JP2009134522A - 電子機器冷却システム - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成で電子機器を冷却できる電子機器冷却システムを提供すること。
【解決手段】コンピュータルーム2に電子機器3を収納した複数のキャビネット11を配置し、これらキャビネット11同士を二重床の床下空間2Cで接続し、この床下空間2Cに、冷凍サイクルを構成する蒸発器21と送風ファン22とを有した電子機器冷却ユニット20に接続し、この電子機器冷却ユニット20で冷却した空気をコンピュータルーム2に再び戻す構成とした。
【選択図】図1

Description

本発明は、キャビネットに収容された電子機器から排出される空気を冷却する電子機器冷却システムに関する。
従来、電子機器が収容されるためのキャビネットの空気出口側に空気−水熱交換器を配置し、キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を上記空気−水熱交換器で冷却して室内に戻す電子機器冷却システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の電子機器冷却システムはコンピュータルームに設置され、コンピュータルームに設置されるサーバやネットワーク機器を冷却する。
米国特許出願公開第2006/0232945号明細書
しかしながら、従来のものでは、各キャビネットにそれぞれ空気−水熱交換器を配置するとともに、これら空気−水熱交換器と冷却水ユニットとをそれぞれ冷却水配管で接続する必要があったため、システム構成が煩雑になるといった問題があった。
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で電子機器を冷却できる電子機器冷却システムを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、コンピュータルームに電子機器を収納した複数のキャビネットを配置し、これらキャビネット同士を排気ダクトで接続し、該排気ダクトを、冷凍サイクルを構成する蒸発器と送風ファンとを有した冷却ユニットに接続し、該冷却ユニットで冷却した空気をコンピュータルームに再び戻す構成としたことを特徴とする。
この構成によれば、キャビネット同士を排気ダクトで接続し、この排気ダクトを冷却器と送風ファンとを有した冷却ユニットに接続するため、各キャビネットの電子機器から排出される排熱を含む空気は排気ダクトを流れ、冷却ユニットの冷却器で冷却され、コンピュータルームに再び戻される。このため、従来のように、各キャビネットにそれぞれ空気−水熱交換器を配置するとともに、これら空気−水熱交換器と冷却水ユニットとをそれぞれ冷却水配管で接続する必要がなく、システム構成の簡素化を図ることができる。
また、この構成において、前記キャビネットは、下部床の上に空間を設けて配置される上部床を備える二重床の上に設置され、前記空間が前記排気ダクトとして形成される構成としても良い。また、前記電子機器は冷却用のファンを備え、このファンの排気口側で前記排気ダクトを前記キャビネットに接続した構成としてもよい。また、前記冷却器は、冷凍サイクルを構成する蒸発器である構成としても良い。
本発明によれば、コンピュータルームに電子機器を収納した複数のキャビネットを配置し、これらキャビネット同士を排気ダクトで接続し、該排気ダクトを、冷凍サイクルを構成する蒸発器と送風ファンとを有した冷却ユニットに接続し、該冷却ユニットで冷却した空気をコンピュータルームに再び戻す構成としたため、簡単な構成で電子機器を冷却することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図1は本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムの概要を示す図である。
電子機器冷却システム1は、コンピュータルーム2に配設される複数のサーバラック10を備えており、これらサーバラック10内に収納されたサーバ等の複数の電子機器3を冷却するシステムである。このコンピュータルーム2は、上床2Aと下床2Bとを備える二重床に構成され、この二重床の上にサーバラック10が床置きされる。また、上床2Aと下床2Bとの間には、床下空間(空間)2Cが形成され、この床下空間2C内に電子機器3に接続されるケーブル(不図示)が引き回されている。
サーバラック10は、前面及び後面が開口したキャビネット11を備え、このキャビネット11内に複数の電子機器3がその背面をキャビネット11の後面に向けて上下に段積み配置される。また、このキャビネット11の後面には、後面開口65を密閉自在に開閉する片開きのリアドア12が設けられる。このリアドア12を開けることによって、キャビネット11内の電子機器3へのアクセスが容易になる。
