JP2013187452A - 電子機器ユニット及びコンテナ型データセンタ - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器ユニット及びコンテナ型データセンタにおいて、電子機器を効率的に冷却すること。
【解決手段】筐体２と、筐体２内を循環する空気流Aを生成するファン５ａと、筐体２内に設けられ、空気流Aの吸気口３ａと排気口３ｂとが設けられた複数の電子機器３と、排気口３ｂの後段に設けられ、排気口３ｂを出た空気流Aの流量を、該空気流Aの温度に応じて調節する流量調節部２０とを有し、流量調節部２０は、空気流Aが流通する開口２１ａを備えたベース２１と、前記空気流Aに曝されるシリンダ２８と、シリンダ２８に挿入されたピストン２３と、ピストン２３に接続されて開口２１ａの少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材２４とを備えたことを特徴とする電子機器ユニットによる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器ユニット及びコンテナ型データセンタに関する。

高度情報化社会の到来に伴い、インターネットデータセンタ等のデータセンタにおいて大量のデータが扱われるようになりつつある。データセンタにはデータを処理するためのサーバ等の計算機が設けられるが、データ数の増大に伴い計算機の発熱量も増加する傾向にある。

発熱した計算機を冷却するには様々な方法がある。その方法の一つに、冷気を生成するためのパッケージエアコンをデータセンタ内に設け、その冷気で計算機を冷却する方法がある。

しかしながら、この方法では、パッケージエアコンで生成された冷気が計算機に到達するまでの間にデータセンタ内で暖められてしまい、冷気による計算機の冷却効率が低下する。また、パッケージエアコンと計算機とが遠く離れている場合には、計算機に十分な流量の冷気を供給するためにその冷気の流量を増やす必要があり、パッケージエアコンの消費電力が上昇してしまう。

電子機器ユニット及びコンテナ型データセンタにおいて、電子機器を効率的に冷却することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、筐体と、前記筐体内を循環する空気流を生成するファンと、前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、前記排気口の後段に設けられ、前記排気口を出た前記空気流の流量を、該空気流の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、前記流量調節部は、前記空気流が流通する開口を備えたベースと、前記空気流に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えた電子機器ユニットが提供される。

以下の開示によれば、空気流によってシリンダ内の気体が熱膨張するため、その空気流の温度に応じた量だけピストンが変位する。これにより、開口を流れる空気流の流量が当該空気流の温度に応じて調節されるため、各電子機器を効率的に冷却することができる。

図１は、調査で検討された電子機器ユニットの断面図である。 図２は、筐体内の温度むらを調査して得られたグラフである。 図３は、第１実施形態に係る電子機器ユニットの断面図である。 図４は、第１実施形態に係る流量調節部の全体平面図である。 図５は、第１実施形態に係る流量調節部が備える開口とその周囲の拡大平面図である。 図６（ａ）は図５のI−I線に沿う断面図であり、図６（ｂ）は図５のII−II線に沿う断面図である。 図７は、第２実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。 図８は、第３実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。 図９は、第４実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。 図１０は、第４実施形態に係る流量調節部の拡大平面図である。 図１１（ａ）は第５実施形態に係る流量調節部の拡大平面図であり、その流量調節部の側面図である。 図１２は、第６実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。 図１３は、第６実施形態に係る流量調節部の拡大平面図である。

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が行った調査結果について説明する。

図１は、その調査で検討された電子機器ユニットの断面図である。

この電子機器ユニット１は、密閉空間内にサーバと熱交換器とを収容した小型のデータセンタに相当するものであって、その密閉空間を確定するための筐体２を有する。

そして、筐体２の内部には、サーバ等の複数の電子機器３と、熱交換器４と、ファンユニット５とが設けられる。

このうち、ファンユニット５は、筐体２の内側で空気流Aを循環させるためのファン５ａを備える。そして、各電子機器３には空気流Aの吸気口３ａと排気口３ｂとが設けられ、その空気流Aによって各電子機器３が冷却される。

電子機器３により温められた空気流Aは、排気口３ｂを出た後、熱交換器４において冷却される。

熱交換器４は、冷却水Cが流れる配管６ａに接続されており、チラー６で生成された冷却水Cにより空気流Aを冷却する。

このような電子機器ユニット１によれば、空気流Aの循環経路を筐体２の内部に制限することにより、熱交換器４で冷却された空気流Aが拡散するのを防止し、その空気流Aによって各電子機器３を効率的に冷却できると考えられる。

