the heat exchange unit 17B via a conduit 60 having a plurality of branch pipes, and which has a server 26B therein. 31B, and a discharge valve 7B provided in the server cabinet so that the used nitrogen discharged to the server cabinet 25B can be discharged from the server storage box 31B.
[0040]
Desirably, each of the server storage boxes 31B is provided with a heat exhaust fan 61 for actively discharging nitrogen as a cooling medium from the server storage box to the internal space of the server cabinet 25B. Further, the server cabinet 25B is directly or indirectly connected to a second heat exchange unit 62 for collecting and cooling the exhaust heat nitrogen discharged from the server cabinet. The discharged nitrogen cooled in the above enters the internal space of the server cabinet 25B again through the reflux pipe 8B, and is reused as a cooling medium.
[0041]
By the way, the nitrogen supply source 15B, that is, the liquid nitrogen filled in the cylinder is generally at about -196 degrees, and the volume of naturally vaporized nitrogen expands up to 800 times at maximum with the rise in temperature. In this embodiment, nitrogen naturally vaporized by the nitrogen supply source 15B is supplied to the first heat exchange means 17B provided inside the server cabinet 25B via the supply pipe 16B which is a vacuum pipe. Then, the nitrogen which expands while passing through the first heat exchange means 17B is guided through the conduit 60 into the plurality of server storage boxes 31B connected to the conduits 60, respectively. The servers 26B housed in the respective 31B are cooled very efficiently.
[0042]
Moreover, the used nitrogen discharged from the server storage box 31B is cooled again on the outer wall surface of the first heat exchange means 17B in the server cabinet 25B. However, the nitrogen expands up to 800 times as described above due to the rise in the temperature inside the first heat exchange means 17B, so that the pressure inside the server storage box 31B rises. Therefore, when the atmospheric pressure in the server cabinet 25B reaches a certain value, the air is discharged out of the server cabinet 25B by the discharge valve 7B. In this embodiment, since the second heat exchange means 62 is provided on the discharge valve 7B via the exhaust pipe 63, the discharged nitrogen is cooled by the second heat exchange means 62, and the discharged nitrogen is used as a vacuum pipe. Since the gas enters the server cabinet 25B via the reflux pipe 8B, the used nitrogen can be recycled.
[0043]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
(1) It is possible to provide a server cabinet air conditioner adapted to always cool a plurality of servers at a low temperature.
(2) The installation space can be effectively used. The installation cost is also low.
(3) Since the used nitrogen can be used cyclically, the running cost can be reduced.
(4) Since the cool air in each cabinet main body or each server storage box is the same, it is possible to prevent a situation where the temperature in only a specific internal space becomes high. Further, the cooling effect on the server can be enhanced.
(5) Extinguish fires because dew condensation or static electricity is not generated because nitrogen is mainly used or only nitrogen is used (therefore, dust is not attached to the server), and the risk of fire is extremely small. There is no need to provide equipment.
(6) In the first to third embodiments, the inside of the server cabinet can always be kept clean. Further, in the case of the third embodiment, a substance generated when generating artificial air can be used as an energy source. Further, in the case of the fourth embodiment, the equipment can be made more compact than in the other embodiments.
[Brief description of the drawings]
1 to 3 are explanatory views showing a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention. FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a main part (server cabinet) of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional explanatory view in which a part of a main part (server cabinet) of the present invention is cut away or the like;
FIG. 4 is an explanatory view similar to FIG. 1 of a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic explanatory view of a main part.
[Explanation of symbols]
X: air conditioner, Y: indoor, 1: storage room for equipment, etc., 2 ... recirculation chamber, 3 ... filter member, 4 ... blower chamber, 5 ... vaporization chamber, 6 ... return port, 7, 7B ... discharge valve, 8, 8B: reflux pipe, 10: oxygen supply source, 11, 11A: first supply pipe, 13: blower, 15, 15B: nitrogen supply source, 16: second supply pipe, 16B: supply pipe, 17, 17B: heat exchange Means, 19: first guide pipe, 20: second guide pipe, 21: mixing means, 23: artificial air supply pipe, 25, 25B: server cabinet, 26, 26B: server, 31: cabinet body, 31B: server storage Box, 33: Cold air passage space, 34: Opposite side wall, 35: Communication port, 36: Server storage space, 40: Support member, 50: Composite heat generator, 51: Third supply pipe, 52: Heat transfer means, 60 ... Conduit, 61 heat exhaust fan, 62 second heat exchange means, 63 exhaust Tube, a ... oxygen, b ... nitrogen, c ... artificial air, d ... hydrogen, e ... heat.
