JP2010153526A - ラックマウントキャビネット及び電子機器搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に搭載される電子機器の冷却効率を高め、省電力化及び省スペース化が図れるようにしたラックマウントキャビネット及び電子機器搭載装置を提供する。
【解決手段】キャビネット１は、箱状の本体部５及びその中央部に立設された筒状の風洞３を備える。キャビネット１内には、コンピュータ２ａ〜２ｖが２つのグループに分けて風洞３の両側に多段に配設されている。風洞３の下部に導入された冷風６は上昇し、その過程で風洞３に設けられた排気口３ａからコンピュータ２ａ〜２ｖのそれぞれに吹き出され、コンピュータ２ａ〜２ｖに実装されているＣＰＵ、ＲＡＭ及びその他の発熱する電子部品が効果的に冷却される。ＣＰＵ、ＲＡＭ等を冷却後の空気は、キャビネット１の本体部５の側面から排気される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子機器を冷却可能に搭載するラックマウントキャビネット及び電子機器搭載装置に関する。

電子機器搭載装置、例えば、サーバ装置は、その多くが複数のコンピュータを用いて構成されている。各コンピュータは、例えば、ＣＰＵ、半導体メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）及びその他の部品が１枚の基板に搭載されたマザーボードになっており、このマザーボードがラックやキャビネット内に一定間隔で上下方向に配設されている。各コンピュータは、ＣＰＵや半導体メモリが発熱し、この発熱を放置すると動作の不安定や故障を招くため、ファンや放熱器による冷却が行われている。特に、２４時間の連続運転が強いられるサーバ装置用のコンピュータは、安定動作のために冷却が重要になる。ラック内の冷却に関するものとして、例えば、特許文献１に示されるラック冷却構造がある。この従来のラック冷却構造について、図４を用いて説明する。

図４は、従来のラック冷却構造を示す正面図である。ラック１０１は、上部に排気口１０２，１０３を有し、下部に吸気口１０４，１０５を有し、内部には電子機器１０６が搭載されている。排気口１０２及び吸気口１０４には、ダクト１０７，１０８の一端が接続され、更に、ダクト１０７，１０８の他端には空調装置１０９が接続されている。

図４の構成において、電子機器１０６を冷却する場合、まず、排気口１０３及び吸気口１０５を別途用意されている蓋により塞ぐ。次に、空調装置１０９を稼働させ、ダクト１０７を介して空調装置１０９による冷風をラック１０１内へ送風する。ラック１０１内に送り込まれた冷風Ａは、電子機器１０６を冷却しながら上昇する。その過程で温まった風Ｂは、ラック１０１の天井面に到達した後、ダクト１０７を通して空調装置１０９へ回収される。
特開２００４−６３７５５号公報

しかし、従来のラック冷却構造によると、ラックが多数設置されている場合、空調装置から遠いラックほど十分な冷風を受けられなくなる。このため、大型の空調装置を用いたり、ラック内の機器数を減らす等の対策が必要になるという問題がある。このような問題は、キャビネットにおいても同様に発生する。

従って、本発明の目的は、取り込んだ空気が電子機器の冷却に無駄なく利用されるようにし、これによって、電子機器の冷却効率を高め、省電力化及び省スペース化が図れるようにしたラックマウントキャビネット及び電子機器搭載装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、複数の電子機器が内部に搭載される本体部と、一端が空気の取り入れ口となり、前記一端から取り込まれた空気を前記複数の電子機器へ導く複数の開口部が前記電子機器の搭載位置に対向させて設けられていると共に前記本体部の内部に配設された風洞と、を備えることを特徴とするラックマウントキャビネットを提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、複数の電子機器と、前記複数の電子機器を内部に搭載した本体部、及び一端が空気の取り入れ口となり、前記一端から取り込まれた空気を前記複数の電子機器へ導く複数の開口部が前記電子機器のそれぞれに対向させて設けられていると共に前記本体部の内部に配設された風洞を有するラックマウントキャビネットと、を備えることを特徴とする電子機器搭載装置を提供する。

