JP2014049515A - Electronic apparatus with cooling device - Google Patents

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浩之 豊田
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伸二 松下
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繁裕 椿
Shigetada Sato
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To switch between closed cooling based on internal circulation and a mode using outside air by accurately grasping the temperature/humidity of air outside of a rack casing in order to reduce cooling power of an electronic apparatus.SOLUTION: A rear door 3 comprises: a first duct connected with a first opening through which air at a back side of a server 4 flows in; a second duct connected with a second opening 16 and a second fan 24 for exhausting air to the outside of a casing; a third duct connected with a third opening 15 and a third fan 23 for taking in air outside of the casing; and a fourth duct connected with a duct of a rack casing including an air conditioner. Within the rear door, a four-way valve is installed for connecting the first to fourth ducts. Further, within the third duct, a first sensor 26 is included for monitoring the temperature and humidity of outside air, and in an outlet of a duct including heat exchangers 19, 20 inside of the casing, a second sensor 41 is disposed for monitoring the temperature and humidity of air.

Description

本発明は、冷却装置を備えた電子機器装置に関し、例えば、サーバ機器などの電子機器を複数台搭載するラック筺体内部の冷却装置に関し、とくにそのラック筺体内部を電子機器の冷却に適した環境に維持しながら、その空調動力を小さく抑えるための技術に関する。   The present invention relates to an electronic device apparatus provided with a cooling device, for example, a cooling device inside a rack housing on which a plurality of electronic devices such as server devices are mounted, and in particular, the inside of the rack housing is in an environment suitable for cooling electronic devices. It is related with the technique for keeping the air-conditioning power small while maintaining.

本技術分野の背景技術として、特表2008−530484号公報(特許文献1)がある。ここには、省電力を目的とした、密閉された筺体内に熱交換器を設け、内部に搭載された電子機器を冷却する方法が示されている。特にここでは、熱交換器によって凝縮した水分をエアロゾル化する装置を取り付け、内部の湿度を一定にする方法が述べられている。
また本技術分野の背景技術として、特開2007−324514号公報(特許文献2)がある。ここには、密閉された筺体内に第一の熱交換器を設け、筺体下部に圧縮機と第二の熱交換器と電子膨張弁を設け、圧縮機と第二の熱交換器と電子膨張弁により冷却した冷媒を、第一の熱交換器に流すことで内部に搭載された電子機器を冷却する方法が示されている。特にここでは、この冷媒の温度を管理することで、結露を回避するシステムが示されている。
As a background art in this technical field, there is JP-T 2008-530484 (Patent Document 1). Here, for the purpose of power saving, a method of providing a heat exchanger in a sealed casing and cooling an electronic device mounted therein is shown. In particular, here, a method is described in which a device for aerosolizing moisture condensed by a heat exchanger is attached to keep the internal humidity constant.
As a background art in this technical field, there is JP-A-2007-324514 (Patent Document 2). Here, the first heat exchanger is provided in the sealed enclosure, the compressor, the second heat exchanger, and the electronic expansion valve are provided at the lower part of the enclosure, and the compressor, the second heat exchanger, and the electronic expansion are provided. A method of cooling an electronic device mounted inside by flowing a refrigerant cooled by a valve to a first heat exchanger is shown. In particular, here, a system is shown in which dew condensation is avoided by managing the temperature of the refrigerant.

このように、サーバ等の電子機器を搭載する筺体の内部に冷却装置を設け、筺体内部の空気循環のみでサーバの吸込空気温度を適正に保つ技術は従来からあり、その際の課題としてサーバの吸込空気の温度と湿度管理が従来から挙げられてきた。
別の本技術分野の背景技術として、特開2003−289195号公報(特許文献3)がある。ここには発熱体を含む機器を収納した筐体内を冷却するように、一つの筐体内に納められた複数の熱交換方式により構成された熱交換手段を備え、該熱交換手段が、冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式、換気方式で構成され、温度検知手段により最適な冷却方式に切り換えるシステムが記されている。
As described above, there has conventionally been a technology for providing a cooling device inside a housing in which an electronic device such as a server is mounted, and maintaining the intake air temperature of the server appropriately only by air circulation inside the housing. Intake air temperature and humidity management have been traditionally cited.
As another background art of this technical field, there is JP-A-2003-289195 (Patent Document 3). This includes heat exchanging means configured by a plurality of heat exchanging methods housed in one casing so as to cool the casing containing the device including the heating element, and the heat exchanging means includes A system is described which is composed of a circulation system, a natural refrigerant circulation system, and a ventilation system, and is switched to an optimum cooling system by temperature detection means.

また本技術分野の背景技術として、特開2003−294287号公報(特許文献4)がある。ここには発熱体収容箱の外壁に設置し、箱内の空気を取込み、また箱内に排出し循環させる箱内空気風路と、外気を取込み、また外気に排出する外気風路を形成し、両風路の空気を搬送する送風機と、外気風路と箱内空気風路の交点に配した熱交換器と、外気温度を計測する外気温度センサ8を備え、前記外気風路と箱内空気風路を独立させて両風路が熱交換器を通過する風路構成と熱交換器を通過せずに外気を直接箱内に給気する風路構成とをダンパの開閉により切り替え可能とした給気熱交換装置が記されている。   Moreover, there exists Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-294287 (patent document 4) as background art of this technical field. This is installed on the outer wall of the heating element storage box to form an air flow path inside the box that takes in the air inside the box and exhausts it into the box and circulates it, and an outside air flow path that takes in the outside air and discharges it into the outside air. An air blower for conveying the air in both air paths, a heat exchanger disposed at the intersection of the outside air path and the air air path in the box, and an outside air temperature sensor 8 for measuring the outside air temperature, the outside air path and the inside of the box It is possible to switch between the air path structure in which both air paths pass through the heat exchanger and the air path structure in which outside air is directly supplied into the box without passing through the heat exchanger by opening and closing the damper. The supplied air heat exchanger is described.

このようにサーバ等の電子機器を納めた筺体壁面に、外気の吸排気口と熱交換器、外気を利用する風路と利用しない風路を切り替える構造とを組み合わせた冷却装置を設置し、温度情報を基に外気の取り込みを制御する構造は従来から示されている。   In this way, a cooling device that combines a structure for switching between an air intake / exhaust port and a heat exchanger, an outside air flow path and a non-use air path is installed on the wall surface of the housing containing the electronic equipment such as a server, A structure for controlling the intake of outside air based on information has been conventionally shown.

さらに別な本技術分野の背景技術として、特開平7−294187号公報(特許文献5)がある。ここには、サーバ排気と室外空気の温度と湿度を測定し、測定値より計算されたサーバ排気と室外空気のエンタルピー値を比較し、室外空気をサーバのある室内に取り込む判断を行うシステムが記されている。このように部屋単位の空調方式としては、室内と室外の空気の温度・湿度情報を基に、室外空気を室内に取り入れ省エネを図る構造が従来から示されている。   As another background art in this technical field, there is JP-A-7-294187 (Patent Document 5). This describes a system that measures the temperature and humidity of server exhaust and outdoor air, compares the server exhaust and outdoor air enthalpy values calculated from the measured values, and makes a decision to take outdoor air into the room where the server is located. Has been. As described above, as an air conditioning method for each room, a structure for saving energy by taking outdoor air into the room based on temperature / humidity information of indoor and outdoor air has been conventionally shown.

特表2008−530484号公報JP 2008-530484 A 特開2007−324514号公報JP 2007-324514 A 特開2003−289195号公報JP 2003-289195 A 特開2003−294287号公報JP 2003-294287 A 特開平7−294187号公報JP-A-7-294187

本発明の目的は、筺体に搭載するサーバ機器等の電子機器を適正な温度・湿度環境に保つことにあり、これを実現するために筺体に設けた冷却装置の動力を極力小さく抑えることにある。   An object of the present invention is to maintain an electronic device such as a server device mounted on a housing in an appropriate temperature / humidity environment, and to suppress the power of a cooling device provided in the housing as small as possible in order to realize this. .

サーバ機器等の電子機器の適正な環境は、装置ごとによって仕様が異なる。ここで一般的なサーバの一例を示すと、温度10℃から35℃、相対湿度20%から80%の範囲を動作時の保証環境としているものがある。この動作保証環境は、サーバが周囲環境と同じ温度・湿度の空気を吸い込むものとして想定されたものであり、最終的にサーバの吸込空気が動作保証環境の範囲の温度・湿度でなければならない。   The appropriate environment of electronic equipment such as server equipment varies depending on the device. Here, as an example of a general server, there is a server in which a temperature range of 10 ° C. to 35 ° C. and a relative humidity of 20% to 80% are used as a guarantee environment during operation. This operation guarantee environment is assumed that the server inhales air having the same temperature and humidity as the surrounding environment, and finally, the intake air of the server must have a temperature and humidity within the range of the operation guarantee environment.

上記の動作保証環境温度・湿度の範囲は、それぞれの課題によって範囲が決められている。例えば、温度下限値は、結露による電気配線の短絡の危険性や、使用する半導体の性能の温度特性によるものである。半導体は温度によりその特性が変化する場合があることは良く知られており、低温においても想定の特性が得られなくなる場合がある。温度上限値は、使用する半導体の温度上限と、想定した製品寿命を担保するために決められた値である。とくにサーバに内蔵されているCPUは、発熱量が100W前後となることもあり、周囲の半導体の発熱量と比べて高い値である。これを冷却するために放熱フィン等の冷却装置が取り付けられているが、これをCPUの動作保証範囲で冷却するには、冷却に使用する空気温度も低くする必要がある。また低湿度側は、静電気の発生による電子機器の危険性を考えて決められた値であり、高湿度側は結露等による短絡の危険性を考えて決められた値である。   The range of the above-mentioned guaranteed operating temperature and humidity is determined by each problem. For example, the lower temperature limit is due to the risk of short-circuiting of electrical wiring due to condensation or the temperature characteristics of the performance of the semiconductor used. It is well known that the characteristics of a semiconductor may change depending on the temperature, and the expected characteristics may not be obtained even at low temperatures. The upper temperature limit is a value determined to ensure the upper temperature limit of the semiconductor to be used and the expected product life. In particular, the CPU built in the server may generate a heat value of around 100 W, which is higher than the heat value of the surrounding semiconductor. In order to cool this, a cooling device such as a heat radiating fin is attached. In order to cool this within the operation guarantee range of the CPU, it is necessary to lower the air temperature used for cooling. The low humidity side is a value determined in consideration of the danger of electronic equipment due to the generation of static electricity, and the high humidity side is a value determined in consideration of the danger of short-circuiting due to condensation.

