JP2009193136A - 電子機器冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】水を使用することなく、キャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも電子機器を効果的に冷却する。
【解決手段】電子機器冷却システム１は、ファン４付きの複数の電子機器３を上下に配列して収納するための前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、キャビネット１１の後面開口６５には通気可能なリアドア１２を備え、リアドア１２と電子機器３との間には冷凍サイクルを構成する蒸発器２１を配置し、この蒸発器２１はフィンアンドチューブ型の蒸発器であり、上下に配列した全ての電子機器３に対応するように冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃが縦に延在する構成とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、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冷却する電子機器冷却システムに関する。

一般に、複数の電子機器が上下に配列して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コンピュータ（以下、単に「サーバ」と言う）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

ところで、電子機器は水に弱いため、コンピュータルームには水を持ち込まないことが望ましい。このため、チラー水が循環する空気−水熱交換器の代わりに、冷凍サイクルを構成して冷媒が循環するいわゆるフィンアンドチューブ型の蒸発器を設けるものが案出されている。

また、複数の電子機器から上記ファンで蒸発器に送風される空気の温度（熱負荷）は、電子機器の種類や稼動状態によってそれぞれ異なる場合がある。さらに、キャビネットに収容可能な電子機器の台数の全てが設置されるとは限らない。
蒸発器を備える電子機器冷却システムでは、蒸発器の冷媒流路は一の冷媒配管から複数の冷媒配管に分岐する冷媒回路に形成され、複数の電子機器が蒸発器の冷媒配管にそれぞれ並列に設置される。これら複数の冷媒配管を流れる冷媒の量は一つの膨張弁で調節されるため、並列の冷媒回路に熱負荷が大きい電子機器と熱負荷の小さい電子機器とが混在して並設されると、熱負荷の小さい電子機器に合わせてその冷媒回路全体の冷媒の量が調節されてしまい、熱負荷の高い電子機器が充分に冷却されないという問題があった。
また、並列の冷媒回路内に電子機器が並設されない冷媒配管があると、その冷媒配管に合わせてその冷媒回路に供給される冷媒の量が極端に減少し、その冷媒回路に並設する他の電子機器がほとんど冷却されない。
そこで、本発明の目的は、水を使用することなく、キャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも、電子機器を効果的に冷却することが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、本発明の電子機器冷却システムは、ファン付きの複数の電子機器を上下に配列して収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、該リアドアと前記電子機器との間には冷凍サイクルを構成する蒸発器を配置し、この蒸発器はフィンアンドチューブ型の蒸発器であり、上下に配列した全ての電子機器に対応するように冷媒配管が縦に延在することを特徴とする。
上記構成によれば、本発明の電子機器冷却システムは、リアドアと電子機器との間にフィンアンドチューブ型の蒸発器を備え、この冷凍サイクルを構成する蒸発器には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、電子機器等を保護できる。また、リアドアと電子機器との間に設けられた蒸発器には、上下に配列した全ての電子機器に対応するように冷媒配管が縦に延在するため、本発明の電子機器冷却システムは、キャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも、ファンで送風される電子機器の排熱を含む空気を効果的に冷却することができるとともに、一つの膨張弁で冷媒の量を調節できるのでコストを削減することができる。さらに、電子機器の排熱を含む空気が蒸発器で冷却されて室内に戻るため、電子機器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。

上記構成において、前記複数の電子機器における前記ファンにより送風される空気の吹出口が縦一列に配列され、前記冷媒配管は該一列に対応する幅で縦に延在することが好ましい。
上記構成によれば、複数の電子機器におけるファンにより送風される空気の吹出口が縦一列に配列され、冷媒配管は吹出口の列に対応する幅で縦に延在するので、電子機器の吹出口から吹き出される電子機器の排熱を含む空気が効果的に冷却される。

