JP2016143095A - サーバラック、サーバ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成で効率良くサーバを冷却するとともに液体冷媒によるサーバの破損を安全に回避するサーバラックを提供すること。
【解決手段】サーバを載置する棚板１１０と、この棚板を直接的または間接的に支持する複数の支柱１２０と、この支柱の延設方向に複数枚間隔を空けて配設された棚板間で棚板１１０に沿った方向に気流を発生させる気流発生ファン１５０と、気流の気流上流側にサーバラックと一体に設置されて空気を冷媒で冷却する空気冷却器１４０とを備えて冷風でサーバを冷却するサーバラック１００であって、空気冷却器１４０が、冷媒を流通させる冷媒流路１４１を有し、冷媒としての液化ガスＲＦが、冷媒流路の一端側に設置された冷媒入口１４２から流入されて冷媒流路内を蒸発しながら送られて冷媒流路の他端側に設置された冷媒出口１４３から排出されるサーバラック１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバを空気を介して冷媒で冷却するサーバラックであって、特に、データセンターのように数多くのサーバを収容して、サーバから発生する大量の熱を冷却して適正な温度条件を守る必要のあるサーバルームに設置されるサーバラックおよびサーバラックを備えたサーバ冷却装置に関する。

従来、サーバラックとして、サーバルームに設置されるサーバラックが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−８９６９５号公報（特に、図５参照） 特開２０１２−９９６３７号公報（特に、図１参照）

ところが、上述した従来のサーバラックは、サーバラック自体がサーバを冷却するものではなく、サーバルーム冷却装置が、サーバラックから排出される熱い空気を回収・冷却して冷たい空気をサーバルームに供給してサーバルーム全体を冷却する構造であったため、大量の空気を循環させる必要があり、そのための大きなファンやダクトスペースにより大がかりな設備になるという問題や、各サーバの温度にバラツキが生じる虞があった。
そこで、設備をコンパクトにするとともに各サーバの温度バラツキを低減するために、ラック内部にサーバ冷却水の配管機構を備えたサーバラックが知られている（例えば、特許文献２）。

しかしながら、上述した従来のサーバ冷却水の配管機構を備えたサーバラックは、サーバ毎に多くの分配管や回収管を繋げて冷却水を循環させる構造であったため、一箇所でも漏水すればサーバにとって致命的な事故につながる危険性があり、大きなデータセンターでは何万個もの継ぎ手が使用されている場合もあり事故を起こす虞が大きかった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、コンパクトな構成で効率良くサーバを冷却するとともに液体冷媒によるサーバの破損を安全に回避するサーバラックおよびサーバ冷却装置を提供することである。

本請求項１に係る発明は、サーバを載置する棚板と、前記棚板を直接的または間接的に支持する複数の支柱と、該支柱の延設方向に複数枚間隔を空けて配設された棚板間で棚板に沿った方向に気流を発生させる気流発生ファンと、前記気流の気流上流側にサーバラックと一体に設置されて空気を冷媒で冷却する空気冷却器とを備えて冷風でサーバを冷却するサーバラックであって、前記空気冷却器が、前記冷媒を流通させる冷媒流路を有し、前記冷媒としての液化ガスが、前記冷媒流路の一端側に設置された冷媒入口から流入されて前記冷媒流路内を蒸発しながら送られて前記冷媒流路の他端側に設置された冷媒出口から排出されることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたサーバラックの構成に加えて、前記冷媒が、液体炭酸ガスであることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載されたサーバラックの構成に加えて、前記棚板の下面に設置された棚板冷却フィンが、前記棚板と一体に形成されているとともに気流方向に延設されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載されたサーバラックの構成に加えて、前記空気冷却器が、前記冷媒流路と接触する空気冷却フィンを有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載されたサーバラックの構成に加えて、前記冷媒流路が、少なくとも前記支柱の延設方向に延びて、前記冷媒出口の位置が、前記冷媒入口の位置よりも高く設置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載されたサーバラックの構成に加えて、前記棚板の素材が、アルミニウムであり、前記棚板が、押出し加工で形成されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項７に係る発明は、気体冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された気体冷媒から熱を放出させて気体冷媒を液化させる凝縮器と、該凝縮器で液化した液体冷媒を減圧するとともに流量制御する膨張弁と、該膨張弁で減圧・流量制御された液体冷媒に熱を吸収させて液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、前記蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項８に係る発明は、気体冷媒を冷却して液化させるカスケードコンデンサと、該カスケードコンデンサで液化した液体冷媒を貯める受液器と、該受液器の液体冷媒を送り出すポンプと、該ポンプから送り出された液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、前記蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項９に係る発明は、気体冷媒を冷却して液化させるエバポレーティブコンデンサと、該エバポレーティブコンデンサで液化した液体冷媒を貯める受液器と、該受液器の液体冷媒を送り出すポンプと、該ポンプから送り出された液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、前記蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであることにより、前述した課題を解決するものである。