サーバ等の電子機器を適正な環境に保つために、従来は部屋に設けた空調機や加湿器などを用いて、部屋単位で空気の温度・湿度管理を行っていた。この方式では、部屋という大きさの空間で温度・湿度管理をするため、空調機から遠い場所、または局所的に発熱量の大きい電子機器がある場所などで、環境温度が高くなるという温度分布が発生する。この室内の温度分布を考慮したうえで、全体の電子機器の環境温度が設定の範囲に入るように、空調機の送風量を大きくし、冷風の吹き出し温度を低めにするなどの必要があり空調動力の増加につながった。また電子機器の発熱量は、使用する電子機器ごとに時々刻々変化するものであるが、部屋単位の冷却方式では、部屋の中に設置された電子機器の中の最大発熱量の電子機器を冷やせるように空調機を動作させる必要がある。このため、他の電子機器の発熱量が非常に小さい場合でも、空調機の動力を大きく削減できない結果となった。   In order to keep the electronic devices such as servers in an appropriate environment, conventionally, air temperature / humidity management has been performed on a room basis by using an air conditioner or a humidifier provided in the room. In this method, temperature and humidity management is performed in a room-sized space, so there is a temperature distribution in which the environmental temperature increases in places that are far from the air conditioner or where there are electronic devices that generate large amounts of heat locally. Occur. Considering the temperature distribution in the room, it is necessary to increase the airflow of the air conditioner and lower the temperature of the cool air so that the environmental temperature of the entire electronic equipment falls within the set range. This led to an increase in power. In addition, the heat generation amount of an electronic device changes every moment depending on the electronic device to be used. In the cooling method for each room, the electronic device with the maximum heat generation amount in the electronic device installed in the room is cooled. It is necessary to operate the air conditioner so that it can be reduced. For this reason, even when the calorific value of other electronic devices is very small, the power of the air conditioner cannot be greatly reduced.

これらの課題を解消するために検討されているのが特許文献1から特許文献4に示された部屋よりも小さい筺体単位で中に納められた電子機器を冷却する方式である。このように冷却する容積を小さくすることで、空調機の送風機の動力を小さくすることができる。また温度分布も小さくなるので、したがって空調機の冷風吹き出し温度を過剰に低くする必要がなくなる。また筺体単位の冷却であるので、収納された電子機器の発熱量が小さくなった場合には、それに合わせて空調動力を小さくすることが可能である。   In order to solve these problems, a system for cooling an electronic device housed in a housing unit smaller than the rooms shown in Patent Documents 1 to 4 is being studied. Thus, the power of the air blower of an air conditioner can be made small by reducing the volume to cool. In addition, since the temperature distribution becomes small, it is not necessary to excessively reduce the cold air blowing temperature of the air conditioner. In addition, since the cooling is performed in units of housings, when the heat generation amount of the stored electronic device is reduced, the air conditioning power can be reduced accordingly.

空調動力を小さくする手法として、特許文献3から特許文献5に示すように、筺体外部、もしくは室外の空気を利用することが知られている。筺体外部の空気の温度・湿度を測定し、その空気温度が筺体内の電子機器の適正環境温度範囲に入っているか、それ以下であれば外気を取り込むというのが一般的である。とくに特許文献5では、その判断に空気のエンタルピーを用い、温度と湿度の両面から判断する手法をとっている。   As a technique for reducing the air conditioning power, as shown in Patent Document 3 to Patent Document 5, it is known to use air outside the housing or outside the housing. Generally, the temperature and humidity of the air outside the enclosure are measured, and outside air is taken in if the air temperature is within the appropriate environmental temperature range of the electronic equipment inside the enclosure or below. In particular, Patent Document 5 uses a method of judging from both sides of temperature and humidity by using the enthalpy of air for the judgment.

しかしながら、サーバ等の電子機器を搭載し、内部に熱交換器を有するラック筺体に、ラック周囲の空気を取り込む機能を取り付けるにはいくつかの課題があった。そのひとつが筺体内の湿度管理である。特許文献1や特許文献2に示すような密閉された筺体内で空気を循環し、内部の電子機器を冷却する場合には、初期の湿度が適正な値となっていれば、特許文献1のように熱交換器で凝縮した水を再び空気に戻したり、特許文献2のようにそもそも凝縮が起こらないように冷媒温度を管理したりすることで、初期の適正な湿度を長期間保つことが可能である。しかし筺体外部の空気を使用した際には、筺体内部の湿度が変化する可能性があり、上記の手法だけでは湿度管理ができない場合がある。   However, there are some problems in attaching a function of taking in air around the rack to a rack housing having an electronic device such as a server and having a heat exchanger inside. One of them is humidity management in the enclosure. When air is circulated in an enclosed casing as shown in Patent Document 1 or Patent Document 2 to cool an internal electronic device, if the initial humidity is an appropriate value, Patent Document 1 In this way, the water that has been condensed in the heat exchanger is returned to the air again, or the refrigerant temperature is controlled so that condensation does not occur as in Patent Document 2, so that the initial appropriate humidity can be maintained for a long period of time. Is possible. However, when air outside the housing is used, the humidity inside the housing may change, and humidity management may not be possible with the above method alone.

また特許文献5のように室外の空気を取り込む場合には、取り込む室外空気の温度・湿度を測定する場所には特別な指定は必要ない。もちろん、正確な室外空気温度を計測するために日光の直射や照り返し等がなく、雨等の水滴が直接当たるような環境でなければよいと考えられる。しかし、電子機器を納める筺体はたいていの場合、室内に置かれる。特にサーバルームのような室内は、先に述べたように周囲の電子機器や空調機の配置状況により温度分布を有している。このような空間への筺体の設置を考えた場合、筺体内に取り込む空気の温度・湿度を適切に測定することが重要となる。特許文献3や特許文献4に示される外気導入を考えた筺体を、温度分布のある室内で使用する場合には、いかに筺体外部空気の温度・湿度を正確捉え、またその値を制御にどのように反映するかが課題となる。筺体外部に温度・湿度センサを取り付けた場合、その取り付けた場所の空気と、筺体が取り込む空気の間に温度差がないとは言い切れない。よって温度・湿度センサは筺体の筺体外部空気を取り込むためのダクト内に設けるのが望ましい。しかし内部に発熱する電子機器を搭載する筺体は、それ自体が外気よりも高い温度となっていることが考えられる、このためダクト内もそのままでは、温度が取り込む外部空気よりも高い温度を示している可能性がある。またこの筺体と外部との温度差は、内部の電子機器の発熱量に依存するもので、これも時々刻々変化するものである。   Moreover, when taking in outdoor air like patent document 5, the special designation | designated is not required for the place which measures the temperature and humidity of outdoor air to take in. Of course, in order to accurately measure the outdoor air temperature, there is no direct sunlight, no reflection, etc., and the environment should not be directly exposed to water droplets such as rain. However, the housing that houses the electronic equipment is usually placed indoors. In particular, a room such as a server room has a temperature distribution depending on the arrangement of surrounding electronic devices and air conditioners as described above. When considering the installation of a housing in such a space, it is important to appropriately measure the temperature and humidity of the air taken into the housing. When using the enclosure considering the introduction of outside air shown in Patent Literature 3 and Patent Literature 4 in a room with temperature distribution, how to accurately capture the temperature and humidity of the outside air of the enclosure and how to control the values The problem is whether to reflect this in When a temperature / humidity sensor is installed outside the housing, it cannot be said that there is no temperature difference between the air at the location where the sensor is installed and the air taken in by the housing. Therefore, it is desirable to provide the temperature / humidity sensor in a duct for taking in air outside the housing. However, it is conceivable that the housing with the electronic device that generates heat inside is at a higher temperature than the outside air. For this reason, the temperature inside the duct is higher than that of the external air taken in. There is a possibility. Further, the temperature difference between the casing and the outside depends on the amount of heat generated by the internal electronic equipment, and this also changes from moment to moment.

また電子機器を搭載する筺体には、コンパクトさが必要となる。これは室内の専有面積を極力抑えるためである。また特にサーバを搭載するラック筺体は、横に並べて設置されることがあり、この場合ラック外部の空気の取り入れに、筺体の側面は使用できないことが考えられる。ラック筺体前後は、サーバにアクセスするためのドアとなっているため、前後側に並べて別の筺体が設置されることはない。これらの条件よりラック筺体外部の空気の取り入れ口としては、ラック筺体の前後側か天井と底面側がふさわしいこととなる。さらに、サーバを稼働させながらドアを開けられる必要があるため、ドアを開けてもサーバ等の電子機器に、それに適切な環境の空気が供給されるようにしなければならない。   In addition, the housing on which the electronic device is mounted needs to be compact. This is to minimize the area occupied by the room as much as possible. In particular, rack housings on which servers are mounted may be installed side by side. In this case, it is conceivable that the side surfaces of the housing cannot be used to take in air outside the rack. Since the front and rear of the rack chassis serve as doors for accessing the server, no separate chassis is installed side by side on the front and rear sides. Under these conditions, the front and rear sides of the rack chassis or the ceiling and bottom surfaces are suitable for the air intake outside the rack chassis. Further, since it is necessary to open the door while the server is operating, it is necessary to supply air in an environment suitable for the electronic device such as the server even when the door is opened.

またサーバルームやデータセンタといった、サーバ等の電子機器を大量に関する部屋においては、特許文献5に示すように、空調機の動力を極力抑えるために外気を導入することが検討されている。また外気を取り入れても良い範囲を拡大することで、年間の空調使用時間を極力小さくし電力を削減するという動きもある。この場合、室内環境温度・湿度が必ずしも電子機器の保証範囲内にあるとは限らない。また筺体内の電子機器を冷却できるような筺体は、換気機能だけで空調機能のないような部屋に設置される可能性もある。この場合、室内といえども空気の温度・湿度環境は室外と同じである。   In a room such as a server room or a data center where a large amount of electronic devices such as servers are used, as disclosed in Patent Document 5, introduction of outside air is being studied in order to suppress the power of the air conditioner as much as possible. There is also a movement to reduce the power consumption by reducing the annual air conditioning usage time as much as possible by expanding the range in which outside air can be taken. In this case, the indoor environment temperature / humidity is not necessarily within the guaranteed range of the electronic device. In addition, a housing that can cool the electronic equipment in the housing may be installed in a room that has only a ventilation function and no air conditioning function. In this case, the temperature and humidity environment of the air is the same as that of the outdoor, even indoors.

以上のように、本発明の課題は、従来のサーバ等の電子機器を搭載するラック筺体のコンパクトさや電子機器の稼働時のアクセス等の利便性を大きく損ねることなく、かつ筺体外部の空気環境が、さまざまな温度・湿度環境であっても、筺体外部の空気の温度・湿度を正確に測定し、この温度・湿度が許容範囲であった場合は外気を取り入れ、これにより空調動力を抑えることにある。   As described above, the problem of the present invention is that the air environment outside the enclosure does not significantly impair the compactness of the rack enclosure on which the electronic equipment such as a conventional server is mounted and the access during operation of the electronic equipment. Even in various temperature and humidity environments, the temperature and humidity of the air outside the enclosure are accurately measured, and if this temperature and humidity are within the allowable range, outside air is taken in, thereby reducing air conditioning power. is there.