上記構成において、本発明の電子機器冷却システムは、前記蒸発器の冷媒流路を多パスとし、前記吹出口の略中央を通る冷媒配管の直径が他の冷媒配管の直径よりも太く形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、蒸発器の冷媒流路が多パスに形成され、電子機器の吹出口の略中央を通る冷媒配管の直径が他の冷媒配管の直径よりも太く形成されているので、吹出口の略中央を通る冷媒配管に冷媒がより多く流れ、吹出口から吹き出される電子機器の排熱を含む空気が効果的に冷却される。

本発明によれば、フィンアンドチューブ型の蒸発器がキャビネットのリアドアと電子機器との間に配置され、キャビネット内に上下に配列した全ての電子機器に対応するように冷媒配管が縦に延在するので、本発明の電子機器冷却システムは、水を使用することなくキャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも電子機器を効果的に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の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。
電子機器冷却システム１は、コンピュータルーム２の室内に配置されるサーバラック１０と、コンピュータルーム２の室外に配置される熱源機３０とを備えている。なお、図１に示す例では、コンピュータルーム２の室内に１２台のサーバラック１０が配置され、コンピュータルーム２の室外に４台の熱源機３０が配置され、１台の熱源機３０に３台のサーバラック１０が各々接続された場合を示している。

図２はサーバラック１０を示す概要構成図である。なお、図２において、左側が前側、右側が後側である。
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（本実施の形態では、６つ）の電子機器３がその背面をキャビネット１１後面に向けて上下に配列して配置される。また、このキャビネット１１後面には、後面開口６５を閉塞自在に片開きの開閉するリアドア１２、及び、前面開口６４を閉塞自在に片開きの開閉するフロントドア１４が設けられる。これらリアドア１２及びフロントドア１４は、パンチングメタル加工等により通気自在に構成されるとともに、リアドア１２と一体に電子機器冷却ユニット２０が構成される。また、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を容易に移動可能にしている。

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３は冷却用のファン４をその背面中央に付設したファン付き電子機器であり、電子機器３内の温度が所定温度を超えるとファン４を駆動し、電子機器３内に室内の空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。このため、電子機器３をその背面をキャビネット１１背面に向けて配置することで、図２に冷却風の流れを破線矢印で示すように、電子機器３のファン４によりキャビネット１１のフロントドア１４から吸い込まれた室内の空気は、電子機器３を冷却してリアドア１２を通過して室内に戻る。また、リアドア１２及びフロントドア１４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。

電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０（図１参照）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、複数（本実施の形態では、３台）のサーバラック１０に設けられた電子機器冷却ユニット２０のそれぞれが、一台の熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１（図１参照）に並列に接続されている。電子機器冷却ユニット２０は、蒸発器２１を備えるので、電子機器３から排出された空気は、蒸発器２１を流通した際にこの蒸発器２１によって冷却されて室内に戻る。

次に、サーバラック１０について詳細に説明する。
図３はサーバラック１０の外観図であり、図４はリアドア１２を開いた状態を示すサーバラック１０の斜視図である。
キャビネット１１は、収納される電子機器３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。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１１Ｅを備え、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、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、複数の仕切り板１１Ｅをキャビネット１１内に配置したりできる。

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、他端側にリアドア１２を開閉する際に操作されるハンドル６７が形成されている。このハンドル６７を操作してハンドル６７を手前側に引くと、リアドア１２は、図４に示すように、ヒンジ６６を中心に回動してキャビネット１１の後面開口６５が開放される。

また、リアドア１２の外面の略中央には、図３に示すように、開口部１２Ａが形成されており、この開口部１２Ａには、所定径の孔６８が略一面に形成された表面材６９が配置されている。この表面材６９は、各孔６８を通じてリアドア１２を通風可能とするとともに、このリアドア１２の内部に配置される蒸発器２１を外部に露出させないように機能し、サーバラック１０の美観の向上を図っている。
さらに、フロントドア１４にもリアドア１２が備える表面材６９が配置され、フロントドア１４を通風可能にしている。

