JP2019145713A - サーバ冷却システム及びサーバ冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なった特性を有する冷却ファンを有する異なった種類のサーバ機器をラック等に搭載した場合に、これらのサーバ機器を適切に冷却する。【解決手段】最下段のホストマシン１１のホットアイルＨＬ側と、ストレージキャビネット２１のホットアイルＨＬ側との間に遮蔽板４１を設け、ホストマシン１１とストレージキャビネット２１との間に空隙Ｄを設ける。ホストマシン１１からの排気ＥＡＨは、空隙Ｄを通ってコールドアイルＣＬに流入して拡散する。ホストマシン１１の有する冷却ファンによって十分な冷却風量が確保できる。【選択図】図４

Description

本発明は、ラック等に整列して搭載されたサーバ等を冷却するサーバ冷却システム及びサーバ冷却方法に関するものである。

例えば従来から、データセンターなどにおいては、各種のサーバが、サーバラックと呼ばれるラックに整列して複数台搭載されて室内に収容されているが、サーバからの発熱に対処してこれらサーバの適切な動作を保証するため、従来からこれらサーバの機器類（情報技術、測定システム、通信システムなどの電子機器を含む。以下、「サーバ機器」ということがある。）には冷却ファンが設けられている。そして空調機、冷却コイルなどからの供給される例えば常温より低い給気を、この冷却ファンによって吸い込んでサーバを冷却し、冷却した後の昇温した空気をサーバ機器から排気している。

このようなサーバ機器に組み込まれた冷却ファンの機外静圧を利用して、ラック内上部に設置した冷却コイルからの給気を冷却ファンで吸い込み、昇温した空気を冷却コイルへと通風させるサーバ冷却システムとしては、特許文献１に開示されているものがある。より詳述すれば、特許文献１に記載の技術においては、ラックに搭載されている複数のサーバ機器がすべて並列に配置され、各サーバ機器の前面側に供給された給気を、各サーバ機器が並行して吸い込み、冷却後の昇温した空気については、各サーバ機器の背面側で並行して排気し、これら各サーバ機器からの排気を集合させて、冷却コイルへと通風させ、一様な気流を形成するようにしていた。

特開２０１７−１１７４７５号公報

ところでサーバにはいくつかの種類があり、サーバ用オペーレティングシステムをインストールした演算装置を収納するホストマシンと、ハードディスク等の記憶装置を収納するストレージキャビネットが１つのラックに搭載されていることがある。

ホストマシンは熱集積密度の高い中央演算装置を内蔵しており、中央演算装置からの発熱を処理するため熱が拡散できるように、当該中央演算装置の周囲に空間を設けていることが一般的である。従って冷却ための通風抵抗は後述のストレージキャビネットに比べて少ない。そのため、静圧に対して風量が大きく得られる軸流式の冷却ファンが主に使用されている。

これに対し、ストレージキャビネットは直方体のハードディスクを複数近接させて内蔵しているので、冷却のための通風抵抗は前述のホストマシンと比べて大きい。そのため、風量に対して高い静圧が得られる遠心式の冷却ファンが主に使用されている。

遠心式のファンは、遠心力により羽根車の吸込口径と吐出口径の比の２乗で圧力上昇を得られるのに対して、軸流式のファンは、遠心力を主として利用しないため、遠心式の方が軸流式よりも高い圧力を得やすいという特性を有している。

図１は、サーバ機器の機外静圧と風量の関係を示したものであるが、サーバ機器単体の前後に短管を取り付け、短管の端に取り付けた抵抗板で空気抵抗を変化させ、異なる抵抗での風量と機外静圧を測定し、グラフ上にプロットしたものである。さらにホストマシン、ストレージキャビネットの各単体の特性からホストマシン×１台とストレージキャビネット×６台を並列運転した状態を計算で求めプロットした。グラフ中、冷却コイル及び特許文献１におけるシステムにおいて形成されているサーバと上部の熱交換器との間の風路における抵抗を仮定して、各風量における圧力損失として抵抗曲線として示した。