しかし、処理すべきデータの量の相違が原因で電子機器３ごとに発熱量が異なったり、空気流Aの速度が電子機器３ごとに異なるため、電子機器３に冷却不足や過剰冷却が発生するおそれがある。

特に、この電子機器ユニット１では空気流Aの循環経路を筐体２の内部に制限したため、各々の電子機器３を出た空気流A同士が互いに十分に交じり合わずに空気流Aに温度むらが発生する。

図２は、そのような温度むらを調査して得られたグラフである。

その調査においては、筐体２の幅を０．７m、奥行きを１．５m、高さを２mとし、チラー６から熱交換器４に温度が１５℃で流量が１００リットル／分の冷却水Cを供給した。

このグラフの横軸は、排気口３ｂを出て熱交換器４に入る直前の空気流Aの平均温度である。なお、その平均温度は、熱交換器４の手前の複数個所における測定温度を平均して得られた値である。

また、このグラフの縦軸は、上記の複数個所における測定温度の最大値と最小値との温度差Δであり、空気流Aの温度むらに相当する。

図２に示すように、平均温度が上昇すると温度差Δも上昇し、温度むらが顕著になることがわかる。特に、全ての電子機器３における負荷の総和を３０kWとして各電子機器３を定常状態としたときには平均温度が４５℃で、この場合の差Δは２１．７℃にもなり、非常に大きな温度むらが生じた。

このように温度むらが発生すると、最も温度が高い電子機器３がその仕様で定められた上限温度に達しないように当該電子機器３を冷却しなければならいため、これ以外の電子機器３が過剰冷却となり、各電子機器３を効率的に冷却するのが難しくなる。

また、省エネルギ化の観点からするとファン５ａの回転数をなるべく低減するのが好ましいが、この場合は空気流Aの風速が減少して各電子機器３の温度が上昇し、空気流Aの温度も上昇することになる。図２によれば、空気流Aの温度の上昇に伴い温度むらも顕著となるので、温度むらを抑制するにはファン５の回転数を高めなければならず、省エネルギ化が制約されてしまうことになる。

以下、本実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図３は、本実施形態に係る電子機器ユニットの断面図である。なお、図３において、図１に示したのと同じ要素には図１におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

この電子機器ユニット１０は、電子機器３の排気口３ｂの後段に、フィルタ状の流量調節部２０を有する。後述のように、この流量調節部２０は、排気口３ｂを出た空気流Aの流量を、その空気流Aの温度に応じて調節する。

なお、流量調節部２０を設ける位置は、排気口３ｂの後段であれば特に限定されない。本実施形態では、電子機器３と熱交換器４との間に流量調節部３を設ける。

図４は、流量調節部２０の全体平面図である。

図４に示すように、流量調節部２０は、複数の開口２１ａが形成された金属製のベース２１を有する。開口２１ａは空気流Aを通すのに使用される。空気流Aの温度は、電子機器３（図３参照）ごとに異なるため、各電子機器３の排気口３ｂと対向する位置に開口２１ａを形成するのが好ましい。

図５は、一つの開口２１ａとその周囲の拡大平面図である。

図５に示すように、開口２１ａの横のベース２１にはシリンダ２８が固定される。シリンダ２８は、空気等の気体が封入された気体室２８ａと、その気体室２８ａに連通する孔２８ｂとを有する。

そして、その孔２８ｂにはピストン２３が挿入されており、ピストン２３の先端に板状の遮蔽部材２４が設けられる。遮蔽部材２４は、平面視で開口２１ａの少なくとも一部を覆う矩形状であり、ピストン２３の変位量ΔXに応じて開口２１ａの露出面積Sを調節する。

なお、変位量ΔXは、ベース２１の任意の基準点から測定したピストン２３の変位量であり、図５の例では開口２１ａと遮蔽部材２４の各々の一辺の間隔を変位量ΔXとしている。