本発明によれば、内部に搭載される電子機器の冷却効率を高め、省電力化及び省スペース化が図ることができる。

（電子機器搭載装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器搭載装置を示す側面断面図である。この電子機器搭載装置１０は、例えばサーバ装置であり、コンピュータルーム、事務室等の室内の床ＦＬに設置されている。電子機器搭載装置１０は、ラックマウントキャビネット（以下、「キャビネット」という）１と、２つのグループに分けると共に各グループで積層状態（多段）にしてキャビネット１内に設置された複数の電子機器としてのコンピュータ２ａ〜２ｖとを備えている。

電子機器搭載装置１０が設置された室内（又は、電子機器搭載装置１０の設置場所とは異なる別室）には、空調装置３００が設置されている。この空調装置３００の冷風排出口３０１と風洞３の下側の吸気口（空気取り入れ口）３０とは、床ＦＬ内に設けられた通風路３１によって連通している。

キャビネット１は、コンピュータ２ａ〜２ｖによる２つのグループの中間に立設された筒状の風洞３と、風洞３の下部に設けられ、風洞３内に上昇気流を形成するブロア４と、鉄等の金属板を用いて作られていると共に、コンピュータ２ａ〜２ｖ、風洞３及びブロア４を搭載又は保持する本体部５とを備えている。なお、コンピュータ２ａ〜２ｖは、キャビネット１の内側面に設けられた取付具（図示せず）を介してキャビネット１に取り付けられている。更に、キャビネット１は、例えば、パンチングメタル等からなるカバー（図示せず）が本体部５の各側面に設けられ、或いは本体部５の側面パネルがパンチングメタルで形成された構成を有している。

風洞３は、円筒状、角筒状等を成すと共にその天上面が閉じられた形状を有している。更に、風洞３には、コンピュータ２ａ〜２ｖのそれぞれに対向する部位に排気口３ａが設けられている。

（コンピュータの構成）
図２は、図１に示すコンピュータの斜視図、図３は、図２のコンピュータのマザーボードの構成を示す平面図である。コンピュータ２ａ〜２ｖのそれぞれは、例えば同一構成及び同一仕様になっている。ここでは、コンピュータ２ａの構成について説明する。図２に示すように、コンピュータ２ａは、例えば角板状で金属製のシャーシ２０と、シャーシ２０に取り付けられたマザーボード２１と、シャーシ２０の一端に取り付けられたＩ／Ｏ（入出力）パネル２２と、風洞３からの冷風をマザーボード２１上へ吹き出す冷却用ファンユニット２３とを備えている。なお、コンピュータ２ａ〜２ｖは、図示の２２台に限定されるものではなく、キャビネット１に搭載可能な範囲内で任意の台数にすることができる。

マザーボード２１は、図３に示すように、複数のＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、複数のＣＰＵ２５ａ，２５ｂ、ＲＯＭ、チップセット及びその他の電子部品(いずれも図示せず)等を一枚のプリント基板２７に実装して構成されている。ＣＰＵ２５ａ，２５ｂは、同一仕様であり、例えば、インテル（登録商標）社のＸｅｏｎ（登録商標）がある。更に、マザーボード２１には、マウス用、キーボード用、ディスプレイ用、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）用等の各種のコネクタからなるコネクタ部２８が搭載されている。また、マザーボード２１には、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）カード等を装着するための複数の拡張スロット（図示せず）を有する拡張スロット部２６が設けられている。なお、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂには図示しない放熱器（ファン付きであってもよい）が取り付けられている。

ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈは、半導体メモリモジュール（又は、メモリカード）であり、マザーボード２１に設けられた図示しないメモリスロットに着脱可能に装着できるようになっている。なお、ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ及びＣＰＵ２５ａ，２５ｂは、図２に示した数に限定されるものではなく、マザーボード２１の仕様に基づく範囲内において搭載可能である。また、ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈは、それぞれのプリント配線基板の片面又は両面に複数のメモリチップが設けられているが、図２及び図３では図示を省略している。