このグラフから分かるように、ホストマシン×１台とストレージキャビネット×６台を並列運転した状態では、単体運転ではａ１にあった動作点がａ２に移動するため、高い圧力が得られ難い軸流式の冷却ファンを使用したホストマシンは、風量が大幅に減少してしまう。風量の減少は冷却能力の不足となり、機器内部の発熱を適切に排除することができず、機器内部の温度上昇が生じ、機器の動作不良及び耐久性の劣化という状態を招き、さらに所定温度を超えると保護装置により機器の運転が停止してしまうおそれがある。なお同グラフ中、ｂ１はストレージキャビネット単体運転時の動作点、ｂ２は並列運転時のストレージキャビネットの動作点、ｃは、ホストマシン×１台とストレージキャビネット×６台の動作点を示している。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、例えばホストマシンとストレージキャビネットを組み合わせてラックに搭載している場合の軸流式の冷却ファンと遠心式の冷却ファンのように、異なった特性を有する冷却ファンの特性を考慮してサーバ機器からの吹き出し気流を適切に形成するようにして、各サーバ機器の冷却を好適に行うことを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は、第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有するサーバ冷却システムであって、前記第２サーバ機器から吹き出された空気を、前記第１サーバ機器の吸込側へ導く流路を有することを特徴としている。

本発明によれば、前記第１空間はコールドアイルを構成し、第２空間はホットアイルを構成し、前記熱交換器からの冷たい空気は、前記第１空間に導入される。そして第２サーバ機器の第２ファンは、第１サーバ機器の第１ファンより大きい風量が得やすい特性を有し、かつ前記第２サーバ機器から吹き出された空気を、前記第１サーバ機器の吸込側へ導く流路を有しているので、第１サーバ機器、第２サーバ機器に対して適切な通風量を確保することができ、各々好適な冷却を実現することができる。

前記第２空間には、前記第１サーバ機器の吹出側領域と、前記第２サーバ機器の吹出側領域とを区画する遮蔽板を有するようにしてもよい。

前記第２サーバ機器の上部、下部または側部には、前記第２サーバ機器から吹出した前記空気が通るための空隙が気密に確保されていてもよい。

前記第１空間における前記空隙の上部に、当該空隙の高さ以上の奥行を持ち、且つ前記第２サーバ機器の幅以上の幅を有する対流抑止板を有するようにしてもよい。

前記第１サーバ機器の吸い込み面の位置は、前記対流抑止板の端から、前記空隙の高さ以上の距離をオフセットして設置されるように構成してもよい。

前記第１空間の幅は、前記第１サーバ機器、第２サーバ機器の各幅と等しいかそれより狭いものであってもよい。

前記第２空間側に、前記第２サーバ機器からの空気の吹出しを補助する吹出し補助ファンを有するように構成してもよい。

前記第１空間側に、前記第１サーバ機器の吸い込みを補助する吸い込み補助ファンを有する構成としてもよい。

別な観点による本発明は、第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有するサーバ冷却システムであって、前記第２サーバ機器から吹き出された空気を前記第１サーバ機器の吹出側へ送り込む補助ファンを有することを特徴としている。

この場合、前記第１空間側に、前記第２サーバ機器の吸い込みを補助する吸い込み補助ファンを有する構成としてもよい。

前記第２空間には、前記第１サーバ機器の吹出側領域と、前記第２サーバ機器の吹出側領域とを区画する遮蔽板を有し、前記第１空間には、前記第１サーバ機器の吸い込み側領域と、前記第２サーバ機器の吸い込み領域とを区画する他の遮蔽板を有し、前記補助ファンは前記遮蔽板に設けられ、前記吸い込み補助ファンは、前記他の遮蔽板に設けられていてもよい。