上記電子機器3は、サーバやネットワーク機器であり、一般に、この種の電子機器は冷却用のファン4を付設したファン付き電子機器であり、機器内の温度が所定温度を超えるとファン4を駆動し、機器内に外気を導入して機器背面から排出する強制空冷機能を備えている。
本実施形態では、キャビネット11は、このキャビネット11の底部と上記床下空間2Cとを連結管14を介して接続可能に構成されている。この連結管14は、電子機器3とリアドア12との間に接続される。このため、電子機器3をその背面をキャビネット11の後面に向けて配置することで、図1に冷却風の流れを破線矢印で示すように、電子機器3に付設したファン4により室内空気がキャビネット11の前面開口64から吸い込まれ、電子機器3を冷却した空気は連結管14を通じて床下空間2Cに流れる。このように、各キャビネット11は、それぞれ床下空間2Cと接続され、この床下空間2Cに電子機器3の排熱を含んだ空気が流入するため、本実施形態では床下空間2Cが排気ダクトとして機能する。
また、コンピュータルーム2には、二重床の上に電子機器冷却ユニット(冷却ユニット)20が載置されている。この電子機器冷却ユニット20は、熱源機30と配管接続されることによって冷凍サイクルを行う冷凍回路を構成するユニットであり、蒸発器(冷却器)21と送風ファン22と膨張弁(不図示)とを備える。この電子機器冷却ユニット20は、コンピュータルーム2の大きさに合わせて、能力や台数を適宜変更できる。
電子機器冷却ユニット20は、上床2Aに形成された開口2Dを通じて、排気ダクトとしての床下空間2Cに接続されており、この床下空間2Cの空気を送風ファン22で蒸発器21に送り、この蒸発器21で冷却してコンピュータルーム2に戻している。これによれば、ファン4で送風される空気を、床下空間2Cを通じて電子機器冷却ユニット20に集め、この電子機器冷却ユニット20の蒸発器21で冷却して室内に戻すため、電子機器3が発する熱によって室温が過剰に上昇することや、室内に温度分布が発生することが防止される。
熱源機30は、室外に設置され、概略的には冷媒を圧縮する圧縮機、オイルセパレータ、四方弁、熱源側熱交換器(凝縮器)、膨張弁及びレシーバタンクの順に配管接続されている。この場合において、圧縮機は、能力固定型の圧縮機と、能力可変型の圧縮機と、により構成されており、これらの圧縮機を並列に接続して、冷却の負荷に応じてオンオフ制御あるいは運転周波数の可変制御により熱源機30全体の冷却能力を適正とするように構成される。そして、圧縮機から吐出された高温高圧冷媒は、熱源側熱交換器で凝縮されて液化された後、熱源機30から床下空間2Cを延びるメイン冷媒配管(不図示)を通ってコンピュータルーム2内の電子機器冷却ユニット20に供給される。
電子機器冷却ユニット20では、メイン冷媒配管を構成するメイン液管を流れる液冷媒が膨張弁を通って蒸発器21に流れ込む。そして、蒸発器21で蒸発してガス化された冷媒は、上記メイン冷媒配管を構成するメインガス管に流れ熱源機30に戻る。以上のようにして冷凍サイクルが行われる。
本実施形態では、熱源機30と電子機器冷却ユニット20とは、できるだけ近い位置に配置され、メイン冷媒配管の配管長を短くするように構成されている。これによれば、メイン配管を流れる際の圧力損失や熱損失を低減することができ、熱源機30の運転効率の向上を図ることができる。
次に、サーバラックについて説明する。
図2は、リアドアを開いた状態を示すサーバラックの斜視図である。サーバラック10は、電子機器3(図1参照)を収納するためのキャビネット11と、このキャビネット11の後面開口65を密閉自在に開閉するリアドア12とを備える。
このリアドア12は、金属(例えば、アルミニウム)板を折り曲げて形成されており、このリアドア12の一端側はヒンジ66を介してキャビネット11に連結され、他端側に当該リアドア12を開閉する際に操作されるハンドル(不図示)が形成されている。また、リアドア12の周囲には、ドアパッキン(不図示)が配置されており、リアドア12を閉めてハンドルをロックすることにより、ドアパッキンがキャビネット11の後面側端部に当接し、当該リアドア12が密閉される。
キャビネット11は、収納される電子機器の規格に合致した大きさを有し、板金性の天板11A、底板11B及び側板11C、11Dを備えて矩形状に形成されている。このキャビネット11の底には、キャスタ13が設けられ、サーバラック10を容易に移動可能としている。