Ｉ／Ｏパネル２２は、コネクタ部２８のコネクタ２８０の端子部を露出させると共に他の部分を隠すＩ／Ｏシールドプレート２２１、Ｉ／Ｏシールドプレート２２１が嵌め込まれるＩ／Ｏシールドプレート取り付け枠２２２、マザーボード２１の拡張スロット部２６の拡張スロットに装着された拡張カードに設けられた金具（コネクタ等の取り付け及び拡張カードの固定用）を露出させる複数（ここでは、７つ）の開口部２２３と、拡張カードが装着されていない拡張スロットに対応する開口部２２３に取り付けられた複数（ここでは、７枚）のＩ／Ｏシールドプレート２２４とを備えている。

冷却用ファンユニット２３は、コンピュータ２ａ〜２ｖのそれぞれに設けられると共に、図１に示す風洞３の排気口３ａの部分に介在するように配設されている。この冷却用ファンユニット２３は、図２に示すように、ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ及びＣＰＵ２５ａ，２５ｂに対向させて複数の開口部２３１ａ〜２３１ｄを有する横長のケース２３２と、開口部２３１ａ〜２３１ｄに対向させてケース２３２内に設けられた複数のファン２３３ａ〜２３３ｄとを備えている。なお、開口部２３１ａ〜２３１ｄ及びファン２３３ａ〜２３３ｄは、４つに限定されるものではない。

（電子機器搭載装置の動作）
次に、電子機器搭載装置１０の動作について説明する。まず、空調装置３００を稼働させ、ついで電子機器搭載装置１０のコンピュータ２ａ〜２ｖ及びブロア４を稼働させる。空調装置３００によって生成された冷風は、通風路３１を通して風洞３の吸気口３０に冷風６として到達する。吸気口３０に到達した冷風６は、ブロア４によって風洞３内に取り込まれ、更に風洞３内を上昇する。

風洞３内を上昇した冷風６は、コンピュータ２ａ〜２ｖのそれぞれに設けられた冷却用ファンユニット２３内のファン２３３ａ〜２３３ｄによって、図１の矢印Ｃに示すように冷却用ファンユニット２３に取り込まれる。ファン２３３ａ〜２３３ｄは、風洞３からの冷風６を開口部２３１ａ〜２３１ｄを通してマザーボード２１上のＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ及びその他の電子部品に吹きかける。この冷風６によって、ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ及びその他の発熱する電子部品が冷却される。

ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ等との熱交換によって温度が上昇した空気は、コンピュータ２ａ〜２ｖのＩ／Ｏパネル２２の方向へ流れ、更に、図１に示す矢印Ｄのような経路を経て、本体部５の側面のパンチングメタル等から排気される。この排気された空気を含む室内の空気は、空調装置３００に取り込まれて冷却され、再び各電子機器搭載装置１０へ冷風６として供給される。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）コンピュータ２ａ〜２ｖに対向する部位に冷風６を吹き出す排気口３ａを有した風洞３をキャビネット１内に設け、この風洞３内の冷風６を発熱量の大きいＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ等に直接に吹きかけられるようにしたため、冷却効率、省電力化及び安定動作を向上させることができる。
（２）コンピュータ２ａ〜２ｖは風洞３の両側に分割して配置できるため、キャビネット当たりのコンピュータ搭載数を２倍にすることができ、この結果、省スペース化を図ることができる。
（３）一般に、サーバ装置のマザーボードは、通気方向に対し、ＣＰＵ、ＲＡＭの順に配置されている。これに対し、本実施の形態は、発熱量の大きいＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ等を通気方向に対面させ、且つ冷風６の取り込み側に配置し、冷風６を当て易くしている。これによりＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ等を効果的に冷却することができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、コンピュータ２ａ〜２ｖは、２方向（１８０°）に分けてキャビネット１内に配設したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、風洞３を中心にして３方向（１２０°毎）や４方向（９０°毎）等に分けてもよい。