たとえば前記第１ファンは遠心式のファンであり、また前記第２ファンはたとえば軸流ファンであってもよい。

さらに別な観点による本発明は、第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有する、サーバの冷却方法であって、前記第２サーバ機器から吹き出された空気を前記第１サーバ機器の吸込側へ導くことを特徴としている。

さらに別な観点による本発明は、第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有する、サーバの冷却方法であって、前記第２サーバ機器から吹き出された空気を、補助ファンによって前記第１サーバ機器の吹出側へ送り込むことを特徴としている。

本発明によれば、サーバ機器に使用される異なった冷却ファンの特性を考慮してサーバ機器からの吹き出された空気の気流を適切に形成するようにしたので、各サーバ機器の冷却を好適に行うことができる。

ホストマシンとストレージキャビネットの動作点を示す風量−機外静圧特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかる冷却システムの構成の概略を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかる冷却システムの斜視図である。 ホットアイル側に遮蔽板を有する冷却システムの構成を模式的に示した説明図である。 ホットアイル側に遮蔽板、コールドアイル側に対流抑止板を有する冷却システムの構成を模式的に示した説明図である。 排気補助ファンを有する冷却システムの構成を模式的に示した説明図である。 ホットアイル側の遮蔽板に排気補助ファンを有し、コールドアイル側の遮蔽板に吸い込み補助ファンを有する冷却システムの構成を模式的に示した説明図である。

図２は、実施の形態にかかる冷却システム１の構成の概略を示しており、この図は、主として低温の給気ＳＡと排気ＥＡ、還気ＲＡの流れを示しており、ラック、外側ケーシング等の図示は省略している。

この例では、最下段に第２サーバ機器としてのホストマシン１１、その上に６台の第１サーバ機器としてのストレージキャビネット２１〜２６が上下方向に配置されている。この例では、ホストマシン１１には軸流ファンが冷却ファンとして設けられており、ストレージキャビネット２１〜２６には遠心式のファンが冷却ファンとして設けられている。そして最上段のストレージキャビネット２６の上に、例えば冷却コイルなどの熱交換部２が設置されている。

ホストマシン１１、各ストレージキャビネット２１〜２６の吸い込み面１１ａ、２１ａ〜２６ａは、例えば前面側（図２中の右側）に向けられ、ホストマシン１１、各ストレージキャビネット２１〜２６の吹出し面となる排気面１１ｂ、２１ｂ〜２６ｂは、例えば背面側（図２中の左側）に向けられている。

そして外側ケーシング（図示せず）内における、ホストマシン１１、各ストレージキャビネット２１〜２６の各吸い込み面１１ａ、２１ａ〜２６ａ側の空間が第１空間としてのコールドアイルＣＬを形成し、ホストマシン１１、各ストレージキャビネット２１〜２６の各排気面１１ｂ、２１ｂ〜２６ｂ側の空間が第２空間としてのホットアイルＨＬを形成している。

そしてこの冷却システム１においては、最下段のホストマシン１１の排気面１１ｂから排気ＥＡＨは、ホットアイルＨＬへは流れず、たとえばホストマシン１１とストレージキャビネット２１との間の空隙を経て、コールドアイルＣＬ側に流れるようになっている。すなわち、この例では、ホストマシン１１とストレージキャビネット２１〜２６を並列に設置するのではなく、ホストマシン１１のみをストレージキャビネット２１〜２６の上流に設置し、気流の流れ的には直列に配置されている。

このように構成することで、ホストマシン１１の冷却ファンの動作点は、図１のグラフのａ１側に移行することとなり、ホストマシン１１では所定の風量を得ることが可能となる。これによって、各サーバ機器、すなわちホストマシン１１とストレージキャビネット２１〜２６の冷却をいずれも好適に行うことが可能になる。シミュレーションで確認したところ、従来技術ではホストマシンの冷却ファンの気流が逆流となることが予想されるのに対し、前記した例では正常な気流方向となることが予想された。