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。   In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、内部に電子機器を設置する筺体で、前面側と背面側にドア部を有する筺体であって、背面側のドア部には、電子機器の背面側の空気が流れ込む第一の開口部とつながる第一の流路と、筺体外部に排気をおこなう第二の開口部および一のファンとつながる第二の流路と、筺体外部の空気を取り入れる第三の開口部と他のファンとつながる第三の流路と、空調機を有する流路とつながる第四の流路とを有し、背面側のドア部の内部には上記第一から第四の流路を結ぶ4方弁構造を有し、第三の流路内に外部の空気の温度と湿度をモニタする第一のセンサを有し、第四の流路に空気の温度と湿度をモニタする第二のセンサを有することを特徴とする。 The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. To give an example, a housing in which an electronic device is installed, and a housing having door portions on the front side and the back side, In the door portion, a first flow path connected to the first opening through which air on the back side of the electronic device flows, a second flow path connecting to the second opening and the one fan for exhausting air to the outside of the housing And a third flow path for connecting air outside the housing, a third flow path connected to another fan, and a fourth flow path connected to a flow path having an air conditioner. It has a four-way valve structure that connects the first to fourth flow paths inside, a first sensor that monitors the temperature and humidity of external air in the third flow path, It has the 2nd sensor which monitors the temperature and humidity of air in a flow path, It is characterized by the above-mentioned.

また、筺体内部には第一の熱交換器と第二の熱交換器を有し、第一の熱交換器は第一の圧縮機と第一の放熱側熱交換器と第一の膨張弁と配管で接続されており、第二の熱交換器は第二の圧縮機と第二の放熱側熱交換器と第二の膨張弁と配管で接続されていることを特徴とする。   Further, the housing has a first heat exchanger and a second heat exchanger, and the first heat exchanger includes a first compressor, a first heat radiation side heat exchanger, and a first expansion valve. And the second heat exchanger is connected to the second compressor, the second heat radiation side heat exchanger, and the second expansion valve by a pipe.

また、第四の流路に加湿装置を配置することを特徴とする。また、第四の流路にフィルターを配置することを特徴とする。   In addition, a humidifier is disposed in the fourth flow path. In addition, a filter is disposed in the fourth flow path.

また、第一から第四の流路の交差点部分にモータにより回転制御された羽根を設置し、羽根により流路による風の流れ方の切り替えと、流量の分配を制御することを特徴とする。   In addition, a vane whose rotation is controlled by a motor is installed at the intersection of the first to fourth flow paths, and switching of the flow of wind through the flow path and distribution of the flow rate are controlled by the vanes.

また、第四の流路は、筺体の背面側と前面側を結ぶように筺体の側面に配置されている部分を有することを特徴とする。   In addition, the fourth flow path has a portion arranged on the side surface of the casing so as to connect the back side and the front side of the casing.

また、筺体の四隅近傍に配置される支柱内部に、筺体背面側から前全面側に空気が流れる方向に流路を設けることを特徴とする。   In addition, the present invention is characterized in that a flow path is provided in the column arranged in the vicinity of the four corners of the housing in a direction in which air flows from the rear surface side of the housing to the entire front surface side.

また、電子機器を収容可能な内部領域と、前面側のドア部と、背面側のドア部を有する電子機器を内部に設置する筺体であって、背面側のドアには、電子機器の背面側の空気が流れ込む第一の開口部とつながる第一の流路と、筺体外部に排気をおこなう第二の開口部およびファンとつながる第二の流路と、筺体外部の空気を取り入れる第三の開口部およびファンとつながる第三の流路と、空調機が配置される流路とつながる第四の流路とを有し、背面側のドア部の内部には上記第一から第四の流路を結ぶ4方弁構造を有し、第三の流路内に外部の空気の温度と湿度をモニタする第一のセンサを有し、第四の流路の出口に空気の温度と湿度をモニタする第二のセンサとを有することを特徴とする。   Further, the housing for installing an electronic device having an internal area that can accommodate the electronic device, a front door portion, and a rear door portion inside, the back door of the electronic device A first flow path connected to the first opening through which air flows, a second opening for exhausting outside the housing and a second flow path connected to the fan, and a third opening for taking in air outside the housing And a third flow path connected to the fan and a fourth flow path connected to the flow path in which the air conditioner is disposed, and the first to fourth flow paths are provided inside the door portion on the back side. Has a 4-way valve structure, has a first sensor that monitors the temperature and humidity of the external air in the third flow path, and monitors the temperature and humidity of the air at the outlet of the fourth flow path And a second sensor.

本発明によれば、筺体外部の空気を取り込む際の空気の温度を常に正確にモニタできる。これにより筺体外部の空気温度が、搭載するサーバに適していないときは、筺体内部で空気を循環させて冷却を行い、筺体外部の空気温度が搭載するサーバに適している場合に、筺体内部に外部の空気を取り込み空調機動力を大幅に削減することができる。   According to the present invention, it is possible to always accurately monitor the temperature of air when air outside the housing is taken in. As a result, when the air temperature outside the enclosure is not suitable for the server to be installed, air is circulated inside the enclosure for cooling, and when the air temperature outside the enclosure is suitable for the server to be installed, External air can be taken in and air conditioner power can be greatly reduced.

比較例としての一般的なラック筺体の構成を示す例である。It is an example which shows the structure of the general rack housing | casing as a comparative example. 比較例としての一般的なサーバの内部構造を示す断面図の例である。It is an example of sectional drawing which shows the internal structure of the general server as a comparative example. 図4の断面位置を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional position of FIG. 比較例としての一般的なラック筺体の断面図の例である。It is an example of sectional drawing of the common rack housing | casing as a comparative example. 実施例1のラック筺体の構成を示す図の例である。FIG. 3 is an example of a diagram illustrating a configuration of a rack housing according to the first embodiment. 実施例1のラック筺体の構成を示す図の例である。FIG. 3 is an example of a diagram illustrating a configuration of a rack housing according to the first embodiment. 実施例1のラック筺体の側面板を外した内部を示す図の例である。It is an example of the figure which shows the inside which removed the side plate of the rack housing | casing of Example 1. FIG. 実施例1および実施例2を示す断面図の断面位置を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional position of sectional drawing which shows Example 1 and Example 2. FIG. 実施例1のラック筺体の構成を示す断面図の例である。2 is an example of a cross-sectional view illustrating a configuration of a rack housing according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のラック筺体の構成を示す断面図の例である。2 is an example of a cross-sectional view illustrating a configuration of a rack housing according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のラック筺体の構成を示す断面図の例である。2 is an example of a cross-sectional view illustrating a configuration of a rack housing according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のラック筺体の構成を示す断面図の例である。2 is an example of a cross-sectional view illustrating a configuration of a rack housing according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のラック筺体の構成を示す断面図の例である。2 is an example of a cross-sectional view illustrating a configuration of a rack housing according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のラック筺体の構成を示す図の例である。FIG. 3 is an example of a diagram illustrating a configuration of a rack housing according to the first embodiment. 実施例2のラック筺体の構成を示す断面図の例である。It is an example of sectional drawing which shows the structure of the rack housing | casing of Example 2. FIG. 実施例1および実施例2のラック筺体を使用するサーバルームの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the server room which uses the rack housing | casing of Example 1 and Example 2. FIG. 実施例1および実施例2のフロントドア側ダクト構造支柱を示す図の例である。It is an example of the figure which shows the front door side duct structure support | pillar of Example 1 and Example 2. FIG. 実施例1および実施例2のリアドア側ダクト構造支柱を示す図の例である。It is an example of the figure which shows the rear door side duct structure support | pillar of Example 1 and Example 2. FIG.

以下、実施例を図面を用いて説明する。なお、既に説明した符号と同一の符号を付された構成は、同一の機能を有するので、それらの説明を省略する場合がある。   Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings. In addition, since the structure attached | subjected with the code | symbol same as the code | symbol already demonstrated has the same function, those description may be abbreviate | omitted.

以下、実施例1を一般的な例(比較例)と比較して述べる。図1には、本発明になる冷却システムが適用される電子装置の従来の例(比較例)として、一般的なラックマウント方式のサーバ装置が示されている。図において、サーバ装置は、ラック筐体1と蓋体としてフロントドア2とリアドア3とを含んでおり、その内部には、例えば、IEC(International Electrical Commission)規格/EIA(Electrical Industries Association)規格等の特定の規格に基づいて、所定の形状・寸法で形成された、複数(本例では7台)のサーバ4が設けられている。この図に示すフロントドア2とリアドア3は、空気が通過できるように開口部が設けられており、フロントドア2とリアドア3を閉めた際にも、ラック外部からの空気の流入および、ラック内部からラック外部への空気の流出がある構造となっており、これにより内部のサーバが冷却できる構造となっている。また図中に示すように複数のラック(本実施例では3台)を、フロントドア2およびリアドア3が開閉できるように横に並べて設置することが一般的である。   Hereinafter, Example 1 will be described in comparison with a general example (comparative example). FIG. 1 shows a general rack-mount server device as a conventional example (comparative example) of an electronic device to which a cooling system according to the present invention is applied. In the figure, the server device includes a rack housing 1 and a front door 2 and a rear door 3 as lids, and for example, an IEC (International Electrical Commission) standard / EIA (Electrical Industries Association) standard, etc. A plurality (seven in this example) of servers 4 formed in a predetermined shape and size based on the specific standard are provided. The front door 2 and the rear door 3 shown in this figure are provided with openings so that air can pass through. Even when the front door 2 and the rear door 3 are closed, the inflow of air from the outside of the rack and the inside of the rack In this structure, there is an air outflow from the rack to the outside of the rack, thereby cooling the internal server. Further, as shown in the figure, it is common to install a plurality of racks (three in this embodiment) side by side so that the front door 2 and the rear door 3 can be opened and closed.

図2には、本発明になる冷却システムが適用される電子装置の例(比較例)として一般的なサーバ4の断面構造を示す。サーバ4は、箱体であるサーバ筺体5の内部に電子基板9を有しており、その電子基板9上に、CPU(Central Processing Unit)7やメモリ11や、図示していないが半導体部品や集積回路等が実装されている。またサーバ内部にはHDD(Hard Disk Drive)10等の情報記録装置、また図示していないが交流電力を直流電力に変換する電源装置等も内蔵している。これらのサーバ内部の部品は、それぞれ発熱するだけでなく、それぞれの動作保証温度を持っており、この動作保証温度を超えないように、サーバ内蔵ファン6によりサーバ内に矢印201の示すように空気を流し冷却している。サーバ筺体5のフロントドア側とリアドア側には、サーバ内部に空気を供給し、そして排気できるように開口部が設けられている。
特に発熱量の大きいCPUの冷却のために放熱フィン8がCPU表面に熱伝導グリスを介して取り付けられている。CPUの温度保証範囲の上限値は製品により異なるが、例えば70℃といった値であるものもある。またCPUの最大発熱量も製品により異なるが、例えば100Wといった値をとるものもある。従来のサーバでは、またサーバに供給される空気の温度の供用範囲は35℃以下と決められていた。このため35℃以下の空気をサーバ内部に流した際にCPUの温度がCPUの保証温度の上限値以下になるよう放熱フィン8の大きさや形状を設計していた。
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a general server 4 as an example (comparative example) of an electronic apparatus to which the cooling system according to the present invention is applied. The server 4 has an electronic substrate 9 inside a server housing 5 that is a box. On the electronic substrate 9, a CPU (Central Processing Unit) 7, a memory 11, and a semiconductor component (not shown) An integrated circuit or the like is mounted. The server also includes an information recording device such as an HDD (Hard Disk Drive) 10 and a power supply device (not shown) that converts AC power into DC power. These internal components of the server not only generate heat but also have their respective guaranteed operating temperatures, and the server built-in fan 6 causes air to enter the server as indicated by an arrow 201 so as not to exceed the guaranteed operating temperatures. To cool down. Openings are provided on the front door side and the rear door side of the server housing 5 so that air can be supplied into the server and exhausted.
In order to cool the CPU having a particularly large amount of heat generation, the radiation fins 8 are attached to the CPU surface via thermal conductive grease. The upper limit value of the temperature guarantee range of the CPU differs depending on the product, but there is a value such as 70 ° C., for example. Further, although the maximum heat generation amount of the CPU varies depending on the product, there is a value such as 100 W, for example. In the conventional server, the service range of the temperature of the air supplied to the server is determined to be 35 ° C. or less. For this reason, the size and shape of the radiating fins 8 are designed so that the temperature of the CPU is equal to or lower than the upper limit value of the guaranteed temperature of the CPU when air of 35 ° C. or lower is flowed into the server.

