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

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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