このように実施の形態によれば、ホストマシン１１とストレージキャビネット２１〜２６に設けられている各冷却ファンの風量特性に鑑みて、ホストマシン１１からホットアイルＨＬに吹出された暖かい空気をコールドアイルＣＬに導くようにしたので、ホストマシン１１においても適切な風量を取り入れてこれを冷却可能にしている。すなわち、ホストマシン１１に設けられた冷却ファンは、ストレージキャビネット２１〜２６に設けられた冷却ファンよりも風量特性が小さく、機外静圧が低いため、ホストマシン１１から吹出される空気をコールドアイルＣＬ側に導き、それによってホストマシン１１の吸い込み面１１ａからコールドアイルＣＬ側の冷たい空気を吸い込むことができるためである。

したがって、本発明でいう風量特性とは、機外静圧の影響の大小を示す能力特性をいう。したがって風量特性が小さいとは、大きい風量は容易に得やすいものの、機外静圧の影響を受けやすい特性である。別な観点から言えば、ホストマシン１１に設けられた冷却ファンは、ストレージキャビネット２１〜２６に設けられた冷却ファンよりも大きい風量が得やすい特性、構造を有し、一方ストレージキャビネット２１〜２６に設けられた冷却ファンは、ホストマシン１１に設けられた冷却ファンより高い静圧が得やすい特性、構造を有している。

次に他の実施の形態について説明する。図３は、以下に説明する種々の実施の形態にかかる冷却システムを説明するための冷却システム１の斜視図を示している。

この冷却システム１は、サーバラック３に、下から順にホストマシン１１、ストレージキャビネット２１〜２６が搭載されている。このサーバラック３は、例えば日本工業規格ＪＩＳ Ｃ６０１０−２：１９９８「電子機器用ラック及びユニットシャシのモジュラオーダー」のレベル４「きょう体」に準拠している。

ホストマシン１１を最下段以外の高さ位置に設置すると、一般的にホストマシン１１の奥行は、ストレージキャビネット２１〜２６の奥行よりも長いので、例えばホストマシン１１の背面側をホットアイルＨＬ側に突出させてしまい、排気が還気として熱交換部２に戻る際の流路が狭くなって空気抵抗が増加してしまう。その結果冷却風量が低下し、冷却能力が減少する。したがって、ホストマシン１１は最下段に設置することがよい。

このサーバラック３の外側には、サーバラック３及び上部の熱交換部２の六面全体を覆う気密性のあるパネル材からなる外側ケーシング５によって囲まれている。この例ではホストマシン１１の下面側には基台１２が設置されている。そしてホストマシン１１の上面側には、ストレージキャビネット２１の下面側との間に空隙Ｄが形成されている。

ホストマシン１１、ストレージキャビネット２１〜２６の両側部には、各々シール材３１、３２が設けられており、これらサーバ機器の前面（手前側）のコールドアイルＣＬと背面側のホットアイルＨＬとの間の気密性が高められている。このような基本構成を有する冷却システム１において、以下のような部材の付加や構成等を単一あるいは複数組み合わせることができる。

［遮蔽板］
ホストマシン１１のホットアイルＨＬ側と、ストレージキャビネット２１のホットアイルＨＬ側との間に、当該ホットアイルＨＬの領域を上下に気密に区画して仕切る水平方向に渡された遮蔽板４１を設けてもよい。すなわち、遮蔽板４１は、ホットアイルＨＬにおけるストレージキャビネット２１の吹出側領域と、ホストマシン１１の吹出側領域とを区画して遮蔽するように設置される。したがって、吹出側領域とは、ストレージキャビネット２１、ホストマシン１１から吹出される暖かい空気が吹出される領域である。通常のこの種のサーバー機器から吹出される暖かい空気は、水平方向に吹出されるので、吹出側領域とは、ホットアイルＨＬにおけるストレージキャビネット２１、ホストマシン１１の各排気面２１ｂ、１１ｂと水平方向に対応する領域（空間）となる。