また、本実施形態では、ベース２１と遮蔽部材２４の各々を鉛直面内に設ける。これについては後述の第２実施形態と第３実施形態でも同様である。

このようなシリンダ２８に対して各電子機器３で暖められた空気流Aが曝されると、気体室２８ａ内の気体が膨張し、その膨張量に応じて開口２１ａの露出面積Sが変わる。

ここで、排気口３ｂから出た空気流Aの温度は電子機器３ごとに異なるので、本実施形態では電子機器３ごとに開口２１ａの露出面積Sを調節することができる。

例えば、発熱量が大きな電子機器３では空気流Aの温度が高まるためピストン２３の変位量ΔXが大きくなり、開口２１ａの露出面積Sが増大する。よって、この場合は、電子機器３を流れる空気流Aの流量が増大し、電子機器３の温度上昇が抑制される。

一方、発熱量が小さな電子機器３では空気流Aの温度が低いためピストン２３の変位量ΔXが小さくなり、開口２１ａの露出面積Sが減少する。よって、この場合は、電子機器３を流れる空気流Aの流量が少なくなり、電子機器３の過剰冷却を防止できる。

シリンダ２８の材料は特に限定されないが、空気流Aの温度変化に対して気体室２８ａ内の空気を速やかに膨張又は収縮させるため、シリンダ２８の材料として熱伝導率の高い金属を使用するのが好ましい。そのような金属としては、例えば、アルミニウム又は銅がある。

図６（ａ）は、図５のI−I線に沿う断面図であり、ピストン２３の軸方向Dに沿った当該ピストン２３の断面図に相当する。

図６（ａ）に示すように、ピストン２３の断面形状は概略円形である。

一方、図６（ｂ）は、図５のII−II線に沿う断面図であり、ピストン２３の軸方向Dに沿った気体室２８ａの断面図に相当する。

図６（ｂ）に示すように、気体室２８ａの断面は概略矩形であって、当該気体室２８ａの断面積は図６（ａ）に示したピストン２３の断面積よりも大きい。これにより、気体室２８ａ内における気体の体積変化が僅かな場合であってもピストン２３の変位量ΔXを大きくすることができ、空気流Aの温度変化に伴うピストン２３の応答性を高めることができる。

以上説明した本実施形態によれば、図５に示したように、気体室２８ａ内の気体が熱膨張するのを利用して、電子機器３ごとに開口２１ａの露出面積Sをリアルタイムに調節する。よって、時間の経過と共に空気流Aの温度が各排気口３ｂの出口付近で均一となり、図３のように筐体２内に空気流Aを制限する場合でも空気流Aの温度むらを解消でき、電子機器３の冷却不足や過剰冷却を抑制できる。

更に、図２によれば空気流Aの平均温度の上昇と共にその温度差Δも上昇するが、本実施形態では上記のように空気流Aの温度むらが解消して温度差Δが小さくなる。そのため、ファン５ａの回転数を低減して空気流Aの温度が上昇した場合でも温度差Δの増大を抑制でき、ファン５ａの消費電力を低減できる。

以下に、開口２１ａの露出面積Sの計算結果について説明する。

その計算に際しては、気体室２８ａが５０mm×３０mm×１０mmの直方体でその容積が１５ミリリットルであるとした。また、ピストン２３の断面を直径が１０mmの円形とし、開口２１ａを平面視で一辺の長さが５０mmの正方形とした。

ここで、図２によれば、排気口３ｂを出た空気流Aの温度差Δが２０℃前後であるとき、空気流Aの平均温度は４０℃〜６０℃であると想定される。６０℃の空気の体積は４０℃のときの１．０６倍となるので、４０℃のときに気体室２８ａ内にある空気の体積が１５ミリリットルのとき、６０℃ではその体積は１５．９（＝１５×１．０６）ミリリットルとなり、体積の増分は０．９ミリリットルとなる。

よって、この場合、ピストン２３の変位量の最大値は１１．５（＝（０．９×１０００）／（５×５×３．１４））mmとなる。

また、開口２１ａの全面積とその露出面積Sとの比の百分率を開口２１ａの開口率として定義し、開口率の最小値を７５％とすると、開口率の最大値は９８（＝７５＋（５０×１１．５）／（５０×５０）×１００）％となる。

以上のように、この計算によれば、開口２１ａの開口率を７５％〜９８％の範囲で制御できることが分かった。

（第２実施形態）
本実施形態では、コンテナ型データセンタ用の電子機器ユニットについて説明する。

図７は、本実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。なお、図７において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