本発明のサーバラックは、サーバを載置する棚板と、この棚板を直接的または間接的に支持する複数の支柱と、この支柱の延設方向に複数枚間隔を空けて配設された棚板間で棚板に沿った方向に気流を発生させる気流発生ファンと、気流の気流上流側にサーバラックと一体に設置されて空気を冷媒で冷却する空気冷却器とを備えていることにより、冷却した空気でサーバを冷却することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

本請求項１に係る発明のサーバラックによれば、空気冷却器が、冷媒を流通させる冷媒流路を有し、冷媒としての液化ガスが、冷媒流路の一端側に設置された冷媒入口から流入されて冷媒流路内を蒸発しながら送られて冷媒流路の他端側に設置された冷媒出口から排出されることにより、万が一に冷媒としての液化ガスが漏洩した場合であっても大気圧では液化ガスが直ちに液体から気体になるため、コンパクトな構成で効率良くサーバを冷却するとともに液体冷媒によるサーバの破損を回避することができる。
さらに、液化ガスの少なくとも一部が気化して冷媒の体積が送り方向下流へ進むにしたがって大きくなり流速が速くなるため、冷媒の停滞や停滞箇所の発生を回避して効率良く冷却することができる。

本請求項２に係る発明のサーバラックによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、冷媒が、液体炭酸ガスであることにより、万が一に冷媒としての液体炭酸ガスが漏洩した場合であっても大気圧では液体炭酸ガスが直ちに液体から一部気体になるとともに気化した気体で冷却されて液体から固体のドライアイスになってから気化して気体になるため、より確実に液体冷媒によるサーバの破損を回避することができる。
さらに、冷媒としての液体炭酸ガスはフロンやアンモニア等と比べて安全、かつ、安価であるため、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止という地球環境を守るとともにコストを低減できる。

本請求項３に係る発明のサーバラックによれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、棚板の下面に設置された棚板冷却フィンが、棚板と一体に形成されているとともに気流方向に延設されていることにより、棚板と空気との接触面積が大きくなるため、効率良く棚板を冷却して熱伝導でサーバを直接冷却することができる。
さらに、棚板冷却フィンの分だけ棚板の剛性が上がるため、その分棚板を薄くして軽量化することができる。

本請求項４に係る発明のサーバラックによれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、空気冷却器が、冷媒流路と接触する空気冷却フィンを有していることにより、空気冷却器と空気との接触面積が大きくなるため、効率良く空気を冷却することができる。

本請求項５に係る発明のサーバラックによれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、冷媒流路が、少なくとも支柱の延設方向に延びて、冷媒出口の位置が、冷媒入口の位置よりも高く設置されていることにより、気化した冷媒は液体のままの冷媒より単位体積辺りの重量が軽くて液体の冷媒より上方へ移動するため、気化した冷媒を積極的に冷媒出口から回収することができる。

本請求項６に係る発明のサーバラックによれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、棚板の素材が、アルミニウムであり、棚板が、押出し加工で形成されていることにより、アルミニウムは比較的放熱性に優れているため、効率良く棚板を冷却することができる。
また、棚板冷却フィンが押出し加工方向に延設されるため、容易に複数の棚板冷却フィンを形成することができる。