ここで、表面材６９の各孔６８は、通風を阻害しないように開口率が例えば６０パーセント以上となるように形成されている。さらに、この孔６８の孔径は、人の手指よりも小さな径に設定されている。これによれば、例えば、サーバラック１０に配置される電子機器３のオペレータがこの孔６８を通じて蒸発器２１に触れることが防止され、この蒸発器２１で手指をけがするといった事故を未然に防ぐことができる。

リアドア１２内面には、図５に示すように、蒸発器２１と、この蒸発器２１につながる冷媒配管（液管）２７に設けられる膨張弁２８と、この膨張弁２８の開度を制御するための電装ユニット５１とが一体的に備えられている。このように、蒸発器２１、膨張弁２８及び電装ユニット５１をリアドア１２の内面に一体的に配置することにより、これらを一体の電子機器冷却ユニット２０として取り扱うことができる。

蒸発器２１は、複数の放熱用のフィン７１を備えるフィンアンドチューブ型の熱交換器である。キャビネット１１内に同一の電子機器３が収納された場合、電子機器３の吹出口４Ａが縦一列に並ぶこととなるため、蒸発器２１はリアドア１２の内面に平板形状に形成され、電子機器３の背面中央に設けられた吹出口４Ａを覆うのに十分な幅で縦に延在する。また、この蒸発器２１は、液管２７と合流冷媒配管（ガス管）２９とを備えている。
本構成では、蒸発器２１には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から冷媒の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等が保護される。

電装ユニット５１は、蒸発器２１の下方領域に配置されているので、蒸発器２１で冷却された空気の一部が下降することにより、電装ユニット５１を冷却するため、この電装ユニット５１自体に冷却機器を設ける必要がない。

リアドア１２の内面には、図４及び図５に示すように、蒸発器２１を覆うように所定径の孔７３が略一面に形成されたカバー材７４が配置されている。このカバー材７４は、上記表面材６９と同様にパンチング板で形成されており、各孔７３を通じてリアドア１２を通風可能にしている。
カバー材７４は、リアドア１２を開放した場合であっても、電子機器冷却ユニット２０のサービスマン以外が誤って蒸発器２１のフィン７１に触れることを防止するものである。このカバー材７４は、周囲に形成されたねじ孔（不図示）を通じてリアドア１２にねじ止めで固定されている。ここで、ねじ孔の一部をダルマ孔として、カバー材７４をリアドア１２に仮止めしたねじに引掛けられるようにすることが望ましい。これによれば、メンテナンス時にカバー材７４をリアドア１２に仮固定することができるため、このカバー材７４をリアドア１２に容易に着脱することができる。

また、カバー材７４は、このカバー材７４を取り扱うための一対のハンドル７５を備える。このハンドル７５は、カバー材７４における高さ方向の略中央の縁部にそれぞれ取り付けられており、通風を阻害するものではない。
さらに、カバー材７４には、このカバー材７４をリアドア１２に取り付けた際に、膨張弁２８に相当する位置に開口７６が形成されている。この開口７６は、カバー材７４を取り外すことなく、膨張弁２８をメンテナンスするためのものであり、例えば、膨張弁２８の動作を確認したり、膨張弁２８のコイル部が不良の場合には、この開口７６を通じてコイル部の交換したりできる。

蒸発器２１の下部には、蒸発器２１から流下したドレン水を受けるドレンパン７７が設けられている。このドレンパン７７は、電装ユニット５１の上方に位置しており、上記ドレン水が電装ユニット５１及びコンピュータルーム２に落ちることを防止している。
本構成では、コンピュータルーム２は別個の空気調和装置（不図示）により所定の温度及び湿度（例えば、２５℃５０％）を維持するようになっており、この温度及び湿度の条件下では、極力結露しないように電子機器冷却システム１の運転が制御されている。従って、通常の運転状態では、ドレンパン７７にドレン水が溜まることは想定されていないが、何らかの原因によって蒸発器２１に結露が生じたとしても、この結露した水（ドレン水）が電装ユニット５１に落ちないようになっている。