この電子機器ユニット３０は、図３の電子機器ユニット１０よりも大型のデータセンタに相当するものであり、内側が密閉されたコンテナ状の筐体２２を有する。

その筐体２２の内側には、複数のラック２９とファンコイル２５が設けられる。

このうち、ファンコイル２５は、筐体２２内で空気流Aを循環させるためのファン２５ａと、その空気流Aを冷却する熱交換器２５ｂとを有する。

一方、ラック２９は、コールドアイル２２ａを介してファンコイル２５に対向すると共に、複数のサーバ等の電子機器２７を収容する。なお、ファンコイル２５とラック２９の各々の上面は天板３１で接続されており、これによりコールドアイルを流れる空気流Aと天板３１の上を流れる空気流Aとが分離される。

また、各電子機器２７には空気流Aの吸気口２７ａと排気口２７ｂとが設けられ、空気流Aによって各電子機器２７が冷却される。

電子機器２７により温められた空気流Aは、排気口２７ｂからホットアイル２２ｂに出た後、筐体２２の天井２２ｚを伝って再びファンコイル２５に供給され、筐体２２内を循環する。

このような電子機器ユニット３０によれば、コンテナ型の筐体２２を組み立てることにより簡単にデータセンタを設置することができ、データセンタの建設が困難な土地に中継サーバ等を設置でき、データセンタの設置場所の自由度が広まる。

このように土地の上に設置された状態でデータセンタとして使用される電子機器ユニット３０はコンテナ型データセンタと呼ばれる。

更に、第１実施形態と同様に、空気流Aの流路を筐体２２内に制限したことで、ファンコイル２５で冷却された空気流Aが拡散するのを防止し、その空気流Aによって各電子機器２７を効率的に冷却できる。

但し、このように空気流Aの流路を制限すると、図１の電子機器ユニット１と同じ理由により空気流Aに温度むらが生じ、それが原因で各電子機器２７を効率的に冷却するのがかえって難しくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、第１実施形態と同様に排気口２７ｂの後段に流量調節部２０を設け、排気口２７ｂを出た直後の空気流Aの流量を電子機器２７ごとに調節することにより、当該空気流Aの温度の均一化を図る。なお、流量調節部２０の動作原理は第１実施形態と同じなのでここでは省略する。

このように空気流Aの温度を均一にすることにより、各電子機器２７の冷却不足や過剰冷却を抑制でき、これらの電子機器２７を効率的に冷却できるようになる。

以下に、この流量調節部２０が備える開口２１ａ（図５参照）の露出面積Sの計算結果について説明する。

その計算に際しては、ラック２９を三台設置すると共に、一つのラック２９に４０台の電子機器２７を搭載した場合を想定した。この場合、全ての電子機器２７の負荷の総和を２５kWとすると、排気靴２７ｂから出た空気流Aの温度は２０℃〜３３℃となり、当該温度のばらつきは１３℃となった。

また、気体室２８ａ（図５参照）を容積が１５ミリリットルの５０mm×３０mm×１０mmの直方体とし、ピストン２３の断面を直径が５mmの円形とすると共に、開口２１ａを平面視で一辺の長さが５０mmの正方形とした。

３３℃の空気の体積は２０℃のときの１．０４倍となるので、２０℃のときに気体室２８ａ内にある空気の体積が１５ミリリットルのとき、３３℃ではその体積は１５．７（＝１５×１．０４）ミリリットルとなり、体積の増分は０．７ミリリットルである。

よって、この場合、ピストン２３の変位量の最大値は３５．７（＝（０．７×１０００）／（２．５×２．５×３．１４））mmとなった。

また、開口２１ａの開口率の最小値を３０％とすると、開口率の最大値は１００（＝３０＋（５０×３５．７）／（５０×５０）×１００）％となる。

以上のように、本実施形態によれば、開口２１ａの開口率を３０％〜１００％の範囲で制御できることが分かった。

（第３実施形態）
第２実施形態においては筐体２２内を密閉空間とし、その筐体２２内のみで空気流Aを循環させた。これに対し、本実施形態では、以下のように筐体２２の一部を外部に解放する。

図８は、本実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。なお、図８において、第２実施形態で説明したのと同じ要素には第２実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図８に示すように、この電子機器ユニット４０においては、ファン２５ａに対向する部分の筐体２２に解放部２２ｘが設けられており、ファン２５ａがその解放部２２ｘから外気Eを取り入れて空気流Aを生成する。