本請求項７に係る発明のサーバ冷却装置によれば、気体冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された気体冷媒から熱を放出させて気体冷媒を液化させる凝縮器と、この凝縮器で液化した液体冷媒を減圧するとともに流量制御する膨張弁と、この膨張弁で減圧・流量制御された液体冷媒に熱を吸収させて液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであることにより、サーバ冷却装置において、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに係る発明が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

本請求項８に係る発明のサーバ冷却装置によれば、気体冷媒を冷却して液化させるカスケードコンデンサと、このカスケードコンデンサで液化した液体冷媒を貯める受液器と、この受液器の液体冷媒を送り出すポンプと、このポンプから送り出された液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであることにより、サーバ冷却装置において、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに係る発明が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

本請求項９に係る発明のサーバ冷却装置によれば、気体冷媒を冷却して液化させるエバポレーティブコンデンサと、このエバポレーティブコンデンサで液化した液体冷媒を貯める受液器と、この受液器の液体冷媒を送り出すポンプと、このポンプから送り出された液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであることにより、サーバ冷却装置において、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに係る発明が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施例であるサーバラックの概略を示す斜視図。 図１に示す符号２で視たサーバラックの空気冷却器の概略を示す正面図。 棚板とビームとの分解斜視図。 図１に示す符号４で視たサーバラックの概略側面図。 側壁パネルの取り付け位置を示す斜視図。 サーバ冷却装置全体を示す概念図。 炭酸ガスの温度・圧力特性を示す図。 サーバルームにおけるサーバラックの平面配置図。 従来のサーバルームにおけるサーバラックの平面配置図。 本発明の第２実施例であるサーバラックの空気冷却器の概略を示す正面図。 本発明の第３実施例であるサーバ冷却装置全体を示す概念図。 本発明の第４実施例であるサーバ冷却装置全体を示す概念図。

本発明のサーバラックは、空気冷却器が、冷媒を流通させる冷媒流路を有し、冷媒としての液化ガスが、冷媒流路の一端側に設置された冷媒入口から流入されて冷媒流路内を蒸発しながら送られて冷媒流路の他端側に設置された冷媒出口から排出されることにより、コンパクトな構成で効率良くサーバを冷却するとともに液体冷媒によるサーバの破損を回避するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

例えば、液化ガスが空気冷却器の冷媒流路内を蒸発しながら送られて空気を冷却し、この冷却された空気でサーバの熱を吸収するものであれば、サーバラックの材質は如何なるものであっても構わない。
また、液化ガスが冷媒流路内を蒸発しながら送られればよく、冷媒入口および冷媒出口の位置は、空気冷却器の如何なる位置でもよい。
さらに、空気冷却器は、サーバラックに一体に構成されていればよく、棚板などに対して取り外し可能にしてもよい。
また、サーバラックは、支柱が棚板を直接的に支持する構成でもよく、支柱が梁であるビームを介して間接的に支持する構成でもよい。
液化ガスは、サーバラックの空気冷却器の冷媒流路内を冷媒として蒸発しながら送られるものであれば、液体炭酸ガスやフロンなど如何なるものであってもよい。
さらに、気流発生ファンは、棚板間に棚板の空気冷却器設置側から他端側への気流を発生させるものであれば、設置位置は空気冷却器設置側でも空気冷却器設置側と反対側であってもよい。

以下に、本発明の第１実施例であるサーバラック１００およびサーバ冷却装置ＳＣについて、図１乃至図９に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の第１実施例であるサーバラック１００の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示す符号２で視たサーバラック１００の空気冷却器１４０の概略を示す正面図であり、図３は、棚板１１０とビーム１３０との分解斜視図であり、図４は、図１に示す符号４で視たサーバラック１００の概略側面図であり、図５は、側壁パネル１６０の取り付け位置を示す斜視図であり、図６は、サーバ冷却装置ＳＣ全体を示す概念図であり、図７は、炭酸ガスＲＦの温度・圧力特性を示す図であり、図８は、サーバルームにおけるサーバラック１００の平面配置図であり、図９は、従来のサーバルームにおけるサーバラック５００の平面配置図である。