このような遮蔽板４１を設けることにより、シール材３１、３２の気密性と相俟って、ホストマシン１１からの排気ＥＡＨに伴う暖かい空気は、ホストマシン１１とストレージキャビネット２１との間の気密性を有する空隙Ｄを経て、コールドアイルＣＬ側に好適に流すことができる。また一方で、ストレージキャビネット２１からホットアイルＨＬに吹出された暖かい空気が、ホストマシン１１のホットアイルＨＬに回り込むことも防止できる。これによって、図４に示したような気流の形成を適切に形成して、ホストマシン１１においては、十分な風量の給気を取り入れることができ、またストレージキャビネット２１〜２６の冷却も適切に行うことができる。

［空隙］
前記した空隙Ｄは、ホストマシン１１からの排気ＥＡＨがコールドアイルＣＬに流すための流路となるが、ホストマシン１１から排出された排気ＥＡＨがホットアイルＨＬ側からコールドアイルＣＬ側に流入させるにあたっては、そのようにホストマシン１１の上部からのみ通風させることで、ホストマシン１１の吸い込み面１１ａへの当該排気ＥＡＨの還流を少なくさせる効果がある。

そして空隙Ｄの大きさ、すなわち空隙Ｄの高さは、ホストマシン１１の高さｈの０．５倍を超える高さを確保することが好ましい。空隙Ｄの高さが不十分な場合、流路の圧力損失が上昇し、ホストマシン１１の冷却風量が十分に得られないおそれがある。したがって空隙Ｄの高さの下限値は、ホストマシン１１の高さｈの０．５倍が適切であり、開口率を５０％と仮定した場合のホストマシン１１の吸い込み面１１ａの空気取り入れ口の有効面積と、同等以上の断面積を空隙Ｄが有することが望ましい。

［対流抑止板］
図３に再び戻って示すように、コールドアイルＣＬ側における空隙Ｄの上部に、空隙Ｄの高さ以上の奥行を持ち、かつストレージキャビネット２１の幅と等しいかそれ以上の幅を有する対流抑止板５１を設けてもよい。この対流抑止板５１は、ストレージキャビネット２１、ホストマシン１１の各吸い込み面２１ａ、１１ａに対応する吸い込み側領域、すなわちコールドアイルＣＬにおける各吸い込み面２１ａ、１１ａに対応する領域を遮蔽するものではなく、仕切るものである。

かかる構成の対流抑止板５１を設けることで、空隙ＤからコールドアイルＣＬ側に流入する排気ＥＡＨを、図５に示したように、対流抑止板５１の両側から自然対流により上方に流れていくように気流を整流する。こうすることで、空隙Ｄから流入する排気ＥＡＨによる温かい空気と、熱交換部２からの冷たい空気である給気ＳＡの空気密度差で生じる対流を、ストレージキャビネット２１の両脇に誘導し、最上段のストレージキャビネット２６まで上昇させることができる。また上昇する過程で熱交換部２からの冷たい空気と前記暖かい空気を混合し、徐々に当該混合空気を拡散することでホストマシン１１から排出された排気ＥＡＨによる温かい空気を、ストレージキャビネット２１〜２６に均等に振り分けることが可能となる。

またホストマシン１１および空隙Ｄの直上に位置するストレージキャビネット２１の吸い込み面２１ａに、空隙Ｄから流入する排気ＥＡＨによる温かい空気が吸込まれることを抑制することができる。その結果、ホストマシン１１および空隙Ｄの直上に位置するストレージキャビネット２１の冷却に支障を与えることをも抑制できる。