また、本実施形態では、ファン２５ａにより取り込まれた外気Eで各電子機器２７を冷却するため、第３実施形態のように空気流Aを冷却するための熱交換器２５ｂは不要であり、熱交換器２５ｂの分だけ消費電力を削減することができる。

更に、各電子機器２７の排気口２７ｂの後ろにおいては、筐体２２の壁面２２ｙの一部Pが開口され、当該一部Pに流量調節部２０が設けられる。

このような電子機器ユニット４０においては、電子機器２７により暖められた空気流Aの一部が、筐体２２の天井２２ｚを伝って解放部２２ｘで外気Eと合流し、再びファン２５ａにより筐体２２内に取り込まれる。本実施形態では、このように暖かい空気流Aを電子機器２７の冷却に再利用することにより、各電子機器２７が過剰に冷却されるのを抑制することができる。

更に、各電子機器２７の排気口２７ｂと対向する位置に流量調節部２０を設けたことにより、以下のように電子機器２７に供給される空気流Aの温度の変動を防止できる。

第１実施形態で説明したように、開口２１ａ（図５参照）の開口率は、空気流Aの温度が高いほど大きくなる。よって、本実施形態においてホットアイル２２ｂの空気流Aの温度が高くなると、開口２１ａの開口率が大きくなるため流量調節部２０によって空気流Aが外部に逃がされる。その結果、ファン２５ａに戻る空気流Aの流量が少なくなり、電子機器２７に供給される空気流Aの温度が低下する。

一方、ホットアイル２２ｂの空気流Aの温度が低くなると、開口２１ａの開口率が低下するため、ホットアイル２２ｂに排出された暖かな空気流Aの多くがファン２５ａに戻り、電子機器２７に供給される空気流Aの温度が上昇する。

このように空気流Aの温度が自立的に制御されることにより、本実施形態では電子機器２７に供給される空気流Aの温度の時間変動が少なくなり、電子機器２７の冷却不足や過剰冷却を抑制することが可能となる。

なお、この電子機器ユニット４０の用途は特に限定されないが、第２実施形態と同様にコンテナ型データセンタとして電子機器ユニット４０を使用するのが好ましい。

（第４実施形態）
本実施形態でも、第３実施形態と同様に外気を利用して電子機器を冷却する。

図９は、本実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。なお、図９において、第３実施形態で説明したのと同じ要素には第３実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図９に示すように、この電子機器ユニット５０においては、筐体２２の壁面２２ｙの一部Pを開口した状態にする。

また、既述の流量調節部２０をファン２５ａの前段に設けることにより、解放部２２ｘから取り込まれた外気と流量調節部２０を出た空気流Aとをファン２５ａの前で混合し、ファン２５ａで生成される空気流Aを後述のように適度な温度とする。

図１０は、本実施形態に係る流量調節部２０の拡大平面図である。

なお、図１０において、第１実施形態の図５で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態では、空気流Aの温度の上昇により気体室２８ａ内の空気が膨張すると、ピストン２３がその軸方向Dに伸びる。これにより、遮蔽部材２４によって遮蔽される部分の開口２１ａが多くなり、開口２１ａの露出面積Sが減少する。

これとは逆に空気流Aの温度が低下すると、気体室２８ａ内の空気が収縮してピストン２３が後退し、開口２１ａの露出面積Sが増大する。

これによれば、図９のように天井２２ｚを伝って流量調節部２０に入る空気流Aの温度が高い場合には、その流量調節部２０を通る空気流Aの流量が少なくなる。これにより、ファン２５ａの前で混合された空気流Aと外気Eとの混合気流の温度が低下し、高温の混合気流が原因で各電子機器２７が冷却不足になるのを抑制できる。

一方、天井２２ｚを伝って流量調節部２０に入る空気流Aの温度が低い場合には、その流量調節部２０を通る空気流Aの流量が多くなる。その空気流Aは電子機器２７の冷却に使用されたものなので外気Eよりも温度が高い。そのため、このように空気流Aの流量が多くなると、ファン２５ａの前で混合された空気流Aと外気Eとの混合気流の温度が上昇し、低温の混合気流が原因で各電子機器２７が過剰冷却になるのを防止できる。