図６は、電子機器冷却装置の回路構成を示す図である。
電子機器冷却装置４０は、３台の電子機器冷却ユニット２０と、これら電子機器冷却ユニット２０が配管接続される熱源機３０とによって構成されている。
電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１を構成するメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに対し、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して並列に接続される。フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、柔軟性及び冷媒不透過性を有するフレキシブルチューブが適用され、フレキシブル液管２５は比較的小径のチューブが適用され、フレキシブルガス管２６は比較的大径のチューブが適用される。

熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂにフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６の一端がそれぞれ接続される。フレキシブル液管２５の他端は、電子機器冷却ユニット２０の液管接続部ＰＩＮに接続される。この液管接続部ＰＩＮから延びる液管２７は、膨張弁２８を通り、分流器２２を介して複数（本実施の形態では、３つ）の冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃに分岐し、冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃは蒸発器２１の下側の入口に接続される。

蒸発器２１の上側の出口は、１本のガス管２９に配管接続され、このガス管２９の端部に設けたガス管接続部ＰＯＵＴにフレキシブルガス管２６が接続される。
このように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して電子機器冷却ユニット２０の蒸発器２１を接続したため、この蒸発器２１が内蔵されるリアドア１２（図５参照）を開閉した際に上記フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６が撓んでリアドア１２の開閉を妨げない。また、これら配管を接続したままでもサーバラック１０の位置の微調整が可能である。

ここで、メイン冷媒配管３１は、図１に示すように、コンピュータルーム２の上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回され、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂにつながるフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、図２に示すように、上床２Ａの開口穴２Ｃを通ってリアドア１２内の蒸発器２１につながる。このため、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６が蒸発器２１から下方に延びた後に床下空間内で緩やかに曲がるように引き回され、これらフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６の長さに余裕を持たせておくことによってリアドア１２の開閉時にフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６だけがリアドア１２の動きに合わせて移動する。従って、リアドア１２開閉時に他の配管に力が作用することがなく、他の配管、例えば、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに鋼管を適用することが可能である。

また、図６に示すように、電子機器冷却ユニット２０には、蒸発器２１の下方に電装ユニット５１と、この電装ユニット５１につながるリモートコントローラ５２が設けられている。この電装ユニット５１は、蒸発器２１の入口冷媒温度Ｌ及び出口冷媒温度Ｇを２つの温度センサ２９Ａ、２９Ｂを介して各々検出し、蒸発器２１の出入り口温度差（Ｌ−Ｇ）に基づいて適正な過熱度になるように膨張弁２８の制御を行うとともに、熱源機３０と通信する機能を備えている。

リモートコントローラ５２は、サーバラック１０（図４参照）の側面あるいは背面等に配置され、電装ユニット５１に有線あるいは無線で接続される。このリモートコントローラ５２には、図示は省略するが、室内温度センサ、操作ボタン、表示部、ブザー（報音部）等が設けられ、このリモートコントローラ５２の操作に従って、電子機器冷却装置４０の運転開始／停止、設定温度Ｔ０の変更、各種エラーメッセージの報知（表示及びブザー音出力）等が行われる。ここで、設定温度Ｔ０は、電子機器冷却ユニット２０の目標温度であり、通常、コンピュータルーム２の室内目標温度が設定される。そして、この電子機器冷却装置４０においては、フロントドア１４（図４参照）から入る空気、あるいは、蒸発器２１を通過した空気の温度が、設定温度Ｔ０になるように各部の制御が実行される。

熱源機３０は、冷媒を圧縮する圧縮機３２、オイルセパレータ３３、四方弁３４、熱源側熱交換器（凝縮器）３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７の順に配管接続される。このレシーバタンク３７にメイン液管３１Ａが接続されるとともに、圧縮機３２入口につながる低圧側配管４１にアキュムレータ３８を介してメインガス管３１Ｂが接続される。
圧縮機３２は、定速運転用のＡＣ圧縮機（能力一定型の圧縮機）３２Ａと、周波数可変運転用のインバータ圧縮機（能力可変型の圧縮機）３２Ｂとを有し、これらは並列に接続される。冷却の負荷に応じてこれら圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオンオフ制御及び圧縮機３２Ｂの運転周波数を可変制御することによって熱源機３０全体の冷却が可能に構成される。