なお対流抑止板５１には、パンチング板等を使用してもよく、対流抑止板５１に代えて、空隙Ｄからの暖かい空気を分配する分配ダクトをコールドアイルＣＬに設置してもよい。

［通気口じゃま板］
図３に示したように、コールドアイルＣＬにおける上方で、熱交換部２からの冷たい空気をコールドアイルＣＬに導入する際の入口部分となる位置に、開口６ａを有する通気口じゃま板６を設けてもよい。この場合、熱交換部２からの冷たい空気は、当該開口６ａを通じて降下していくことになる。一方で、対流抑止板５１を設置した場合、ホストマシン１１の排気面から吹出された暖かい空気は、対流抑止板５１の両側から自然対流により上方に流れていく。したがって、熱交換部２からの冷たい空気が、前記した暖かい空気と途中で干渉することは抑えられる。その結果、熱交換部２からの冷たい空気を、ホストマシン１１の吸い込み面１１ａ側に好適に導くことが可能である。もちろんストレージキャビネット２１〜２６の各吸い込み面２１ａ〜２６ａに対しても効率よく熱交換部２からの冷たい空気を送ることができる。かかる点からすれば、開口６ａを有する通気口じゃま板６は、後述のように、コールドアイルＣＬの幅を実質的に狭くするという効果が得られる。

通気口じゃま板６の開口６ａの幅は、位置は、そのような作用に鑑みると、寝たとえば対流抑止板５１に対応して設定するようにしてもよい。すなわち開口６ａの幅を対流抑止板５１の幅と同一に設定し、また開口６ａ自体の位置を、対流抑止板５１の前面側端部と外側ケーシング５との間に位置するように設定してもよい。つまり上面からみて、開口６ａ内に対流抑止板５１がかからないように設定してもよい。もちろん上面からみて、開口６ａ内に対流抑止板５１一部がかかっても、冷気と暖気とが途中で干渉することを抑制するという本質的な作用効果は大きく減じられるものではない。また開口６ａの幅は、ストレージキャビネット２１〜２６の各吸い込み面２１ａ〜２６ａ、ホストマシン１１ａの吸い込み面１１ａの実質的な幅（実際に冷たい空気が吸い込まれる際の領域の幅）と同一に設定してもよい。

［ホストマシンのオフセット配置］
前記したように、対流抑止板５１を設置した場合、ホストマシン１１の吸い込み面１１ａの位置は、対流抑止板５１の端から、空隙Ｄの高さと等しいかそれ以上の距離をオフセットして設置することが好ましい。ここでいうオフセットとは、図３に示したように、コールドアイルＣＬ側に、ホストマシン１１の吸い込み面１１ａの位置が、ストレージキャビネット２１の吸い込み面２１ａよりも突出していることをいう。

ホストマシン１１の吸い込み面１１ａの位置が、ストレージキャビネット２１と同じ位置もしくは対流抑止板５１の端と等しい場合、空隙Ｄから流入する温かい空気をホストマシン１１の吸い込み面１１ａが吸込む割合が多くなってしまい、ホストマシン１１での冷却効果が損なわれるおそれがある。したがって、ホストマシン１１の吸い込み面１１ａの位置は、対流抑止板５１の端から、空隙Ｄの高さと等しいかそれ以上の距離をオフセットして設置することで、空隙Ｄから流入する温かい空気を、ホストマシン１１の吸い込み面１１ａが吸込む割合を少なくすることができる。これによってホストマシン１１での冷却効果の低下を抑えることができる。

［コールドアイルの幅］
コールドアイルＣＬの幅は、ホストマシン１１及びストレージキャビネット２１〜２６の各幅と等しいかそれより狭いように設定してもよい。冷却システム１では、例えば図４、５に示したように、熱交換部２からの冷たい空気が、ストレージキャビネット２１〜２６と、ホストマシン１１のコールドアイルＣＬに落下していく。かかる場合、コールドアイルＣＬの幅を制限しないと、前記した対流抑止板５１の両脇から自然対流によって上昇する気流と熱交換部２から下降する冷たい空気が干渉し、ホストマシン１１から排出された温かい空気を、ストレージキャビネット２１〜２６とホストマシン１１に均等に振り分けることができなくなるおそれがある。熱交換部２からの冷たい空気の運動エネルギーは、上昇する温かい空気のそれよりも大きいため、対流が低い位置で押し戻され、下部のサーバ機器となる例えばストレージキャビネット２５、２６と、ホストマシン１１での吸込み空気の温度が高くなる。