本発明の第１実施例であるサーバラック１００は、図１乃至図５に示すように、棚板１１０と、複数の支柱１２０と、ビーム１３０と、空気冷却器１４０と、気流発生ファン１５０とを備えている。
このうち、棚板１１０は、サーバＳＶを載置するように設けられている。
また、支柱１２０は、棚板１１０を間接的に支持するように設けられている。
さらに、ビーム１３０は、支柱１２０間に橋設されて棚板端部１１１と係合するように設けられている。
一例として、サーバラック１００は、６枚の棚板１１０と、４本の支柱１２０と、１２本のビーム１３０とを備えている。

空気冷却器１４０は、棚板長手方向一端側に設置されて空気冷却器１４０の近傍の空気を冷媒で冷却するように設けられている。
具体的に、空気冷却器１４０は、一例としてビーム延設方向と支柱延設方向とに曲がりくねって延設された一本の金属製の冷媒流路１４１を有している。
空気冷却器１４０は、公知の所謂、フィンコイルでよい。
本発明では、冷媒である液化ガスの一例としての液体炭酸ガスＲＦが用いられる。

そして、液体炭酸ガスＲＦが、冷媒流路１４１の一端側に設置された冷媒入口１４２から流入されて冷媒流路内を蒸発しながら送られて冷媒流路１４１の他端側に設置された冷媒出口１４３から排出されるように構成されている。
より具体的には、冷媒入口１４２は、冷媒流路１４１の最下端に設置されている。
なお、詳しくは後述するように、冷媒入口１４２には、圧縮機ＣＰ（ポンプ）などにより送り出された液体炭酸ガスＲＦが送り込まれるように構成されている（図６参照）。
また、棚板長手方向は、サーバＳＶの出し入れ方向でもある。

他方、冷媒出口１４３は、冷媒流路１４１の最上端に設置されている。
なお、詳しくは後述するように、冷媒出口１４３から排出された気体炭酸ガス（ＲＦ）は、凝縮器ＣＤ（コンデンサ）により再び液化され液体炭酸ガスＲＦとなるように構成されている（図６参照）。

気流発生ファン１５０は、支柱１２０の延設方向に複数枚間隔を空けて配設された棚板間で棚板１１０に沿った方向として棚板長手方向に気流を発生させるように設けられている。
具体的に、気流発生ファン１５０は、サーバラック１００における空気冷却器設置側と反対側で下側棚板１１０Ａと上側棚板１１０Ｂとからなる棚板間の上側棚板１１０Ｂと係合するビーム１３０Ａの下側に配設されている（図４参照）。
そして、気流発生ファン１５０が、棚板間の冷却された空気ＣＡを引っ張ってサーバラック１００の外側へ排出するように構成されている。

したがって、空気冷却器１４０を基準とした気流発生ファン設置側と反対側の空気であるサーバラック１００の外側の空気が空気冷却器１４０に引き込まれ、棚板間の下側棚板１１０Ａに載置されたサーバＳＶと上側棚板１１０Ｂとの間で気流が発生して、冷却した空気ＣＡ、すなわち、冷風でサーバＳＶが冷却される。

なお、気流発生ファン１５０を、サーバラック１００における空気冷却器設置側と反対側に設置したことにより、棚板間の冷却された空気ＣＡが引っ張られるようにして略均一に流れるため、サーバラック１００における空気冷却器設置側に気流発生ファン１５０を設置した場合と比べて、冷却効率を上げることができる。
技術的思想としては、気流発生ファン１５０が、サーバラック１００における空気冷却器設置側に設置されて、冷却された空気ＣＡをサーバＳＶへ送り出してもよいのは、言うまでもない。

また、気流発生ファン１５０を、棚板間の上側棚板１１０Ｂの下面における棚板長手方向端部である棚板端部１１１に配設してもよい。
気流発生ファン１５０については、例えば、交流電流・直流電流・交流電流変換して周波数や電圧を変える所謂、インバータなどで気流発生ファン１５０のモータ回転数を制御することにより、サーバルームの温度を正確に管理することができる。
例えば、サーバルームの温度を所定の温度として摂氏２７度以下に保つことができる。
また、図５に示すように、棚板長手方向に対する幅方向（短手方向）両側に側壁パネル１６０を取り付けると、棚板間の冷却された空気ＣＡの流れがより均一になり、冷却効率がさらに上がる。