このように、本実施形態においても空気流Aの温度が自立的に制御されるため、電子機器２７の冷却不足や過剰冷却を抑制して、各電子機器２７を効率的に冷却することが可能となる。

なお、この電子機器ユニット５０の用途は特に限定されないが、第２実施形態や第３実施形態と同様にコンテナ型データセンタとして電子機器ユニット５０を使用するのが好ましい。

（第５実施形態）
第１〜第４実施形態では、図５や図１０に示した遮蔽部材２４により開口２１ａの露出面積Sを調節した。本実施形態では、以下のようにしてピストン２３の往復運動をスムーズにし、露出面積Sの調節を円滑に行えるようにする。

図１１（ａ）は本実施形態に係る流量調節部２０の拡大平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の矢印Bから見た流量調節部２０の側面図である。

なお、図１１（ａ）、（ｂ）において、第１〜第４実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１１（ｂ）に示すように、本実施形態では、遮蔽部材２４の下のベース２１に突起２１ｂを設け、その突起２１ｂと遮蔽部材２４の各々の対向部に第１の磁石対６０を設ける。第１の磁石対６０は、同じ磁極同士を向かい合わせてなる一対の磁石６０ａ、６０ｂを有する。

第１〜第３実施形態のようにベース２１と遮蔽部材２４の各々を鉛直面内に設けると、遮蔽部材２４やピストン２３には重力gが作用する。これによりピストン２３が鉛直下方に撓もうとするが、上記の第１の磁石対６０が重力gと逆向きの第１の磁力F₁を生成し、その第１の磁力F₁によって遮蔽部材２４が下側から支えられるようになる。これにより、重力gが原因のピストン２３の撓みを防止し、孔２８ｂにピストン２３がスムーズに出入りできるようになる。

また、遮蔽部材２４とベース２１の各々の対向部には、第２の磁石対６１と第３の磁石対６２が設けられる。

このうち、第２の磁石対６１は、同じ磁極同士を向かい合わせてなる一対の磁石６１ａ、６１ｂを有し、気流Aとは逆向きの第２の磁力F₂を生成する。また、第３の磁石対６２は、同じ磁極同士を向かい合わせてなる一対の磁石６２ａ、６２ｂを有し、気流Aとは逆向きの第３の磁力F₃を生成する。

遮蔽部材２４には空気流Aから押圧力が作用し、その押圧力によってピストン２３が撓もうとするが、上記の第２の磁力F₂と第３の磁力F₃がその押圧力を打ち消すようにピストン２３に作用する。よって、空気流Aの押圧力が原因のピストン２３の撓みを防止して、孔２８ｂにピストン２３がスムーズに出入りできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１〜第３の磁石対６０〜６２によってピストン２３の往復運動がスムーズとなり、開口２１ａの露出面積Sを円滑に調節できる。

（第６実施形態）
既述の第３実施形態と第４実施形態では外気を利用して電子機器を冷却した。本実施形態では、このように外気を利用する場合に電子機器が過剰に冷却されるのを防止する。

図１２は、本実施形態に係る電子機器ユニットの斜視図である。なお、図１２において、第３実施形態や第４実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらにおけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１２に示すように、この電子機器ユニット６０においては、筐体２２の解放部２２ｘに流量調節部２０を設ける。なお、流量調節部２０を設ける部位は、ファン２５ａの前段であればこれに限定されない。

また、この電子機器ユニット６０の用途は特に限定されないが、第２〜第４実施形態と同様にコンテナ型データセンタとして電子機器ユニット６０を使用するのが好ましい。

図１３は、本実施形態に係る流量調節部２０の拡大平面図である。なお、図１３において、図５で説明したのと同じ要素には図５におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

この流量調節部２０においては、シリンダ２８が外気Eに曝されることにより、当該外気Eの温度に応じて気体室２８ａ内の気体が膨張又は収縮し、開口２１ａの露出面積Sを変えることができる。

例えば、外気Eの温度が下がったときには気体室２８ａの気体が収縮してピストン２３が後退し、開口２１ａの露出面積Sが小さくなる。よって、この場合は、開口２１ａを流通して筐体２２内に取り入れられる外気Eの流量が少なくなり、冷たい外気Eによって各電子機器２７が過剰に冷却されるのを防止できる。