また、キャビネット11は、天板11Aと底板11Bとの間に、これら天板11A及び底板11Bと略平行に配置された仕切り板(棚部)11Eを備える。この仕切り板11Eは、キャビネット11内を区分けするものであり、仕切り板11E上に電子機器3が配置される。この仕切り板11Eは、両側板11C、11Dに形成された支持部(不図示)によって支持されており、この支持部は上下方向に所定間隔ごとに複数設けられている。これによって、仕切り板11Eを所望の位置の支持部に配置したり、複数の当該仕切り板11Eをキャビネット11内に配置することができる。
また、キャビネットの底板11Bには、このキャビネット11と上記床下空間2Cとを連通させるための下面開口41が形成されている。キャビネット11の前面開口64からキャビネット11内に流入した空気は下面開口41を通じて床下空間2Cに排出される。
上述のように、キャビネット11と床下空間2Cとは連結管14を介して接続される。この連結管14は、図3に示すように、床側ダクト14Aとキャビネット側ダクト14Bとを備え、キャスタ13によりキャビネット11を所定の位置まで移動させると、キャビネット側ダクト14Bが床側ダクト14Aに連結できるようになっている。
床側ダクト14Aは、図2及び図3に示すように、上床2Aに埋設される角型のダクト本体14A1と、このダクト本体14A1の上端部に設けられたフランジ部14A2とを備える。ダクト本体14A1は、上床2Aの厚みに相当する深さで埋設されており、フランジ部14A2が上床から所定の高さH1に位置するように設けられている。
一方、キャビネット側ダクト14Bは、キャビネット11の下面開口41に溶接などの手段で接続される角型のダクト本体14B1と、このダクト本体14B1の上端部に設けられたフランジ部14B2とを備える。このキャビネット側ダクト14Bのフランジ部14B2は、上記床側ダクト14Aのフランジ部14A2と相フランジに形成されており、これらフランジ部14A2、14B2の間にフランジパッキン15を介挿してボルト16及びナット17で締結される。
本実施形態では、キャビネット側ダクト14Bは、フランジ部14B2が上床から上記所定の高さH1あけて配置され、床側ダクト14A及びキャビネット側ダクト14Bは、これらの合計の高さがキャスタ13の高さと略同じに設けられている。このため、キャビネット11を所定の位置に移動させると、床側ダクト14Aのフランジ部14A2と、キャビネット側ダクト14Bのフランジ部14B2とが合わさるため、これら両ダクト14A、14Bを簡単に接続することができる。
次に動作について説明する。
キャビネット11内に収納された電子機器3が作動すると、この電子機器3内の温度が上昇するため、ファン4を駆動される。これにより、コンピュータルーム2の室内空気は、キャビネット11の前面開口64から吸い込まれて電子機器3を冷却する。この電子機器3を冷却することにより、当該電子機器3の排熱を含んだ空気はキャビネット11の底板11Bに接続された連結管14を通じて床下空間2Cに流れる。
この床下空間2Cに流れた空気は、電子機器冷却ユニット20の送風ファン22によって、この電子機器冷却ユニット20に吸い込まれ、当該電子機器冷却ユニット20の蒸発器21によって冷却されて、再びコンピュータルームに排出される。これによれば、電子機器3が発する熱によって室温が過剰に上昇することや、室内に温度分布が発生することが防止される。
本実施形態によれば、コンピュータルーム2に電子機器3を収納した複数のキャビネット11を配置し、これらキャビネット11同士を二重床の床下空間2Cで接続し、この床下空間2Cに、冷凍サイクルを構成する蒸発器21と送風ファン22とを有した電子機器冷却ユニット20に接続し、この電子機器冷却ユニット20で冷却した空気をコンピュータルーム2に再び戻す構成としたため、従来のように、各キャビネットにそれぞれ空気−水熱交換器を配置するとともに、これら空気−水熱交換器と冷却水ユニットとをそれぞれ冷却水配管で接続する必要がなく、システム構成の簡素化を図ることができる。
特に、本実施形態では、キャビネット11は、下床2Bの上に床下空間2Cを設けて配置される上床2Aを備える二重床の上に設置され、この床下空間2Cを排気ダクトとして形成しているため、コンピュータルーム2内に排気ダクトを設ける必要がなく、施工コストの低減や設備の簡素化を図ることができる。さらに、コンピュータルーム2内に排気ダクトが配置されていないため、コンピュータルーム2の見栄えが良くなるとともに、電子機器3のメンテナンス時に排気ダクトが邪魔になることは無く、作業性を向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、電子機器3は冷却用のファン4を備え、このファン4の排気口側でキャビネット11と床下空間2Cとを連結管14を介して接続しているため、上記ファン4で排出された電子機器3の排熱を含んだ空気を簡単に、かつ、すばやく床下空間2Cに排出することができる。このため、キャビネット11内に排熱がこもることがなく、電子機器3を安定的に可動させることができる。