そして、上述したように、液体炭酸ガスＲＦが、冷媒入口１４２から流入されて冷媒流路内を蒸発しながら送られて冷媒出口１４３から排出されるように構成されている。
これにより、万が一に冷媒としての液体炭酸ガスＲＦが漏洩した場合であっても大気圧では液化ガスが直ちに液体から一部気体になる（図７参照）とともに気化した気体で冷却されて液体から固体のドライアイスになってから気化して気体になる。
つまり、液体冷媒（ＲＦ）によるサーバＳＶの破損が回避される。
さらに、液体炭酸ガスＲＦの少なくとも一部が気化して冷媒の体積が送り方向下流へ進むにしたがって大きくなり流速が速くなる。
つまり、冷媒の停滞や停滞箇所の発生が回避される。
また、冷媒としての液体炭酸ガスＲＦはフロンやアンモニア等と比べて安全、かつ、安価である。

本実施例では、棚板冷却フィン１１２が、棚板１１０の下面に配設されている。
さらに、棚板冷却フィン１１２は、棚板１１０と一体に形成されているとともに気流方向である棚板長手方向に延設されている。
これにより、棚板１１０と冷却された空気ＣＡとの接触面積が大きくなる。
つまり、空気冷却器１４０で冷却された空気ＣＡによって、棚板１１０が効率良く冷却される。
さらに、棚板冷却フィン１１２の分だけ棚板１１０の剛性が上がる。

なお、棚板１１０の上面は、真っ平らに形成され、棚板１１０の上面に載置されたサーバＳＶの筐体と面接触する。
言い換えると、棚板１１０は、サーバＳＶと隙間なく面接触する。
そのため、熱交換が効率良く行われる。
また、サーバＳＶとの隙間をなくすために、棚板１１０の上面に薄いゴムシートを配設してもよいのは言うまでもない。

また、本実施例では、空気冷却器１４０が、冷媒流路１４１と接触するアルミニウム製の空気冷却フィン１４４を有している。
これにより、空気冷却器１４０と空気との接触面積が大きくなる。
つまり、空気冷却効率がよくなる。
なお、空気冷却フィン１４４は、本発明を理解しやすいように図示したが、図示したものより、薄く形成するとともに、その数を多くするのは勿論である。

本実施例では、上述したように、冷媒出口１４３の位置が、冷媒入口１４２の位置よりも高く設定されている。
ここで、気化した冷媒は液体のままの冷媒より単位体積辺りの重量が軽くて液体の冷媒（ＲＦ）より上方へ移動する。
これにより、気化した冷媒が、必ず冷媒出口１４３から排出されて回収される。

本実施例では、棚板１１０の素材が、一例としてアルミニウムである。
そして、アルミニウムの棚板１１０が、押出し加工で形成されている。
ここで、アルミニウムは比較的放熱性に優れている。
これにより、棚板冷却効率がよくなる。
また、棚板冷却フィン１１２が押出し加工方向に延設される。
つまり、複数の棚板冷却フィン１１２が容易に形成される。

図６に示すように、サーバ冷却装置ＳＣは、圧縮機ＣＰ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）と、凝縮器ＣＤ（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）と、膨張弁ＥＸ（Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ）と、蒸発器ＥＶ（Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）とを備えている。
そして、図７に示す炭酸ガス冷媒でサーバＳＶを冷却するように構成されている。
圧縮機ＣＰは、気体冷媒（気体炭酸ガス）を圧縮するように構成されている。

また、凝縮器ＣＤは、圧縮機ＣＰで圧縮された気体冷媒から熱を放出させて気体冷媒を液化させるように構成されている。
さらに、膨張弁ＥＸは、凝縮器ＣＤで液化した液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を減圧するとともに流量制御するように構成されている。
また、蒸発器ＥＶは、膨張弁ＥＸで減圧・流量制御された液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）に熱を吸収させて液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を気化させるように構成されている。
そして、蒸発器ＥＶは、上述したサーバラック１００である。

なお、上述したサーバラック１００およびサーバ冷却装置ＳＣを、サーバＳＶを冷却する目的以外に、鮮魚などを冷却・冷凍する目的で鮮魚用冷凍ラックおよび鮮魚冷凍装置として使用してもよい。