特に、冬場のように外気Eの温度が低い場合に、このように外気Eの取り込みを制限する実益がある。

なお、図１３に示すように、開口２１ａの縁部のうち、シリンダ２８寄りの縁部にストッパ５１を設けるのが好ましい。

ストッパ５１は、ベース２１の上に立設された突起片であり、ピストン２３が気体室２８ａ側に後退するときに遮蔽部材２４に当接して、外気Eが低温になったときでも開口２１ａの露出面積Sが完全に０になるのを防止する。

これにより、筐体２２の内部が外気Eから完全に遮断されて空気流Aの温度が上昇するのを防止して、空気流Aの高温化が原因で各電子機器２７が冷却不足になるのを抑制できる。

以下に、開口２１ａの露出面積Sの計算結果について説明する。

その計算に際しては、気体室２８ａが５０mm×３０mm×１０mmの直方体でその容積が１５ミリリットルであるとした。また、ピストン２３の断面を直径が１０mmの円形とし、開口２１ａを平面視で一辺の長さが５０mmの正方形とした。

ここで、外気Eの温度が０℃〜３５℃の範囲で変動するとき、気体室２８ａ内の気体の体積は、外気Eが２０℃のときの０．９３〜１．０５倍となるので、１４．０ミリリットル〜１５．８ミリリットルの範囲で変動する。

これにより、外気Eが２０℃のときを基準にすると、ピストン２３の変位量は−１２．７mm〜１０．２mmとなり、開口２１ａの開口率は５０％〜９５％の範囲で制御できる。

次に、空気流Aの温度の計算結果について説明する。

その計算においては、筐体２２の幅を２．２m、奥行きを３．３m、高さを２．５mとし、その筐体２２内にラック２９を三台設置した。各ラック２９の幅は０．７ｍ、奥行きは１m、高さは２mとした。更に、ファン２５ａにより生成する空気流Aの流量を約８０００m³／H、全ての電子機器２７の負荷の総和を１２kW、外気Eの温度を５℃とした。

このとき、本実施形態とは異なり筐体２２に流量調節部２０を設けず、解放部２２ｘの全てを外気に解放したとき、各電子機器２７の吸気口２７ａにおける空気流Aの温度は約６．６℃となり、１０℃を下回ってしまった。

これに対し、解放部２２ｘの面積の５０％のみを外気に解放したときは、吸気口２７ａにおける空気流Aの温度は約１２．５℃となり、１０℃を上回った。

このことから、本実施形態のように解放部２２ｘに流量調節部２０を設け、解放部２２ｘの一部のみを外気に解放することが、電子機器２７の過剰冷却を防止するのに有用であることが確認できた。

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 筐体と、
前記筐体内を循環する空気流を生成するファンと、
前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、
前記排気口の後段に設けられ、前記排気口を出た前記空気流の流量を、該空気流の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、
前記流量調節部は、前記空気流が流通する開口を備えたベースと、前記空気流に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えたことを特徴とする電子機器ユニット。

（付記２） 前記流量調節部は、前記排気口を出た直後の前記空気流の温度に応じて、前記流量の調節を行うことを特徴とする付記１に記載の電子機器ユニット。

（付記３） 前記シリンダは、気体が封入された気体室を有し、
前記ピストンの軸方向に垂直な方向における前記気体室の断面積が、前記方向における前記ピストンの断面積よりも大きいことを特徴とする付記１又は付記２に記載の電子機器ユニット。

（付記４） 前記遮蔽部材と前記ベースの各々の対向部に、互いに反発する一対の磁石を設けたことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の電子機器ユニット。

（付記５） 前記遮蔽部材と前記ベースの各々を鉛直面内に設けると共に、
前記遮蔽部材の下の前記ベースに突起を設け、前記突起と前記遮蔽部の各々の対向部に一対の磁石を設けたことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の電子機器ユニット。

（付記６） 前記筐体の内側の空間が密閉されていると共に、
前記流量調節部の後段に、前記流量調節部を出た前記空気流を冷却する熱交換器を備えたことを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の電子機器ユニット。

（付記７） 前記ファンは、前記筐体の外部から外気を取り入れて前記空気流を生成することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の電子機器ユニット。

（付記８） 前記筐体は、前記排気口の後ろに壁面を有し、
前記壁面の少なくとも一部が開口され、該一部に前記流量調節部が設けられたことを特徴とする付記７に記載の電子機器ユニット。