より具体的に説明すると、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には、逆止弁４２Ａ、４２Ｂが各々設けられ、各逆止弁４２Ａ、４２Ｂの下流で合流する高圧側配管４２にオイルセパレータ３３、逆止弁４３、四方弁３４、熱源側熱交換器３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７が順に接続される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側につながる低圧側配管４１は、アキュムレータ３８の下流でつながり、このアキュムレータ３８の上流で四方弁３４につながり、この四方弁３４を介してメインガス管３１Ｂにつながる。なお、この四方弁３４の切換は行われず、図６の状態に固定される。
また、高圧側配管４２には、膨張弁３６と並列に逆止弁４４が接続され、この逆止弁４４により熱源側熱交換器３５からレシーバタンク３７への流れを許容するとともに逆方向の流れを禁止する。また、上記逆止弁４２Ａ、４２Ｂとオイルセパレータ３３との間には、冷媒戻し管４５が接続され、この冷媒戻し管４５の先端は圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に接続される。この冷媒戻し管４５には開閉弁４６が設けられ、この開閉弁４６を開けることによって圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された冷媒の一部を圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻すことができ、圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出能力を低減することができる。

なお、高圧側配管４２は、液側サービスバルブ４７を介してメイン液管３１Ａに接続され、低圧側配管４１は、ガス側サービスバルブ４８を介してメインガス管３１Ｂに接続される。また、オイルセパレータ３３によって分離されたオイルは、オイル戻し管４９を通って圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻される。また、一方の圧縮機３２Ａ、３２Ｂの高圧側と他方の圧縮機３２Ｂ、３２Ａの低圧側とはオイル戻し管３２Ｃ、３２Ｄで互いに接続され、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂ内のオイル量が適正に調整される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には高圧スイッチ５Ａ、５Ｂが各々設けられ、高圧スイッチ５Ａ、５Ｂにより圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出圧が許容範囲の上限を超えた場合に各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転が停止される。

また、熱源機３０は、電装ユニット６１を有し、この電装ユニット６１は、内外通信線６２を介して熱源機３０に接続される電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１と通信可能に接続される。この電装ユニット６１は、各電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１との間で制御信号や運転信号を送受信するとともに、電子機器冷却ユニット２０側に設けられたリモートコントローラ５２の操作に従って、電子機器冷却装置４０の各部の制御を行う。

次に、電子機器冷却装置４０が電子機器３を冷却する動作について説明する。
電子機器冷却装置４０は、電装ユニット５１の制御の下、圧縮機３２Ａ、３２Ｂを運転する。この場合、電装ユニット５１は、図示せぬ温度センサで検出した室外温度Ｔ２とリモートコントローラ５２で検出した室内温度Ｔ１との差の温度（差温）等に基づき、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオン／オフ及び運転周波数を制御するとともに、熱源側熱交換器３５の出入り口温度を図示せぬ温度センサにより検出し、この出入り口温度差が適正範囲になるように膨張弁３６の弁開度を制御する。
この場合、圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された高温高圧冷媒は、熱源側熱交換器３５で凝縮されて液化された後、熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａ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。

各電子機器冷却ユニット２０では、メイン液管３１Ａを流れる液冷媒がフレキシブル液管２５を通って液管２７を流れ、膨張弁２８を通って、ここで３つの冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃに分流されて、蒸発器２１で蒸発してガス化し、冷媒蒸発熱により蒸発器２１を通過する電子機器３の排熱を含む空気が冷却される。
そして、蒸発器２１でガス化した冷媒は、ガス管２９で合流した後にフレキシブルガス管２６を通ってメインガス管３１Ｂ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。