また、本実施例のサーバラック１００を用いることにより、各サーバＳＶが殆どバラツキなく冷却されるため、図８に示すように、サーバルームＲＭにおけるサーバラック１００の配置を自由に設定することができる。
言い換えると、図９に示す従来のサーバラック５００の配置にようにサーバラック５００同士を接続して配置する必要がなく、図８に示すように、サーバラック１００同士を離間させて配置してもよい。
さらに、サーバＳＶの大きさに合わせてサーバラック１００の大きさを自由に設定することもできる。

また、図９の従来配置図に示すホットアイルＨＩ、コールドアイルＣＩの概念を無くすことができる。
ここで、ホットアイルＨＩとは、サーバラック５００の列や壁板５０１で区切られたサーバルームＲＭ内の空間のうち、サーバＳＶの排熱だけを集めた空間をいう。
また、コールドアイルＣＩとは、空調機が送り出してサーバＳＶが吸引する冷気を集めた空間をいう。

このようにして得られた本発明の第１実施例であるサーバラック１００は、空気冷却器１４０が、冷媒としての液体炭酸ガスＲＦを流通させる冷媒流路１４１を有し、液体炭酸ガスＲＦが、冷媒流路１４１の一端側に設置された冷媒入口１４２から流入されて冷媒流路内を蒸発しながら送られて冷媒流路１４１の他端側に設置された冷媒出口１４３から排出されることにより、コンパクトな構成で効率良くサーバＳＶを冷却するとともに液体冷媒によるサーバＳＶの破損を回避し、冷媒の停滞や停滞箇所の発生を回避して効率良く冷却することができる。
さらに、冷媒が、液体炭酸ガスＲＦであることにより、より確実に液体冷媒によるサーバＳＶの破損を回避し、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止という地球環境を守るとともにコストを低減できる。

また、棚板１１０の下面に設置された棚板冷却フィン１１２が、棚板１１０と一体に形成されているとともに気流方向に延設されていることにより、効率良く棚板１１０を冷却して熱伝導でサーバＳＶを直接冷却するとともに、棚板冷却フィン１１２の分だけ棚板１１０を薄くして軽量化することができる。
さらに、空気冷却器１４０が、冷媒流路１４１と接触する空気冷却フィン１４４を有していることにより、効率良く空気を冷却することができる。

また、冷媒流路１４１が、少なくとも支柱延設方向である上下方向に延びて、冷媒出口１４３の位置が、冷媒入口１４２の位置よりも高く設置されていることにより、気化した冷媒を積極的に冷媒出口１４３から回収することができる。
さらに、棚板１１０の素材が、アルミニウムであり、棚板１１０が、押出し加工で形成されていることにより、容易に複数の棚板冷却フィン１１２を形成し、効率良く棚板１１０を冷却することができる。

本発明の第１実施例であるサーバ冷却装置ＳＣは、気体冷媒（気体炭酸ガス）を圧縮する圧縮機ＣＰと、この圧縮機ＣＰで圧縮された気体冷媒から熱を放出させて気体冷媒を液化させる凝縮器ＣＤと、この凝縮器ＣＤで液化した液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を減圧するとともに流量制御する膨張弁ＥＸと、この膨張弁ＥＸで減圧・流量制御された液体冷媒に熱を吸収させて液体冷媒を気化させる蒸発器ＥＶとを備え、蒸発器ＥＶが、上述したサーバラック１００であることにより、万が一に冷媒としての液体炭酸ガスＲＦが漏洩した場合であっても液体冷媒によるサーバＳＶの破損を回避することができるなど、その効果は甚大である。

続いて、本発明の第２実施例であるサーバラック２００について、図１０に基づいて説明する。
ここで、図１０は、本発明の第２実施例であるサーバラック２００の空気冷却器２４０の概略を示す正面図である。
第２実施例のサーバラック２００は、第１実施例のサーバラック１００の空気冷却器１４０の冷媒流路１４１の経路および空気冷却フィン１４４の向きを変更したものであり、多くの要素について第１実施例のサーバラック１００と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。