またサーバは、内部の部品の交換等のメンテナンスを行う場合があるため、ラック筺体からの着脱性が求められている。さらにサーバ内部の部品の多くは電気を使用しているため、結露や漏水により誤動作や故障する恐れがある。このため冷却には空気を使用するのが一般的である。とくに結露や静電気の発生による誤動作や故障の危険があるため、冷却に使用する空気の湿度にも範囲が決められている。一般的にこの湿度の許容範囲は相対湿度で20〜80%である。   Moreover, since the server may perform maintenance such as replacement of internal components, it is required to be detachable from the rack housing. Furthermore, since many of the components inside the server use electricity, there is a risk of malfunction or failure due to condensation or water leakage. For this reason, air is generally used for cooling. In particular, since there is a risk of malfunction or failure due to the occurrence of condensation or static electricity, the range of the humidity of the air used for cooling is also determined. Generally, this humidity tolerance is 20-80% relative humidity.

一般に、サーバ4のフロントドア側には、電源スイッチや、表示ランプ、HDD取り付け口等がある場合があり、またリアドア側には、LAN等の通信配線の取り付け口や、電源コードの取り付け口などがある。このためラック筺体内に設置された後にも、サーバ4のフロントドア側とリアドア側はアクセスできるようにすることがメンテナンス上、不可欠なことである。   In general, the front door side of the server 4 may have a power switch, an indicator lamp, an HDD mounting port, and the like, and the rear door side has a communication wiring mounting port such as a LAN and a power cord mounting port. There is. For this reason, it is essential for maintenance that the front door side and the rear door side of the server 4 are accessible even after being installed in the rack housing.

図4は、本発明になる冷却システムが適用される電子装置の従来の例(比較例)として、一般的なラックマウント方式のサーバ装置の断面図を示す。断面の位置は図3中の筐体1の断面301の示す位置である。従来のラック筺体は、フロントドア側の支柱101およびリアドア側の支柱104、そしてサーバ4を固定する穴を有するサーバ固定支柱102と、支柱に固定される側面板105などによって構成されている。また強度を増すために中間支柱103を入れる例もある。先にも述べたが図4の空気の流れ201に示すように、サーバ4に風をフロントドア2側から供給し、リアドア3側に排気するようにフロントドア2、リアドア3には開口部が設けられている。またサーバ4に内蔵されるファンにより空気の流れ201は作られる。図4に示すようにサーバ4と側面板105の間には、従来から空間はあったが、ラック筺体の強度を維持するために、板金を組み合わせた中間支柱103等が配置されていた。また、この空間の圧力損失を小さくしてしまうとリアドア側に放出された高温のサーバ排気が、この空間を通ってフロントドア側に流れ込んでしまうというデメリットもあるため、この空間に大量の空気を流すことはできなかった。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a general rack mount server device as a conventional example (comparative example) of an electronic device to which the cooling system according to the present invention is applied. The position of the cross section is the position indicated by the cross section 301 of the housing 1 in FIG. The conventional rack housing includes a front door-side column 101, a rear door-side column 104, a server fixing column 102 having a hole for fixing the server 4, a side plate 105 fixed to the column, and the like. There is also an example in which an intermediate column 103 is inserted to increase the strength. As described above, as shown in the air flow 201 in FIG. 4, the front door 2 and the rear door 3 have openings in order to supply wind to the server 4 from the front door 2 side and exhaust the air to the rear door 3 side. Is provided. An air flow 201 is created by a fan built in the server 4. As shown in FIG. 4, there has conventionally been a space between the server 4 and the side plate 105, but in order to maintain the strength of the rack housing, an intermediate column 103 combined with sheet metal has been arranged. In addition, if the pressure loss in this space is reduced, the high-temperature server exhaust discharged to the rear door side also flows into the front door side through this space, so there is a large amount of air in this space. I couldn't do it.

図5は、本実施例1のサーバ筺体の構造を示す図である。本実施例1では、リアドア3にラック筺体1内部に、ラック筺体周囲空気を取り込むための2箇所のリアドア用吸気口15で、高温のサーバ排気を放出するためのリアドア用排気口16を挟むように設けた。 また本実施例1では、ラック筺体内に搭載する熱交換器により吸熱された熱を、外部に放熱する装置として、ラック筺体上部に放熱ユニット12を設けた。これは、空調機の室外ユニットに相当し、筺体内部の熱交換器で空気を冷却し気化した冷媒のガスを、圧縮機により昇圧した後にこの放熱ユニット内部の放熱ユニット熱交換器にて凝縮させるための装置である。この放熱ユニット熱交換器を冷却するために、放熱ユニット12は放熱ユニット用ファン13を有している。本実施例では特に、放熱ユニット12のフロントドア2側とリアドア3側に設けた放熱ユニット用吸気口14よりラック筺体周囲の空気を取り入れ、放熱ユニット用ファン13により天井側へ排気する構成をとった。これにより、本実施例のラック筺体を設置する場所の天井に排気用ダクトを設けることで効率よく高温の排気を集め室外等へ放出することができるようになる。また排気ダクトの替わりに空調機の吸い込み口がくるようにすることで、空調機に吸い込まれる空気温度が高いので、空調機が効率よく室内の熱を交換することが可能となる。   FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of the server chassis according to the first embodiment. In the first embodiment, the rear door exhaust port 16 for releasing high-temperature server exhaust is sandwiched between the rear door 3 and the rear door intake port 15 for taking in air around the rack housing in the rack housing 1. Provided. In the first embodiment, the heat radiating unit 12 is provided at the upper part of the rack housing as a device for radiating the heat absorbed by the heat exchanger mounted in the rack housing to the outside. This is equivalent to an outdoor unit of an air conditioner, and after cooling the air with a heat exchanger inside the housing and evaporating the refrigerant gas, the refrigerant is pressurized by the compressor and then condensed in the heat radiating unit heat exchanger inside the heat radiating unit. It is a device for. In order to cool the heat radiating unit heat exchanger, the heat radiating unit 12 has a heat radiating unit fan 13. In this embodiment, in particular, the air around the rack housing is taken in from the air inlet 14 for the heat radiating unit provided on the front door 2 side and the rear door 3 side of the heat radiating unit 12 and is exhausted to the ceiling side by the heat radiating unit fan 13. It was. As a result, by providing the exhaust duct on the ceiling where the rack housing of the present embodiment is installed, it becomes possible to efficiently collect high-temperature exhaust and discharge it outside the room. Moreover, since the air temperature suck | inhaled by an air conditioner is high by making the inlet of an air conditioner come instead of an exhaust duct, it becomes possible for an air conditioner to replace | exchange heat | fever indoors efficiently.

図6は、本実施例1のサーバ筺体の構造を示す図である。本実施例1では、ラック筺体1周囲の空気をラック筺体1内部に取り込まない場合、ラック筺体1内部で空気を循環させてサーバの冷却をおこなう。このためラッ筺体周囲の空気が入り込まないように気密性を確保する必要がある。そこで図中のフロントドア2には、従来構造にはあった開口部を設けない構造とする必要がある。また本実施例1では、ラック筺体内のサーバ4と側面板105の間の空間を利用して、サーバ4を通ってリアドア3側に排気された空気をフロントドア2側に戻している。その際にフロントドア2に風を当てなくとも風がサーバ4側に行くように、ラック筺体1のフロントドア側支柱に冷風供給口17を設けている。これにより、ラック筺体のフロントドア側の面には気密性を保つためのゴムパッキンやスポンジ状のものを取り付けることが可能となる。また冷風供給口17により冷風を、サーバ4の吸気方向と垂直にかつ入口近傍に吹き付けることで、フロントドア2を開けた際にもラック筺体外部の空気が吸われる割合を減らし、ラック筺体外部の空気温度が高い場合にも、それによる障害のリスクを小さくすることができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating the structure of the server chassis of the first embodiment. In the first embodiment, when the air around the rack housing 1 is not taken into the rack housing 1, the server is cooled by circulating the air inside the rack housing 1. For this reason, it is necessary to ensure airtightness so that air around the rack body does not enter. Therefore, the front door 2 in the figure needs to have a structure that does not have an opening that is the conventional structure. In the first embodiment, the air exhausted to the rear door 3 side through the server 4 is returned to the front door 2 side using the space between the server 4 and the side plate 105 in the rack housing. At this time, a cold air supply port 17 is provided in the front door-side column of the rack housing 1 so that the wind goes to the server 4 side without applying wind to the front door 2. Thereby, it is possible to attach a rubber packing or sponge-like material for maintaining airtightness to the surface of the rack housing on the front door side. Further, by blowing cold air through the cold air supply port 17 perpendicularly to the intake direction of the server 4 and in the vicinity of the inlet, the ratio of air outside the rack housing being reduced even when the front door 2 is opened is reduced. Even when the air temperature is high, the risk of damage caused by the air temperature can be reduced.

図7は、実施例1のラック筺体の側面板105を外した内部を示す図の例である。この図に示すように、ラック筺体の側面部に、空調用ファン21、第一熱交換器19、第二熱交換器20を設けることで、リアドア3側に排気された高温の空気を冷却して、フロントドア2側に戻すようにしている。また、空調用ファン21は、複数のファンを並べる構成とすることで、ファン故障時にもある程度の冷却性能を維持する冗長性を確保できる。また本実施例では、第一熱交換器19と第二熱交換器20をそれぞれ別の冷凍サイクルとして組んでいる。すなわち第一熱交換器19と第二熱交換器20は、それぞれに圧縮機1台と放熱ユニット熱交換器と電子膨張弁を有している。これにより片側の冷凍サイクルに問題が生じた際にも、片側のみで冷却を維持する冗長性を確保することができる。電子膨張弁はその内部の圧力損失を電気的に調整可能な弁であり、これと圧縮機の回転数制御を組み合わせることで熱交換器に流れる冷媒の流量と蒸発温度をコントロールすることが可能である。   FIG. 7 is an example of a diagram illustrating the inside of the rack case of Example 1 with the side plate 105 removed. As shown in this figure, by providing the air conditioning fan 21, the first heat exchanger 19, and the second heat exchanger 20 on the side surface of the rack housing, the high-temperature air exhausted to the rear door 3 side is cooled. Thus, it is returned to the front door 2 side. Moreover, the air-conditioning fan 21 can be configured to arrange a plurality of fans, thereby ensuring redundancy for maintaining a certain degree of cooling performance even when the fan fails. In the present embodiment, the first heat exchanger 19 and the second heat exchanger 20 are assembled as separate refrigeration cycles. That is, the first heat exchanger 19 and the second heat exchanger 20 each have one compressor, a heat radiating unit heat exchanger, and an electronic expansion valve. Thereby, even when a problem occurs in the refrigeration cycle on one side, it is possible to ensure redundancy for maintaining cooling only on one side. The electronic expansion valve is a valve that can electrically adjust its internal pressure loss, and by combining this with the compressor speed control, it is possible to control the flow rate of refrigerant flowing through the heat exchanger and the evaporation temperature. is there.