図７は、電子機器３と蒸発器２１との関係を示す模式図である。
蒸発器２１の冷媒流路は多パスに形成され、蒸発器２１における冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃは、上下に配列した全て（６つ）の電子機器３に対応するよう冷媒配管２７Ａを中心に縦に延在する。
上述したように、蒸発器２１は、電子機器３の背面中央に設けられた吹出口４Ａを覆うのに十分な幅で縦に延在するので、電子機器３の排熱を含む空気が蒸発器２１の略中央に当たりやすくなっている。

このような蒸発器２１の冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃに同じ量の冷媒を流すと、電子機器３の排熱を含む空気が当たりやすい蒸発器２１の略中央、すなわち吹出口４Ａの略中央を通る冷媒配管２７Ａでは冷媒が早く蒸発し、電子機器３の排熱を含む空気が当たりにくい吹出口４Ａの端を通る冷媒配管２７Ｂ、２７Ｃでは、冷媒が蒸発しきれずに液体のまま液戻りする、いわゆる液バック現象が生じる。通常は、液バック現象が起きないよう冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃ全体の冷媒の量が調整されるので、結果的に電子機器３が充分に冷却されない可能性がある。
本発明の蒸発器２１は、電子機器３から蒸発器２１に送風される空気の量に合わせて、吹出口４Ａを通る冷媒配管２７Ａの直径が他の冷媒配管２７Ｂ、２７Ｃの直径よりも大径に形成され、冷媒配管２７Ａに冷媒がより多く流れるよう構成されるので、電子機器３を効果的に冷却することができる。

また、蒸発器２１の冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃは、キャビネット１１に収容された全ての電子機器３を直列に通るよう配設され、２つの温度センサ（冷媒温度検出手段）２９Ａ、２９Ｂを介して各々検出された蒸発器２１の入口冷媒温度Ｌ及び出口冷媒温度Ｇの差（Ｌ−Ｇ）に基づいて、全ての電子機器３において適正な過熱度になるよう一つの膨張弁２８が全ての冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃを通る冷媒の量を調節している。これにより、キャビネット１１に熱負荷の異なる電子機器３が収容されたとしても、全ての電子機器３が効果的に冷却される。
さらに、複数の電子機器３を冷媒配管が並列に通る従来の構成では、キャビネット１１に熱負荷の異なる電子機器３が収容される場合には、電子機器３を通る冷媒配管毎に膨張弁を設ける必要があったが、本発明によれば、一つの膨張弁２８によって必要な冷媒の量が調節されるので、コストを削減することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、本発明の電子機器冷却システム１は、ファン４付きの複数の電子機器３を上下に配列して収納するための前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、キャビネット１１の後面開口６５には通気可能なリアドア１２を備え、リアドア１２と電子機器３との間にはフィンアンドチューブ型の蒸発器２１を配置したので、この冷凍サイクルを構成する蒸発器２１には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、電子機器３等を保護できる。また、上下に配列した全ての電子機器３に対応するように冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃが縦に延在するため、本発明の電子機器冷却システム１は、キャビネット１１内に熱負荷の異なる電子機器３が混在して収納された場合でも、ファン４で送風される電子機器３の排熱を含む空気を効果的に冷却することができるとともに、一つの膨張弁２８で冷媒の量を調節できるのでコストを削減することができる。さらに、電子機器３の排熱を含む空気が蒸発器２１で冷却されて室内に戻るため、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。

また、本実施の形態によれば、複数の電子機器３におけるファン４により送風される空気の吹出口４Ａが縦一列に配列され、冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃが該一列に対応する幅で縦に延在するので、電子機器３の吹出口４Ａから吹き出される電子機器３の排熱を含む空気が効果的に冷却される。

また、本実施の形態によれば、多パス構造の蒸発器２１における複数の冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃのうち、吹出口４Ａの略中央を通る冷媒配管２７Ａの直径が他の冷媒配管２７Ｂ、２７Ｃの直径よりも太く形成されているので、吹出口４Ａの略中央を通る冷媒配管２７Ａに冷媒がより多く流れ、吹出口４Ａから吹き出される電子機器３の排熱を含む空気が効果的に冷却される。