また、コンピュータ２ａ〜２ｖは、キャビネット１に搭載するに際し、それぞれを水平状態（横置き）にして多段にしたが、立てた状態（縦置き）で搭載する構成にしてもよい。

冷却用ファンユニット２３は、ケース２３２内にファン２３３ａ〜２３３ｄを設けてＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ等を強制冷却するものとしたが、風洞３内おける冷風６が十分な風圧を有する場合には、省略することができる。

また、ＲＡＭ２４ａ〜２４ｈ、ＣＰＵ２５ａ，２５ｂ等の冷却に用いられた空気は、本体部５の側面から排気されるものとしたが、キャビネット１を密閉型にすると共に本体部５の上部に排気口を設置し、空調装置３００との間にダクトを設けて回収する構成にしてもよい。

また、キャビネットは、風洞３の下部にブロア４を設けるものとしたが、空調装置３００からの風圧が大きい場合には、ブロア４を設けないことも可能である。

また、風洞３は、下部から冷風６を取り込んで上昇させる構成にしたが、風洞３の上下を入れ替え、上部から冷風６を取り込んで下降させる構成であってもよい。更には、風洞３を水平に設置してもよい。

また、電子機器搭載装置１０を設置している部屋が空調装置３００以外の空調装置で空調されている場合には、風洞３の吸気口３０の形状、取り付け位置等を工夫することにより、空調装置３００を不要にし、又は空調装置３００を補助的に使用することも可能である。

本発明の実施の形態に係る電子機器搭載装置を示す側面断面図である。 図１に示すコンピュータの斜視図である。 図２のコンピュータのマザーボードの構成を示す平面図である。 従来のラック冷却構造を示す正面図である。

符号の説明

１ キャビネット（ラックマウントキャビネット）
２ａ〜２ｖ コンピュータ
３ 風洞
３ａ 排気口
４ ブロア
５ 本体部
６ 冷風
１０ 電子機器搭載装置
２０ シャーシ
２１ マザーボード
２２ Ｉ／Ｏパネル
２３ 冷却用ファンユニット
２４ａ〜２４ｈ ＲＡＭ
２５ａ、２５ｂ ＣＰＵ
２６ 拡張スロット部
２７ プリント基板
２８ コネクタ部
３０ 吸気口
３１ 通風路
２２１ Ｉ／Ｏシールドプレート
２２２ Ｉ／Ｏシールドプレート取り付け枠
２２３ 開口部
２２４ Ｉ／Ｏシールドプレート
２３１ａ〜２３１ｄ 開口部
２３２ ケース
２３３ａ〜２３３ｄ ファン
２８０ コネクタ
３００ 空調装置
３０１ 冷風排出口

Claims (6)

1. 複数の電子機器が内部に搭載される本体部と、
   一端が空気の取り入れ口となり、前記一端から取り込まれた空気を前記複数の電子機器へ導く複数の開口部が前記電子機器の搭載位置に対向させて設けられていると共に前記本体部の内部に配設された風洞と、
   を備えることを特徴とするラックマウントキャビネット。
2. 前記風洞は、筒状を成し、前記一端が開放され、且つ他端が閉鎖されていることを特徴とする請求項１に記載のラックマウントキャビネット。
3. 複数の電子機器と、
   前記複数の電子機器を内部に搭載した本体部、及び一端が空気の取り入れ口となり、前記一端から取り込まれた空気を前記複数の電子機器へ導く複数の開口部が前記電子機器のそれぞれに対向させて設けられていると共に前記本体部の内部に配設された風洞を有するラックマウントキャビネットと、
   を備えることを特徴とする電子機器搭載装置。
4. 前記複数の電子機器は、前記風洞内の空気を前記複数の電子機器へ強制的に吹き出す冷却用ファンユニットを備えていることを特徴とする請求項３に記載の電子機器搭載装置。
5. 前記複数の電子機器は、発熱する電子部品が前記風洞に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電子機器搭載装置。
6. 前記発熱する電子部品は、ＣＰＵ及びＲＡＭを含むことを特徴とする請求項５に記載の電子機器搭載装置。

Images