さらに熱交換器により除湿量を増やすには、熱交換器内の冷媒の蒸発温度を下げることが必要となる。しかしながら冷媒の蒸発温度を下げると、熱交換量が増加するために熱交換器出口の空気温度が下がりすぎてしまう場合がある。しかし、例えば第一熱交換器19への冷媒の供給を止める、もしくは蒸発温度を高いまま維持させ、第二熱交換器20の冷媒の蒸発温度を低減させれば、最終的な熱交換器出口の空気温度を下げすぎずに除湿量を増やすことができる。これは使用する熱交換器の表面積を半分にすることで熱交換性能を低下させ、その低下分、冷媒の蒸発温度を低下させられるためである。また、冷凍サイクル内に4方弁を設け、暖房のサイクルも可能としておけば、片方の熱交換器で除湿するために下がりすぎた空気温度を加熱することも可能である。ただし冷媒の蒸発温度を下げる運転や、暖房運転は消費電力の増加につながるので、内部で空気を循環させる場合と、上記のような除湿をしてでもラック筺体周囲空気を取り込んだ方がよいかは検討が必要である。また除湿を考え、第一熱交換器および第二熱交換器の下部には、凝縮した液を受ける構造が必要である。また熱交換器と空調用ファンの間に間隔を設けることで、熱交換器で凝縮し風によって飛ばされた液滴を、この間に落とすことができる。これによって、サーバ側に液滴が行くことを防止することができる。   Further, in order to increase the amount of dehumidification by the heat exchanger, it is necessary to lower the evaporation temperature of the refrigerant in the heat exchanger. However, if the evaporation temperature of the refrigerant is lowered, the amount of heat exchange increases, so the air temperature at the outlet of the heat exchanger may be too low. However, for example, if the supply of the refrigerant to the first heat exchanger 19 is stopped or the evaporation temperature is kept high and the evaporation temperature of the refrigerant in the second heat exchanger 20 is reduced, the final heat exchanger outlet The amount of dehumidification can be increased without excessively reducing the air temperature. This is because the heat exchange performance is lowered by halving the surface area of the heat exchanger used, and the evaporation temperature of the refrigerant can be lowered by that amount. In addition, if a four-way valve is provided in the refrigeration cycle and a heating cycle is also possible, it is possible to heat the air temperature that has fallen too much to dehumidify with one heat exchanger. However, operation that lowers the evaporation temperature of the refrigerant and heating operation lead to an increase in power consumption, so it is better to circulate the air inside and to take in the air around the rack chassis even after dehumidification as described above Needs to be considered. In consideration of dehumidification, a structure for receiving the condensed liquid is required under the first heat exchanger and the second heat exchanger. Further, by providing an interval between the heat exchanger and the air conditioning fan, it is possible to drop the droplets condensed by the heat exchanger and blown by the wind. Thereby, it is possible to prevent droplets from going to the server side.

またラック周囲空気の取り込みはリアドア3に設けたダンパで調整するようになっており、このダンパを調整するためにリアドア3にはダンパ用モータ18が取り付けられている。   The intake of ambient air around the rack is adjusted by a damper provided on the rear door 3, and a damper motor 18 is attached to the rear door 3 in order to adjust the damper.

図9は、実施例1のラック筺体の断面図であり、特に図8にA-Aで示す断面のものである。放熱ユニット12内には、フロントドア2側とリアドア3側とにそれぞれ放熱ユニット熱交換器22を設けており、中央に設けた放熱ユニット用ファン13により、それぞれの方向から空気を吸い込み放熱する構造となっている。またラック筺体1の下部には2台の圧縮機25を設置してある。図示しない冷媒の配管を介して、これらの2個の放熱ユニット熱交換器22と2台の圧縮機25をそれぞれ第一熱交換器19と第二熱交換器20と組み合わせることで2つの冷凍サイクルを作っている。また図示はしていないが、放熱ユニット用ファン13も2台とすることで冗長性を確保することが望ましい。なお、図9中の符号24は、リアドア排気用ファンを示す。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the rack housing according to the first embodiment, and particularly shows a cross section indicated by AA in FIG. In the heat radiating unit 12, a heat radiating unit heat exchanger 22 is provided on each of the front door 2 side and the rear door 3 side, and heat is radiated by sucking air from each direction by a heat radiating unit fan 13 provided in the center. It has become. Two compressors 25 are installed at the bottom of the rack housing 1. Two refrigeration cycles can be obtained by combining the two heat dissipating unit heat exchangers 22 and the two compressors 25 with the first heat exchanger 19 and the second heat exchanger 20 through a refrigerant pipe (not shown). Is making. Although not shown, it is desirable to ensure redundancy by using two heat dissipating unit fans 13. In addition, the code | symbol 24 in FIG. 9 shows the rear door exhaust fan.

図10は、実施例1のラック筺体の断面図であり、特に図8のB-Bで示す断面のものである。また図10では、サーバ冷却に必要な空気流量のうち100%を、ラック筺体周囲空気を取り入れることで実現する際の構造を示す。先にも述べたように、ラック筺体の側面部に空調用ファン21、第一熱交換器19、第二熱交換器20が配置され、この両側を外側は側面板105、内側を薄板ではさむことで流路を作っている。ここで、この内側の薄板を取り外せるようにしておくことで、サーバ4の側面にアクセスする事が可能となりメンテナンス性が向上することを述べておく。またリアドア3には、リアドアのリアドア用吸気口15に対応する内部にリアドア吸気用ファン23を設け、リアドア用排気口16に対応する内部にリアドア排気用ファン24を設けた。またリアドア内部の流路内にダンパ羽根27を設け、ラック筺体内部だけの循環冷却と、ラック筺体外部の空気を取り込んだ冷却とで流路を切り替えられるようにしている。また、リアドア内部のリアドア吸気用ファン23の近傍の流路内に第一温度・湿度センサ26を設けた。この第一温度・湿度センサ26ではラック筺体外部の空気温度と湿度をモニタし、ラック筺体内部だけの循環冷却と、ラック筺体外部の空気を取り込んだ冷却の切り替えを判断する。またラック筺体の支柱には、リアドア側ダクト構造支柱107、フロントドア側ダクト構造支柱106に示すようにダクト構造を設け、強度を保ちながら空気が流れやすい構造とする。またダクト構造とすることで整流効果も得ることができる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the rack housing according to the first embodiment, and in particular, a cross section indicated by BB in FIG. FIG. 10 shows a structure in which 100% of the air flow rate necessary for server cooling is realized by taking in air around the rack chassis. As described above, the air conditioning fan 21, the first heat exchanger 19, and the second heat exchanger 20 are arranged on the side surface of the rack housing, and both sides are sandwiched between the side plates 105 and the inside is sandwiched between thin plates. That makes the channel. Here, it will be described that by making it possible to remove the inner thin plate, it is possible to access the side surface of the server 4 and the maintainability is improved. Further, the rear door 3 is provided with a rear door intake fan 23 inside the rear door corresponding to the rear door inlet 15, and a rear door exhaust fan 24 inside corresponding to the rear door exhaust 16. Also, damper blades 27 are provided in the flow path inside the rear door so that the flow path can be switched between circulation cooling only inside the rack housing and cooling taking in air outside the rack housing. Further, a first temperature / humidity sensor 26 is provided in the flow path near the rear door intake fan 23 inside the rear door. The first temperature / humidity sensor 26 monitors the air temperature and humidity outside the rack chassis, and determines switching between circulating cooling only inside the rack chassis and cooling incorporating air outside the rack chassis. In addition, the rack housing columns are provided with a duct structure as shown in the rear door side duct structure column 107 and the front door side duct structure column 106 so that air can flow easily while maintaining strength. Moreover, a rectifying effect can be obtained by adopting a duct structure.

図10中の風の流れ201が示すように、リアドア3のリアドア吸気用ファン23により取り込まれた空気は、リアドア内の流路を通過し、さらにリアドア側ダクト構造支柱106を通過し、第一熱交換器19および第二熱交換器20にて場合によっては通過する際に冷却され、空調用ファン21を通過し、フロントドア側ダクト構造により、サーバ4の正面に横から吹きつけられる。サーバ4に吸気された空気は、内部の発熱部品を冷却するとともに温度上昇した後排気され、リアドア排気用ファン24によりラック筺体外部に排気される。ラック筺体外部の空気温度が、サーバの動作に適切な温度・湿度範囲であれば、熱交換器で冷却する必要がないため省電力につながる。またラック筺体外部の空気温度がサーバ排気よりも低い温度で、かつ湿度が適当な範囲にあれば、熱交換器で冷却する熱量が、サーバ排気を冷却するよりも少なく済むため省電力につながる。   As shown by the wind flow 201 in FIG. 10, the air taken in by the rear door intake fan 23 of the rear door 3 passes through the flow path in the rear door, and further passes through the rear door side duct structure support column 106, In some cases, the heat exchanger 19 and the second heat exchanger 20 are cooled when passing, pass through the air conditioning fan 21, and are blown from the front of the server 4 from the side by the front door side duct structure. The air sucked into the server 4 cools the internal heat-generating components, rises in temperature, and is then exhausted. The rear door exhaust fan 24 exhausts the air outside the rack chassis. If the air temperature outside the rack housing is within a temperature / humidity range suitable for server operation, it is not necessary to cool with a heat exchanger, leading to power saving. If the air temperature outside the rack housing is lower than that of the server exhaust and the humidity is in an appropriate range, the amount of heat to be cooled by the heat exchanger is less than that for cooling the server exhaust, leading to power saving.

フロントドア側ダクト構造支柱106の内部には、第二温度・湿度センサ41を取り付ける。これによりサーバ4に供給する冷風の温度と湿度をモニタし、この情報をもとに、熱交換器やラック周囲空気とサーバ排気の混合比率を調整する。
A second temperature / humidity sensor 41 is attached inside the front door duct structure column 106. Thus, the temperature and humidity of the cold air supplied to the server 4 are monitored, and the mixing ratio of the heat exchanger or rack ambient air and the server exhaust is adjusted based on this information.