但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、電子機器３のファン４が電子機器３の背面中央に設けられていたため、蒸発器２１をキャビネット１１の電子機器３の幅方向、略中央に配置した場合について説明したが、電子機器３のファン４が一列に並んだ位置に応じて蒸発器２１を配置するように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、蒸発器２１における冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃは、吹出口４Ａの略中央を通る冷媒配管２７Ａを大径とし、他の冷媒配管２７Ｂ、２７Ｃを小径とし、一つの膨張弁２８で全ての冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃを通る冷媒の量を調節する構成としたが、各冷媒配管２７Ａ〜２７Ｃに冷媒の量を調整する制御弁を設ける構成として、吹出口４Ａの略中央を通る冷媒配管２７Ａに、より多くの冷媒が流れるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、キャビネット１１内に二つの仕切り板１１Ｅを設ける構成としたが、一つの仕切り板１１Ｅを設ける構成としてもよく、また、電子機器３毎に仕切り板１１Ｅを設ける構成としてもよい。さらに、例えば同一のキャビネット１１に複数のユーザが管理する複数の電子機器３が混在して収容される場合には、ユーザ毎に仕切り１１Ｅを設ける構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、空冷式の熱源機３０を使用する場合について説明したが、これに限らず、水冷式の熱源機を使用してもよい。水冷式の熱源機を使用する場合は、図示しないクーリングタワーから延びる水配管に熱源機を配管接続する構成を採るため、複数の熱源機を重ねて配置でき、熱源機の配置スペースを比較的小さくすることができる。

また、以上の説明では、コンピュータルーム２内の空調については述べなかったが、空冷式あるいは水冷式の熱源機から延びるメイン冷媒配管に空気調和装置を接続し、この空気調和装置によりコンピュータルーム２内の空調を行う構成としてもよい。
また、上記した熱源機３０としては、四方弁３４を有しない冷房（冷却）サイクル専用機の構成としても良い。
また、上記熱源機３０が備える圧縮機３２は、電動機で駆動される形式、いわゆるＥＨＰ（電気式ヒートポンプ）形式のものであったが、これに限るものではなく、ガスエンジンの駆動によって圧縮機を駆動させるＧＨＰ（ガスヒートポンプ）形式の熱源機としても良い。

また、本実施の形態では、リアドア１２は片開きのドアであったが、これに限るものではなく、両開きのドアを用いる構成としても良い。この構成によれば、例えば、電子機器３の横幅が大きくなることに伴い、キャビネット１１の幅が広くなったとしても、片開きに比べてドアの可動範囲を小さくすることができるため、メンテナンス時の作業を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。 サーバラックを示す概要構成図である。 サーバラックの外観図である。 リアドアを開いた状態のサーバラックの斜視図である。 図４においてカバー材を外した状態を示す斜視図である。 電子機器冷却装置の回路構成を示す図である。 電子機器と蒸発器との関係を示す模式図である。

符号の説明

１ 電子機器冷却システム
３ 電子機器
４ ファン
４Ａ 吹出口
１０ サーバラック
１１ キャビネット
１２ リアドア
２０ 電子機器冷却ユニット
２１ 蒸発器
２７Ａ〜２７Ｃ 冷媒配管

Claims (3)

1. ファン付きの複数の電子機器を上下に配列して収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、該リアドアと前記電子機器との間には冷凍サイクルを構成する蒸発器を配置し、この蒸発器はフィンアンドチューブ型の蒸発器であり、上下に配列した全ての電子機器に対応するように冷媒配管が縦に延在することを特徴とする電子機器冷却システム。
2. 前記複数の電子機器における前記ファンにより送風される空気の吹出口が縦一列に配列され、前記冷媒配管が該一列に対応する幅で縦に延在す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. 前記蒸発器の冷媒流路を多パスとし、前記吹出口の略中央を通る冷媒配管の直径が他の冷媒配管の直径よりも太く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器冷却システム。

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