（付記９） 前記開口のうち、前記遮蔽部材により遮蔽されずに露出する部分の面積は、前記シリンダが曝される前記空気流の温度の上昇と共に増大することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれかに記載の電子機器ユニット。

（付記１０） 前記流量調節部を前記ファンの前段に設け、前記外気と前記流量調節部を出た前記空気流とを、前記ファンの前で混合することを特徴とする付記７に記載の電子機器ユニット。

（付記１１） 前記開口のうち、前記遮蔽部材により遮蔽されずに露出する部分の面積は、前記シリンダが曝される前記空気流の温度の上昇と共に減少することを特徴とする付記１０に記載の電子機器ユニット。

（付記１２） 筐体と、
前記筐体の外部から外気を取り入れて空気流を生成するファンと、
前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、
前記吸気口の前段に設けられ、前記ファンにより前記筐体に取り込まれる前記外気の流量を、該外気の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、
前記流量調節部は、前記外気が流通する開口を備えたベースと、前記外気に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えたことを特徴とする電子機器ユニット。

（付記１３） 筐体と、
前記筐体内を循環する空気流を生成するファンと、
前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、
前記排気口の後段に設けられ、前記排気口を出た前記空気流の流量を、該空気流の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、
前記流量調節部は、前記空気流が流通する開口を備えたベースと、前記空気流に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えたことを特徴とするコンテナ型データセンタ。

１、１０、３０、４０、５０、６０…電子機器ユニット、２…筐体、３、２７…電子機器、３ａ、２７ａ…吸気口、３ｂ、２７ｂ…排気口、４…熱交換器、５…ファンユニット、５ａ…ファン、６…チラー、６ａ…配管、２０…流量調節部、２１…ベース、２１ａ…開口、２１ｂ…突起、２２…筐体、２２ａ…コールドアイル、２２ｂ…ホットアイル、２２ｘ…解放部、２２ｙ…壁面、２２ｚ…天井、２３…ピストン、２４…遮蔽部材、２５…ファンコイル、２５ａ…ファン、２５ｂ…熱交換器、２８…シリンダ、２８ａ…気体室、２８ｂ…孔、２９…ラック、３１…天板、６０…第１の磁石対、６０ａ、６０ｂ…磁石、６１…第２の磁石対、６１ａ、６１ｂ…磁石、６２…第３の磁石対、６２ａ、６２ｂ…磁石。

Claims (7)

1. 筐体と、
   前記筐体内を循環する空気流を生成するファンと、
   前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、
   前記排気口の後段に設けられ、前記排気口を出た前記空気流の流量を、該空気流の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、
   前記流量調節部は、前記空気流が流通する開口を備えたベースと、前記空気流に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えたことを特徴とする電子機器ユニット。
2. 前記シリンダは、気体が封入された気体室を有し、
   前記ピストンの軸方向に垂直な方向における前記気体室の断面積が、前記方向における前記ピストンの断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子機器ユニット。
3. 前記遮蔽部材と前記ベースの各々の対向部に、互いに反発する一対の磁石を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子機器ユニット。
4. 前記筐体の内側の空間が密閉されていると共に、
   前記流量調節部の後段に、前記流量調節部を出た前記空気流を冷却する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子機器ユニット。
5. 前記ファンは、前記筐体の外部から外気を取り入れて前記空気流を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子機器ユニット。
6. 筐体と、
   前記筐体の外部から外気を取り入れて空気流を生成するファンと、
   前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、
   前記吸気口の前段に設けられ、前記ファンにより前記筐体に取り込まれる前記外気の流量を、該外気の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、
   前記流量調節部は、前記外気が流通する開口を備えたベースと、前記外気に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えたことを特徴とする電子機器ユニット。
7. 筐体と、
   前記筐体内を循環する空気流を生成するファンと、
   前記筐体内に設けられ、前記空気流の吸気口と排気口とが設けられた複数の電子機器と、
   前記排気口の後段に設けられ、前記排気口を出た前記空気流の流量を、該空気流の温度に応じて調節する流量調節部とを有し、
   前記流量調節部は、前記空気流が流通する開口を備えたベースと、前記空気流に曝されるシリンダと、前記シリンダに挿入されたピストンと、前記ピストンに接続されて前記開口の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材とを備えたことを特徴とするコンテナ型データセンタ。

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