また、本実施形態によれば、電子機器冷却ユニット20内に冷凍サイクルを構成する蒸発器21を配置する構成としたため、冷却水を利用することなく、電子機器3の冷却を実行することができる。これによれば、コンピュータルーム2内で、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、この冷媒は即座に蒸発し、電子機器3のショートもしくは漏電といった損傷を防止できる。
以上、一実施形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、キャビネット11同士を二重床の床下空間2Cで接続し、この床下空間2Cに、冷凍サイクルを構成する蒸発器21と送風ファン22とを有した電子機器冷却ユニット20に接続する構成としたが、これに限るものではなく、例えば、図4に示すように、キャビネット11同士を排気ダクト50で接続し、この排気ダクト50を電子機器冷却ユニット20に接続する構成としても良い。この図4に示す構成では、キャビネット11の天板11Aに排気ダクト50を形成した点が上記した実施形態と異なり、それ以外は構成を略同じとするため、説明は省略する。
この構成では、排気ダクト50は、主排気ダクト51と、この主排気ダクト51から分岐する分岐ダクト52とを備え、この分岐ダクト52の先端部にキャビネット11の天板11Aに形成された天面開口42に接続されるフランジ部(不図示)が形成される。
この構成によれば、例えば、既存のコンピュータルームや、二重床で構成されていないコンピュータルームであっても、簡単に電子機器冷却システムを導入することができるといった効果を奏することができる。
また、本実施形態では、電子機器冷却ユニット20は、冷凍サイクルを構成する蒸発器21を備える構成について説明したが、これに限るものではなく、例えば、熱源機としてのチラーユニットと冷水配管を介して接続される空気−水熱交換器を備える構成としても良い。
本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。 リアドアを開いた状態を示すサーバラックの斜視図である。 キャビネットと床下空間とを接続する連結管を示す図である。 電子機器冷却システムの変形例を示す図である。
符号の説明
1 電子機器冷却システム
2 コンピュータルーム
2A 上床
2B 下床
2C 床下空間
2D 開口
3 電子機器
4 ファン
10 サーバラック
11 キャビネット
11A 天板
11B 底板
11C 側板
11E 仕切り板
12 リアドア
13 キャスタ
14 連結管
14A 床側ダクト
14A1 ダクト本体
14A2 フランジ部
14B キャビネット側ダクト
14B1 ダクト本体
14B2 フランジ部
15 フランジパッキン
16 ボルト
17 ナット
20 電子機器冷却ユニット
21 蒸発器
22 送風ファン
30 熱源機
41 下面開口
42 天面開口
50 排気ダクト
51 主排気ダクト
52 分岐ダクト
64 前面開口
65 後面開口
66 ヒンジ

Claims (4)

  1. コンピュータルームに電子機器を収納した複数のキャビネットを配置し、これらキャビネット同士を排気ダクトで接続し、該排気ダクトを、冷却器と送風ファンとを有した冷却ユニットに接続し、該冷却ユニットで冷却した空気をコンピュータルームに再び戻す構成としたことを特徴とする電子機器冷却システム。
  2. 前記キャビネットは、下床の上に空間を設けて配置される上床を備える二重床の上に設置され、前記空間が前記排気ダクトとして形成されることを特徴とする請求項1に記載の電子機器冷却システム。
  3. 電子機器は冷却用のファンを備え、このファンの排気口側で前記排気ダクトを前記キャビネットに接続したことを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器冷却システム。
  4. 前記冷却器は、冷凍サイクルを構成する蒸発器であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子機器冷却システム。
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