図１０に示すように、サーバラック２００の空気冷却器２４０の冷媒流路２４１は、冷媒入口２４２から冷媒出口２４３までの間で分岐して支柱延設方向である上方へ延設されてから合流するように形成されている。
また、空気冷却フィン２４４は、水平方向に延設されている。
サーバルームの空気は問題視するほど湿度が高くなく、空気冷却フィン２４４に水滴が付くことを考慮しなくてもよいため、空気冷却フィン２４４のレイアウトの自由度が増す。

本発明の第３実施例であるサーバ冷却装置ＳＣについて、図１１に基づいて説明する。
ここで、図１１は、本発明の第３実施例であるサーバ冷却装置ＳＣ全体を示す概念図である。
第３実施例のサーバ冷却装置ＳＣは、第１実施例のサーバ冷却装置ＳＣの熱交換器を変更したものであり、多くの要素について第１実施例のサーバ冷却装置ＳＣと共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略する。

図１１に示すように、サーバ冷却装置ＳＣは、カスケードコンデンサＣＣと、低圧受液器ＬＬＲと、圧縮機ＣＰと、エバポレーティブコンデンサＥＣと、高圧受液器ＨＬＲと、膨張弁ＥＸと、ポンプＰＰ１と、ポンプＰＰ２と、炭酸ガス受液器ＧＬＲと、蒸発器ＥＶとを備えている。
ここで、カスケードコンデンサＣＣは、気体冷媒を冷却して液化させるように構成されている。

また、ポンプＰＰ１は、低圧受液器ＬＬＲの液体冷媒をカスケードコンデンサＣＣへ送り出すように設置されている。
ポンプＰＰ２は、炭酸ガス受液器ＧＬＲの液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を蒸発器ＥＶへ送り出すように設置されている。
そして、蒸発器ＥＶは、上述したサーバラック１００である。

本発明の第３実施例であるサーバ冷却装置ＳＣは、気体冷媒（気体炭酸ガス）を冷却して液化させるカスケードコンデンサＣＣと、このカスケードコンデンサＣＣで液化した液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を貯める受液器としての炭酸ガス受液器ＧＬＲと、この炭酸ガス受液器ＧＬＲの液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を送り出すポンプＰＰ２と、このポンプＰＰ２から送り出された液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を気化させる蒸発器ＥＶとを備え、蒸発器ＥＶが、上述したサーバラック１００であることにより、万が一に冷媒としての液体炭酸ガスＲＦが漏洩した場合であっても液体冷媒によるサーバＳＶの破損を回避することができるなど、その効果は甚大である。

本発明の第４実施例であるサーバ冷却装置ＳＣについて、図１２に基づいて説明する。
ここで、図１２は、本発明の第４実施例であるサーバ冷却装置ＳＣ全体を示す概念図である。
第４実施例のサーバ冷却装置ＳＣは、第１実施例のサーバ冷却装置ＳＣの熱交換器を変更したものであり、多くの要素について第１実施例のサーバ冷却装置ＳＣと共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略する。

図１２に示すように、サーバ冷却装置ＳＣは、エバポレーティブコンデンサＥＣと、炭酸ガス受液器ＧＬＲと、ポンプＰＰと、蒸発器ＥＶとを備えている。
ここで、エバポレーティブコンデンサＥＣは、気体冷媒を冷却して液化させるように構成されている。
ポンプＰＰは、炭酸ガス受液器ＧＬＲの液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を蒸発器ＥＶへ送り出すように設置されている。
そして、蒸発器ＥＶは、上述したサーバラック１００である。

本発明の第４実施例であるサーバ冷却装置ＳＣは、気体冷媒（気体炭酸ガス）を冷却して液化させるエバポレーティブコンデンサＥＣと、このエバポレーティブコンデンサＥＣで液化した液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を貯める受液器としての炭酸ガス受液器ＧＬＲと、この炭酸ガス受液器ＧＬＲの液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を送り出すポンプＰＰと、このポンプＰＰから送り出された液体冷媒（液体炭酸ガスＲＦ）を気化させる蒸発器ＥＶとを備え、蒸発器ＥＶが、上述したサーバラック１００であることにより、万が一に冷媒としての液体炭酸ガスＲＦが漏洩した場合であっても液体冷媒によるサーバＳＶの破損を回避することができるなど、その効果は甚大である。