本実施例において、四方弁構造を説明する。ラック筺体には、サーバの排気側であるリアドア3側から、空気をサーバ吸気側であるフロント側へ流す流路を設け、この中には熱交換器(例えば符号19、20に相当する)とファン(例えば符号21に相当する)を設置する。   In this embodiment, a four-way valve structure will be described. The rack housing is provided with a flow path for allowing air to flow from the rear door 3 side, which is the exhaust side of the server, to the front side, which is the server intake side, in which a heat exchanger (for example, corresponding to reference numerals 19 and 20) and A fan (for example, corresponding to reference numeral 21) is installed.

リアドア3側へサーバ4の背面側の空気が流れ込む第一の開口部とつながった第一の流路と、筺体外部に排気をおこなう第二の開口部(例えば符号16に相当する)および第二のファン(符号24に相当)とつながった第二の流路と、筺体外部の空気を取り入れる第三の開口部(例えば符号15に相当する)と第三のファン(例えば符号23に相当)とつながった第三の流路と、空調機(例えば符号19、20、21に相当する)を有するラック筺体の流路とつながる第四の流路を配置する。上記リアドア3内部には上記第一から第四の流路を結ぶ4方弁として機能するダンパ羽27を設置する。   A first flow path connected to a first opening through which air on the back side of the server 4 flows into the rear door 3 side, a second opening (for example, corresponding to reference numeral 16) for exhausting air to the outside of the housing, and a second A second flow path connected to the fan (corresponding to reference numeral 24), a third opening (for example corresponding to reference numeral 15) for taking in air outside the housing, and a third fan (for example corresponding to reference numeral 23). A fourth flow path connected to the connected third flow path and the flow path of the rack housing having an air conditioner (e.g., corresponding to reference numerals 19, 20, and 21) is disposed. Inside the rear door 3, damper wings 27 functioning as a four-way valve connecting the first to fourth flow paths are installed.

この4方弁構造により、ラック筺体内部循環の場合(例えば後述する図12の場合に相当する)には、第一の流路と第四の流路を結び、第二の流路と第三の流路を結ぶ。ラック筺体外部空気で筺体内部を冷却する場合(例えば図10の場合に相当する)には、第一の流路と第二の流路を結び、第三の流路と第四の流路を結ぶ。   With this four-way valve structure, in the case of rack enclosure internal circulation (for example, corresponding to the case of FIG. 12 described later), the first flow path and the fourth flow path are connected, and the second flow path and the third flow path are connected. Connect the channels. When the inside of the enclosure is cooled with air outside the rack enclosure (for example, corresponding to the case of FIG. 10), the first flow path and the second flow path are connected, and the third flow path and the fourth flow path are connected. tie.

また、中間状態(例えば後述する図11の場合に相当する)においては、第一の流路からの流れが第二の流路と第四の流路に分割され流れ、かつ第三の流路の流れが第四の流路と第二の流路に分割して流れる。この分割比率も4方弁構造により調整可能となる。さらに第三の流路内に外部の空気の温度と湿度をモニタする第一のセンサ26を有し、筺体内部の前記熱交換器を有する流路の出口に空気の温度と湿度をモニタする第二のセンサ41を配置する。   Further, in the intermediate state (for example, corresponding to the case of FIG. 11 described later), the flow from the first flow path is divided into the second flow path and the fourth flow path, and the third flow path. Flow is divided into a fourth flow path and a second flow path. This division ratio can also be adjusted by the four-way valve structure. Further, the first sensor 26 for monitoring the temperature and humidity of the external air is provided in the third flow path, and the temperature and humidity of the air are monitored at the outlet of the flow path having the heat exchanger inside the housing. Two sensors 41 are arranged.

図11は、実施例1のラック筺体の断面図であり、特に図8のB-Bで示す断面のものである。また図11では、サーバ冷却に必要な空気流量のうち50%をラック筺体周囲空気、残り50%をサーバ排気とし、これらを混合することで冷却を実現する際の構造を示す。図中では、ダンパ羽根27により、サーバ排気の一部は、リアドア排気用ファン24によりラック筺体外部に放出されるが、サーバ排気の残りの一部は、リアドア吸気用ファン23により吸気されたラック筺体外部の空気と混合し、その後、ラック筺体側面の流路へ流れることとなる。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the rack housing according to the first embodiment, and particularly shows a cross section indicated by BB in FIG. Further, FIG. 11 shows a structure when cooling is realized by mixing 50% of the air flow rate necessary for server cooling with air surrounding the rack housing and the remaining 50% with server exhaust. In the drawing, a part of the server exhaust is released to the outside of the rack chassis by the rear door exhaust fan 24 by the damper blade 27, but the remaining part of the server exhaust is a rack sucked by the rear door intake fan 23. The air is mixed with the air outside the housing, and then flows to the flow path on the side surface of the rack housing.

この条件は、例えばラック周囲の空気温度が、サーバの許容温度よりも低い場合、さらには温度が低めで、かつサーバ許容湿度より湿度が高い場合に省エネを実現できる。図中のダンパ羽根27の位置は、ラック筺体周囲空気50%を、サーバ排気50%をイメージしたものであるが、ダンパ羽根27は先に述べた図示しないダンパ用モータ18で自由に可動することが可能である。このダンパ構造の開度をうまく調整することで、低温のラック筺体周囲空気とサーバ排気の混合比を調整し、サーバに適した空気となるように温度および湿度を調整することが可能である。このダンパ開度は、第二温度・湿度センサ41のモニタ値を使用して調整すればよい。   For example, this condition can realize energy saving when the air temperature around the rack is lower than the allowable temperature of the server, when the temperature is lower, and when the humidity is higher than the allowable humidity of the server. The position of the damper blade 27 in the figure is 50% of the air around the rack housing and 50% of the server exhaust. The damper blade 27 can be freely moved by the damper motor 18 (not shown) described above. Is possible. By properly adjusting the opening degree of the damper structure, it is possible to adjust the mixing ratio between the low-temperature rack chassis surrounding air and the server exhaust, and to adjust the temperature and humidity so that the air is suitable for the server. The damper opening may be adjusted using the monitor value of the second temperature / humidity sensor 41.

またラック筺体外部の空気温度が低温であるが、高湿度の場合には、高温のサーバ排気と適度に混合させ、それから熱交換器で冷却し除湿する方が省電力につながる場合もある。このような使い方も想定に入れる場合には、サーバ排気温度の情報を得ることが望ましく、そのためには、サーバ排気側に温度センサを設けることが必要である。サーバ排気の湿度情報は、第二温度・湿度センサ41の情報から空気の絶対湿度を算出し、この絶対湿度が維持されるとして、おおよそ算出可能である。またサーバ内を通過する風量があらかじめ予測できるのであれば、サーバの消費電力から空気の温度上昇を求め、サーバ排気の温度を予測することが可能である。サーバ内を通過する風量を測定するために、ラック筺体側面の流路に風速計や風量計を設置してもよい。   In addition, although the air temperature outside the rack housing is low, in the case of high humidity, it may lead to power saving if it is appropriately mixed with high temperature server exhaust and then cooled and dehumidified with a heat exchanger. When such usage is also assumed, it is desirable to obtain information on the server exhaust temperature. For this purpose, it is necessary to provide a temperature sensor on the server exhaust side. The humidity information of the server exhaust can be roughly calculated assuming that the absolute humidity of the air is calculated from the information of the second temperature / humidity sensor 41 and this absolute humidity is maintained. Further, if the air volume passing through the server can be predicted in advance, it is possible to obtain the temperature rise of the server from the power consumption of the server and predict the temperature of the server exhaust. In order to measure the amount of air passing through the server, an anemometer or an air meter may be installed in the flow path on the side of the rack housing.

図12は、実施例1のラック筺体の断面図であり、特に図8のB-Bで示す断面のものである。また図12では、ラック筺体周囲空気を取り入れず、ラック筺体内部の循環のみでサーバ冷却を実現する際の構造を示す。図中の風の流れ201で示すように、サーバ排気は100%がラック筺体側面の流路へ流れ、ここで冷却されたのち再びサーバに供給される。またこの時も、リアドア吸気用ファン23を動かし続けることで、第一温度・湿度センサ26にラック筺体外部の空気の流れが当たるようにする。これにより、ラック筺体外部の空気温度を正確に測定することができる。空気の流れがない場合は、リアドア3には高温のサーバ排気が当たり続けるため温度が高くなりやすく、これによって第一温度・湿度センサ26が高めの温度を測定してしまう可能性がある。この場合、ラック筺体外部の空気がサーバに適した温度に変わった場合にも、正しい判断ができない可能性がある。またリアドア吸気用ファン23には回転数が制御可能なものとすることで、ラック筺体内部循環冷却の際には、回転数を落とし、第一温度・湿度センサ26がラック筺体外部の空気温度を正確に測定できる程度の流量だけを確保するようにすれば、消費する電力を小さく抑えることができる。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the rack housing of the first embodiment, and in particular, a cross section indicated by BB in FIG. FIG. 12 shows a structure in which server cooling is realized only by circulation inside the rack chassis without taking in air around the rack chassis. As indicated by the wind flow 201 in the figure, 100% of the server exhaust flows to the flow path on the side of the rack housing, and is cooled and then supplied to the server again. Also at this time, the rear door intake fan 23 continues to be moved so that the air flow outside the rack housing strikes the first temperature / humidity sensor 26. Thereby, the air temperature outside a rack housing | casing can be measured correctly. When there is no air flow, high temperature server exhaust continues to hit the rear door 3, so the temperature tends to increase, which may cause the first temperature / humidity sensor 26 to measure a higher temperature. In this case, even when the air outside the rack housing changes to a temperature suitable for the server, there is a possibility that a correct determination cannot be made. In addition, the rear door intake fan 23 can be controlled in the number of rotations, so that the number of rotations is reduced during the cooling inside the rack case, and the first temperature / humidity sensor 26 adjusts the air temperature outside the rack case. If only a flow rate that can be measured accurately is secured, the power consumption can be kept small.

また、本実施例のように第一温度・湿度センサ26がラック筺体外部空気の取り込みダクトになく、例えばラック筺体外部に置かれた場合には、そのセンサの置かれた環境と、ラック筺体に取り込まれる空気との間に温度差があった場合、サーバに不適切な温度の空気を供給してしまう恐れがある。基本的には第二温度・湿度センサ41の情報を基に熱交換器の能力を調整し、ある程度の範囲のラック周囲空気温度であれば対応可能であると考えられるが、そのためには、ラック周囲空気を取り込む前に、熱交換器をONにしておくなどの予備動作が必要である。ラック筺体に取り込まれる空気の温度・湿度を正確に測定しておけば、このような予備動作も最小限とできるため省電力につながる。   Further, when the first temperature / humidity sensor 26 is not provided in the intake duct for the outside air of the rack chassis as in the present embodiment, for example, when placed outside the rack chassis, the environment in which the sensor is placed and the rack chassis. If there is a temperature difference with the air taken in, there is a risk of supplying air of an inappropriate temperature to the server. Basically, it is considered that the capacity of the heat exchanger is adjusted based on the information of the second temperature / humidity sensor 41, and it is possible to cope with the rack ambient air temperature within a certain range. Before taking in the ambient air, a preliminary operation such as turning on the heat exchanger is necessary. If the temperature and humidity of the air taken into the rack housing are accurately measured, this preliminary operation can be minimized, leading to power saving.