１００、２００ ・・・ サーバラック（蒸発器）
１１０ ・・・ 棚板
１１０Ａ ・・・ 下側棚板
１１０Ｂ ・・・ 上側棚板
１１１ ・・・ 棚板端部
１１２ ・・・ 棚板冷却フィン
１２０ ・・・ 支柱
１３０ ・・・ ビーム
１３０Ａ ・・・ 上側棚板と係合するビーム
１４０、２４０ ・・・ 空気冷却器
１４１、２４１ ・・・ 冷媒流路
１４２、２４２ ・・・ 冷媒入口
１４３、２４３ ・・・ 冷媒出口
１４４、２４４ ・・・ 空気冷却フィン
１５０ ・・・ 気流発生ファン
１６０ ・・・ 側壁パネル
ＣＡ ・・・ 冷却された空気
ＣＤ ・・・ 凝縮器
ＣＰ ・・・ 圧縮機
ＥＶ ・・・ 蒸発器
ＥＸ ・・・ 膨張弁
ＲＦ ・・・ 液体炭酸ガス、気体炭酸ガス（冷媒）
ＳＣ ・・・ サーバ冷却装置
ＳＶ ・・・ サーバ
ＣＣ ・・・ カスケードコンデンサ
ＧＬＲ ・・・ 炭酸ガス受液器
ＬＬＲ ・・・ 低圧受液器
ＥＣ ・・・ エバポレーティブコンデンサ
ＨＬＲ ・・・ 高圧受液器
ＰＰ ・・・ ポンプ

Claims (9)

1. サーバを載置する棚板と、前記棚板を直接的または間接的に支持する複数の支柱と、該支柱の延設方向に複数枚間隔を空けて配設された棚板間で棚板に沿った方向に気流を発生させる気流発生ファンと、前記気流の気流上流側にサーバラックと一体に設置されて空気を冷媒で冷却する空気冷却器とを備えて冷風でサーバを冷却するサーバラックであって、
   前記空気冷却器が、前記冷媒を流通させる冷媒流路を有し、
   前記冷媒としての液化ガスが、前記冷媒流路の一端側に設置された冷媒入口から流入されて前記冷媒流路内を蒸発しながら送られて前記冷媒流路の他端側に設置された冷媒出口から排出されるサーバラック。
2. 前記冷媒が、液体炭酸ガスである請求項１に記載のサーバラック。
3. 前記棚板の下面に設置された棚板冷却フィンが、前記棚板と一体に形成されているとともに気流方向に延設されている請求項１または請求項２に記載のサーバラック。
4. 前記空気冷却器が、前記冷媒流路と接触する空気冷却フィンを有している請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のサーバラック。
5. 前記冷媒流路が、少なくとも前記支柱の延設方向に延びて、
   前記冷媒出口の位置が、前記冷媒入口の位置よりも高く設置されている請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のサーバラック。
6. 前記棚板の素材が、アルミニウムであり、前記棚板が、押出し加工で形成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のサーバラック。
7. 気体冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された気体冷媒から熱を放出させて気体冷媒を液化させる凝縮器と、該凝縮器で液化した液体冷媒を減圧するとともに流量制御する膨張弁と、該膨張弁で減圧・流量制御された液体冷媒に熱を吸収させて液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、
   前記蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであるサーバ冷却装置。
8. 気体冷媒を冷却して液化させるカスケードコンデンサと、該カスケードコンデンサで液化した液体冷媒を貯める受液器と、該受液器の液体冷媒を送り出すポンプと、該ポンプから送り出された液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、
   前記蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであるサーバ冷却装置。
9. 気体冷媒を冷却して液化させるエバポレーティブコンデンサと、該エバポレーティブコンデンサで液化した液体冷媒を貯める受液器と、該受液器の液体冷媒を送り出すポンプと、該ポンプから送り出された液体冷媒を気化させる蒸発器とを備えて冷媒で冷却した空気でサーバを冷却するサーバ冷却装置であって、
   前記蒸発器が、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載されたサーバラックであるサーバ冷却装置。