図13は、実施例1のラック筺体の断面図であり、特に図8のB-Bで示す断面のものである。また図13では、サーバ4を稼働しながらのメンテナンス時の構造を示す。図に示すようにフロントドア2とリアドア3を同時に開けた場合においても、ラック筺体側面の流路内の熱交換器で冷却された風を、フロントドア側ダクト構造支柱106の冷風供給口17から、サーバ4の吸気口に冷風を吹き込むことで、フロントドア側から直接サーバ4に入ってくる空気の量を抑制し、サーバ4の冷却に大きな支障が出ないようにすることができる。この時、第一温度・湿度センサの情報を基にフロントドア側から直接サーバに入気されるラック周囲空気の温度を予測し、サーバ4の冷却に大きな支障が出ないよう冷風温度を通常よりも低めにすることが必要である。冷風温度は第二温度・湿度センサ41でモニタ可能である。この冷風の吹き出し温度は、あらかじめフロントドア側から直接サーバ4に吸気されるラック周囲空気の量が得られていれば予測可能である。   FIG. 13 is a cross-sectional view of the rack housing according to the first embodiment, and particularly has a cross section indicated by BB in FIG. FIG. 13 shows a structure during maintenance while the server 4 is operating. As shown in the figure, even when the front door 2 and the rear door 3 are opened at the same time, the air cooled by the heat exchanger in the flow path on the side surface of the rack body is sent from the cold air supply port 17 of the front door side duct structure support column 106. By blowing cool air into the intake port of the server 4, the amount of air that directly enters the server 4 from the front door side can be suppressed, so that the cooling of the server 4 is not greatly hindered. At this time, based on the information of the first temperature / humidity sensor, the temperature of the ambient air of the rack directly entering the server from the front door side is predicted, and the cold air temperature is set to be lower than usual so that the server 4 is not seriously cooled. It is also necessary to make it lower. The cold air temperature can be monitored by the second temperature / humidity sensor 41. The blowout temperature of the cold air can be predicted if the amount of rack ambient air that is directly taken into the server 4 from the front door side is obtained in advance.

図14は実施例1のラック筺体の構造を示す図である。この図に示すように、ラック筺体1の下部に圧縮機25を3台収納する。また図示はしていないがそれぞれの圧縮機25は、第一熱交換器19または第二熱交換器20と配管により接続されている。また放熱ユニット熱交換器22とも配管で接続されている。   FIG. 14 is a diagram illustrating the structure of the rack housing according to the first embodiment. As shown in this figure, three compressors 25 are accommodated in the lower part of the rack housing 1. Although not shown, each compressor 25 is connected to the first heat exchanger 19 or the second heat exchanger 20 by piping. Also, the heat radiating unit heat exchanger 22 is connected by piping.

本実施例では、本発明の別な形状のサーバ装置について図15を用いて説明する。   In this embodiment, a server device having another shape according to the present invention will be described with reference to FIG.

ここでは、ラック筺体側面の流路に、フィルター39とラック筺体内加湿装置38を設けた。フィルター39を設けることで、ラック筺体外部にサーバの吸気にふさわしくない塵埃がある場合でも使用することが可能となる。またこのフィルター39は、容易に交換可能なようにすることが望ましい。フィルターは除去したい塵埃は流さないが、空気は通過させるものであれば、繊維を組み合わせたようなものでも、多孔質体でもよい。また例えば除去したい物質として空気中の化学物質等が含まれる場合には、この成分を吸着するようなものを設置することも考えられる。   Here, the filter 39 and the rack housing humidifier 38 are provided in the flow path on the side surface of the rack housing. By providing the filter 39, it can be used even when there is dust outside the rack housing that is not suitable for the intake of the server. It is desirable that the filter 39 be easily replaceable. The filter does not flow the dust to be removed, but may be a combination of fibers or a porous material as long as it allows air to pass through. For example, when a chemical substance in the air is included as a substance to be removed, it is possible to install a substance that adsorbs this component.

またラック筺体内加湿装置38を設けることで、ラック筺体外部が低湿度の場合にも、ラック筺体外部の空気を利用することが可能となる。また加湿による空気の温度低下も望めることから、この加湿器の能力を第二温度湿度・湿度センサ41の情報を基に制御することで、熱交換器(第一熱交換器19及び/または第二熱交換器20)を使用する時間を大きく削減できる。   Further, by providing the rack housing humidifier 38, it is possible to use the air outside the rack housing even when the outside of the rack housing has a low humidity. In addition, since the temperature of the air can be lowered by humidification, the heat exchanger (the first heat exchanger 19 and / or the first heat exchanger 19 and / or the first heat exchanger 19) is controlled by controlling the ability of the humidifier based on the information of the second temperature / humidity / humidity sensor 41. The time for using the two heat exchangers 20) can be greatly reduced.

また図16は、本発明の実施例3である、実施例1および実施例2のいずれかのサーバ装置を用いたサーバルームの実施例である。外気がサーバルーム28に適切な温度・湿度である場合には、外気吸気用ファン36で取り込んだ空気をそのままサーバルーム用ファン37を通してサーバルーム28に供給し、換気ファン32により、サーバの排気熱を室外へ放出すれば、空調機を使用せずにサーバの運用が可能である。   FIG. 16 is an example of a server room using the server device of any one of Example 1 and Example 2, which is Example 3 of the present invention. When the outside air has a temperature and humidity suitable for the server room 28, the air taken in by the outside air intake fan 36 is supplied as it is to the server room 28 through the server room fan 37, and the exhaust heat of the server is supplied by the ventilation fan 32. Can be operated without using an air conditioner.

ここで本発明の実施例構造のラック31には、従来の一般的な温度保証範囲のサーバを内蔵し、従来のラック30には、保証される温度範囲が広いサーバ(例えば10℃から45℃)を内蔵させる。本発明の実施例構造のラック31は、ラック筺体内部の温度調整が可能であるから、サーバルーム28の温度は、従来のラックに搭載されたサーバの保証範囲に合わせた温度で良い(つまりここでは10℃から45℃)。このようにサーバルーム28内の温度を広範囲にすることができれば、空調動力を使用せず室外の空気をそのまま使用することで対応できる時間を大きく伸ばすことができる。   Here, the rack 31 having the structure according to the embodiment of the present invention incorporates a server having a conventional general temperature guarantee range, and the conventional rack 30 includes a server having a wide guaranteed temperature range (for example, 10 ° C. to 45 ° C. ). Since the rack 31 having the structure according to the embodiment of the present invention can adjust the temperature inside the rack case, the temperature of the server room 28 may be a temperature that matches the guaranteed range of the server mounted on the conventional rack (that is, here). Then, 10 to 45 ° C). If the temperature in the server room 28 can be widened as described above, the time that can be handled by using the outdoor air as it is without using the air conditioning power can be greatly extended.

また室外の空気をそのまま使用できない場合には、サーバルーム28の隣室に温度調整室29を設け、ここに空調室内機33と加湿器35を設ける。空調室内機33は、空調室外機34へ配管を介して接続される。これにより外気吸気用ファン36より取り込んだ外気を、空調室内機33と加湿器35を稼働させることでサーバルーム28に適切な温度・湿度になるよう調整し、サーバルーム用ファン37でサーバルーム28に送ればサーバの運用が可能となる。この場合でもサーバルーム28内を例えば45℃以下とすることは、従来通りたとえば35℃以下にするよりも小さい空調動力で冷却が可能である。   When the outdoor air cannot be used as it is, the temperature adjustment chamber 29 is provided in the room adjacent to the server room 28, and the air conditioning indoor unit 33 and the humidifier 35 are provided here. The air conditioning indoor unit 33 is connected to the air conditioning outdoor unit 34 via a pipe. As a result, the outside air taken in from the outside air intake fan 36 is adjusted so that the temperature and humidity are appropriate for the server room 28 by operating the air conditioning indoor unit 33 and the humidifier 35, and the server room fan 37 is used to adjust the server room 28. If it is sent to the server, the server can be operated. Even in this case, setting the inside of the server room 28 to 45 ° C. or less, for example, can be cooled with a smaller air conditioning power than conventional setting to 35 ° C. or less.

さらに外気温度が低すぎる場合には、サーバルーム28の排熱を排熱利用ファン42にて温度調整室29に戻し、低い外気と混合させ使用すれば良い。   Furthermore, if the outside air temperature is too low, the exhaust heat of the server room 28 may be returned to the temperature adjustment chamber 29 by the exhaust heat utilization fan 42 and mixed with the low outside air.

図17は、実施例1および実施例2に適用するフロントドア側ダクト構造支柱106の構造を示す図である。このようにダクトを組み合わせたような構造をとることで、リアドア側からフロントドア側へ向かう空気の流れ201を抑制することなく、強度を保つ構造とする。また、ここではフロントドア側ダクト構造支柱106にラック固定用穴40を設けた。これによりサーバのフロントドア側の吸気面が、冷風供給口17のすぐ横となり、冷風を直接的にサーバに供給することができる。   FIG. 17 is a diagram illustrating the structure of the front door side duct structure support column 106 applied to the first and second embodiments. By adopting a structure in which the ducts are combined in this way, the structure maintains the strength without suppressing the air flow 201 from the rear door side to the front door side. Here, the rack fixing hole 40 is provided in the front door side duct structure support column 106. As a result, the intake surface on the front door side of the server is immediately beside the cold air supply port 17, and the cold air can be directly supplied to the server.

図18は、実施例1および実施例2に適用するリアドア側ダクト構造支柱107の構造を示す図である。このようにダクトを組み合わせたような構造をとることで、リアドア側からフロントドア側へ向かう空気の流れ201を抑制することなく、強度を保つ構造とする。   FIG. 18 is a diagram illustrating the structure of the rear door side duct structure support column 107 applied to the first and second embodiments. By adopting a structure in which the ducts are combined in this way, the structure maintains the strength without suppressing the air flow 201 from the rear door side to the front door side.

以上述べたように、例えば、サーバ等の電子機器の冷却電力の削減方法として、サーバ等の電子機器を搭載するラック筺体内部に空調機を設け、ラック筺体内部で空気を循環させ冷却するクローズドクーリングが有効であることは知られている。しかし、さらなる省エネのために、ラック筺体外部の空気が搭載するサーバに適当な温度・湿度である場合には、空調機を用いずラック周囲空気を持いることが必要である。しかし、このためには、ラック筺体外部空気の温度・湿度を正確に把握すること、内部循環によるクローズドクーリングと外部空気を使用するモードの切り替え等が課題であった。   As described above, for example, as a method for reducing the cooling power of an electronic device such as a server, a closed cooling system in which an air conditioner is provided inside the rack housing on which the electronic device such as a server is mounted, and air is circulated and cooled inside the rack housing. Is known to be effective. However, for further energy saving, it is necessary to have air around the rack without using an air conditioner when the air outside the rack housing has a temperature and humidity suitable for the server. However, for this purpose, there are problems such as accurately grasping the temperature and humidity of the rack housing external air, switching between the closed cooling by internal circulation and the mode using the external air.

この課題を解決するために、例えば、ラック筺体には、サーバの排気側であるリア側から、空気をサーバ吸気側であるフロント側へ流す流路を設け、この中には熱交換器とファンを設置する。リアドアに、サーバ背面側の空気が流れ込む第一の開口部とつながった第一の流路と、筺体外部に排気をおこなう第二の開口部および第二のファンとつながった第二の流路と、筺体外部の空気を取り入れる第三の開口部と第三のファンとつながった第三の流路と、空調機を有するラック筺体の流路とつながる第四の流路を配置し、上記リアドア内部には上記第一から第四の流路を結ぶ4方弁を設置する。4方弁構造により、ラック筺体内部循環の場合には、第一の流路と第4の流路を結び、第2の流路と第三の流路を結び、ラック筺体外部空気で筺体内部を冷却する場合には、第一の流路と第二の流路を結び、第三の流路と第四の流路を結ぶ。また中間状態においては、第一の流路からの流れが第二の流路と第四の流路に分割され流れ、かつ第三の流路の流れが第四の流路と第二の流路に分割して流れる。この分割比率も四方弁構造により調整可能とする。さらに第三の流路内に外部の空気の温度と湿度をモニタする第一のセンサを有し、筺体内部の前記熱交換器を有する流路の出口に空気の温度と湿度をモニタする第二のセンサを配置する。   In order to solve this problem, for example, a rack housing is provided with a flow path for flowing air from the rear side, which is the exhaust side of the server, to the front side, which is the server intake side, in which a heat exchanger and a fan are provided. Is installed. A first flow path connected to the rear door and a first opening through which air on the back side of the server flows, a second flow path connected to the second opening and the second fan for exhausting air to the outside of the housing; A third flow path connected to the third opening for taking in air outside the chassis and the third fan, and a fourth flow path connected to the flow path of the rack chassis having the air conditioner. Is provided with a four-way valve connecting the first to fourth flow paths. Due to the four-way valve structure, in the case of circulation inside the rack case, the first flow path and the fourth flow path are connected, the second flow path and the third flow path are connected, and the outside of the rack case is connected with the outside of the rack case. In the case of cooling, the first flow path and the second flow path are connected, and the third flow path and the fourth flow path are connected. In the intermediate state, the flow from the first flow path is divided into the second flow path and the fourth flow path, and the flow of the third flow path is the fourth flow path and the second flow path. Divides into roads and flows. This division ratio can also be adjusted by the four-way valve structure. Further, the second flow path has a first sensor for monitoring the temperature and humidity of the external air in the third flow path, and monitors the temperature and humidity of the air at the outlet of the flow path having the heat exchanger inside the housing. Place the sensor.

そして、このような構造をとることで、筺体外部の空気を取り込む際の空気の温度を常に正確にモニタできる。これにより筺体外部の空気温度が、搭載するサーバに適していないときは、筺体内部で空気を循環させて冷却を行い、筺体外部の空気温度が搭載するサーバに適している場合に、筺体内部に外部の空気を取り込み、空調機動力を大幅に削減することができる。   And by taking such a structure, the temperature of the air at the time of taking in the air outside a housing can always be monitored correctly. As a result, when the air temperature outside the enclosure is not suitable for the server to be installed, air is circulated inside the enclosure for cooling, and when the air temperature outside the enclosure is suitable for the server to be installed, By taking in external air, the power of the air conditioner can be greatly reduced.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

1 ラック筺体
2 フロントドア
3 リアドア
4 サーバ
5 サーバ筺体
6 サーバ内蔵ファン
7 CPU
8 放熱フィン
9 電子基板
10 HDD
11 メモリ
12 放熱ユニット
13 放熱ユニット用ファン
14 放熱ユニット用吸気口
15 リアドア用吸気口
16 リアドア用排気口
17 冷風供給口
18 ダンパ用モータ
19 第一熱交換器
20 第二熱交換器
21 空調用ファン
22 放熱ユニット熱交換器
23 リアドア吸気用ファン
24 リアドア排気用ファン
25 圧縮機
26 第一温度・湿度センサ
27 ダンパ羽根
28 サーバルーム
29 温度・湿度調整室
30 従来のラック
31 本発明の実施例構造のラック
32 換気ファン
33 空調室内機
34 空調室外機
35 加湿装置
36 外気吸気ファン
37 サーバルーム用ファン
38 ラック筺体内加湿装置
39 フィルター
40 サーバ固定用穴
41 第二温度・湿度センサ
101 フロントドア側支柱
102 サーバ固定支柱
103 中間支柱
104 リアドア側支柱
105 側面板
106 フロントドア側ダクト構造支柱
107 リアドア側ダクト構造支柱
201 空気の流れ
301 断面図の断面位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rack housing | casing 2 Front door 3 Rear door 4 Server 5 Server housing 6 Server built-in fan 7 CPU
8 Heat radiation fin 9 Electronic board 10 HDD
11 Memory 12 Heat Dissipation Unit 13 Heat Dissipation Unit Fan 14 Heat Dissipation Unit Inlet 15 Rear Door Inlet 16 Rear Door Exhaust 17 Cold Air Supply 18 Damper Motor 19 First Heat Exchanger 20 Second Heat Exchanger 21 Air Conditioning Fan 22 Heat Dissipation Unit Heat Exchanger 23 Rear Door Intake Fan 24 Rear Door Exhaust Fan 25 Compressor 26 First Temperature / Humidity Sensor 27 Damper Blade 28 Server Room 29 Temperature / Humidity Adjustment Chamber 30 Conventional Rack 31 Structure of Embodiment of the Present Invention Rack 32 Ventilation fan 33 Air conditioning indoor unit 34 Air conditioning outdoor unit 35 Humidifier 36 Outside air intake fan 37 Fan for server room 38 Rack humidifier 39 Filter 40 Server fixing hole 41 Second temperature / humidity sensor 101 Front door side column 102 Server fixed column 103 Middle column 104 Rear Cross-sectional position of the flow 301 cross-sectional view of the side strut 105 side plate 106 front door duct structural support 107 rear door duct structural support 201 air

Claims (8)

内部に電子機器を設置する筺体で、前面側と背面側にドア部を有する筺体であって、
上記背面側のドア部には、上記電子機器の背面側の空気が流れ込む第一の開口部とつながる第一の流路と、筺体外部に排気をおこなう第二の開口部および一のファンとつながる第二の流路と、筺体外部の空気を取り入れる第三の開口部と他のファンとつながる第三の流路と、空調機を有する流路とつながる第四の流路とを有し、
上記背面側のドア部の内部には上記第一から第四の流路を結ぶ4方弁構造を有し、
上記第三の流路内に外部の空気の温度と湿度をモニタする第一のセンサを有し、
上記第四の流路出口に空気の温度と湿度をモニタする第二のセンサを有することを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
It is a housing that installs electronic equipment inside, and has a door portion on the front side and the back side,
The back side door portion is connected to a first flow path connected to a first opening through which air on the back side of the electronic device flows, a second opening portion that exhausts air to the outside of the housing, and one fan. A second flow path, a third flow path connected to another fan and a third opening for taking in air outside the housing, and a fourth flow path connected to a flow path having an air conditioner,
Inside the back side door portion has a four-way valve structure connecting the first to fourth flow paths,
A first sensor for monitoring the temperature and humidity of external air in the third flow path;
An electronic apparatus apparatus comprising a cooling device, wherein the fourth flow path outlet has a second sensor for monitoring air temperature and humidity.
請求項1において、
筺体内部には第一の熱交換器と第二の熱交換器を有し、
第一の熱交換器は第一の圧縮機と第一の放熱側熱交換器と第一の膨張弁と配管で接続されており、
第二の熱交換器は第二の圧縮機と第二の放熱側熱交換器と第二の膨張弁と配管で接続されていることを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
In claim 1,
Inside the housing has a first heat exchanger and a second heat exchanger,
The first heat exchanger is connected to the first compressor, the first heat radiation side heat exchanger, the first expansion valve, and a pipe,
The second heat exchanger is connected to the second compressor, the second heat radiating side heat exchanger, the second expansion valve, and a pipe, and is an electronic device device provided with a cooling device.
請求項1において、
上記第四の流路に加湿装置を配置することを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
In claim 1,
An electronic apparatus device comprising a cooling device, wherein a humidifier is disposed in the fourth flow path.
請求項1において、
上記第四の流路にフィルターを配置することを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
In claim 1,
An electronic device apparatus comprising a cooling device, wherein a filter is disposed in the fourth flow path.
請求項1において、
上記第一から第四の流路の交差点部分にモータにより回転制御された羽根を設置し、
上記羽根により流路による風の流れ方の切り替えと、流量の分配を制御することを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
In claim 1,
Installed blades whose rotation is controlled by a motor at the intersection of the first to fourth flow paths,
An electronic device apparatus provided with a cooling device, wherein switching of wind flow through the flow path and flow rate distribution are controlled by the blades.
請求項1において、
上記第四の流路は、上記筺体の背面側と前面側を結ぶように筺体の側面に配置されている部分を有することを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
In claim 1,
The electronic device apparatus provided with a cooling device, wherein the fourth flow path has a portion disposed on a side surface of the housing so as to connect the back side and the front side of the housing.
請求項1において、
上記筺体の四隅近傍に配置される支柱内部に、筺体背面側から前全面側に空気が流れる方向に流路を設けることを特徴とする冷却装置を備えた電子機器装置。
In claim 1,
An electronic apparatus apparatus provided with a cooling device, characterized in that a flow path is provided in a support column disposed in the vicinity of the four corners of the casing in a direction in which air flows from the rear side of the casing to the entire front side.
電子機器を収容可能な内部領域と、前面側のドア部と、背面側のドア部を有する電子機器を内部に設置する筺体であって、
上記背面側のドアには、前記電子機器の背面側の空気が流れ込む第一の開口部とつながる第一の流路と、筺体外部に排気をおこなう第二の開口部およびファンとつながる第二の流路と、筺体外部の空気を取り入れる第三の開口部およびファンとつながる第三の流路と、空調機が配置される流路とつながる第四の流路とを有し、
上記背面側のドア部の内部には上記第一から第四の流路を結ぶ4方弁構造を有し、
上記第三の流路内に外部の空気の温度と湿度をモニタする第一のセンサを有し、
上記第四の流路の出口に空気の温度と湿度をモニタする第二のセンサとを有することを特徴とする電子機器を内部に設置可能な筺体。
An enclosure in which an electronic device having an internal area that can accommodate electronic devices, a front door portion, and a rear door portion is installed,
The door on the back side has a first flow path connected to a first opening through which air on the back side of the electronic device flows, a second opening for exhausting air to the outside of the housing, and a second flow connected to the fan. A flow path, a third flow path connected to the third opening for taking in air outside the housing and the fan, and a fourth flow path connected to the flow path where the air conditioner is arranged,
Inside the back side door portion has a four-way valve structure connecting the first to fourth flow paths,
A first sensor for monitoring the temperature and humidity of external air in the third flow path;
A housing capable of installing an electronic device therein, comprising: a second sensor for monitoring air temperature and humidity at an outlet of the fourth flow path.
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