これを抑えるため、冷たい空気の流路であるコールドアイルＣＬの幅を、ストレージキャビネット２１〜２６、ホストマシン１１の幅と等しいかそれ以上狭くするようにしてもよい。たとえば、対流抑止板５１の両脇からの暖かい空気が上昇する部分の直上のコールドアイルＣＬを狭くすることで、対流抑止板５１の両脇から上昇する気流と熱交換部２からの冷たい空気との干渉を抑制することが可能である。

［補助ファン］
ホストマシン１１のホットアイルＨＬ側に、ホストマシン１１からの排気を補助する排気補助ファンを設けて、より円滑に空隙Ｄから排気ＥＡＨが流れて行くようにしてもよい。またホストマシン１１のコールドアイルＣＬ側にホストマシン１１への給気の吸い込みを補助する吸い込み補助ファンを設けてもよい。もちろん双方の補助ファンを設けてもよい。

これによって、積極的にホストマシン１１の内部に冷たい空気を通風させて必要な風量を確保することができ、ホストマシン１１内部の冷却が支障なく行える。なおかかる場合の風量制御（回転数制御）の方法は汎用的な制御方法を採用することができ、例えば補助ファンの入口側の圧力が０になるように回転数を制御することができる。補助ファンは、ストレージキャビネット２１〜２６内の冷却ファンまたはホストマシン１１内の冷却ファンよりも早く起動させることが望ましい。そうすることで、これらサーバ機器内の冷却ファンの起動によって補助ファンが停止してしまうことを防止できる。

なおそのような補助ファンを採用する場合、例えば図６に示した冷却システム１のように、既述したような空隙Ｄ、遮蔽板４１、対流抑止板５１を設けず、最下段のホストマシン１１の排気面１１ｂに、排気補助ファン６１を設けてもよい。これによって、システム構成を簡素化して、かつホストマシン１１の適切な冷却に必要な風量を確保することができる。

さらにまた図７に示したように、ホストマシン１１の上側のホットアイルＨＬ側に遮蔽板４１を設けるだけではなく、コールドアイルＣＬ側にも遮蔽板４２を設け、夫々排気補助ファン６１、吸い込み補助ファン６２を設けてもよい。かかる場合でも、ホストマシン１１の適切な冷却に必要な風量を確保することができる。この例でも、排気補助ファン６１の入口側の圧力が０になるように回転数を制御し、併せてこれと同じ風量となるようにコールドアイルＣＬ側の吸い込み補助ファン６２の回転数を制御するようにしてもよい。

なお前記した第１のサーバ機器としてのホストマシン１１では、冷却ファンとして一般的に軸流式のファンが使用され、第２のサーバ機器としてのストレージキャビネット２１〜２６では、通常、遠心式のファンが使用されているが、本発明における第１のサーバ機器、第２のサーバ機器で採用される冷却ファンは、夫々そのような軸流式のファン、遠心式のファンに限られない。すなわち、第１のサーバ機器で使用される冷却ファンは、第２のサーバ機器で採用される冷却ファンより大きい風量が得やすい特性を有するものであればよく、また第２のサーバ機器で使用される冷却ファンは、第１のサーバ機器で採用される冷却ファンより
高い静圧が得やすい特性を有するものであればよい。

前記実施の形態では、熱交換部２は、外側ケーシング５内におけるサーバラック３の上部に設けていたが、サーバラック３の側部に設けてもよい。

また前記した例では、空隙Ｄは、ホストマシン１１の上面側とストレージキャビネット２１の下面側との間に形成していたが、空隙Ｄは、ホストマシン１１からの暖かい空気が流れる通路として確保すればよいので、ホストマシン１１の側部や下面側に形成してもよい。

本発明は、サーバ等、発熱を伴いその対処手段として冷却ファンを有する各種電子機器をラック等に搭載したシステムの冷却に有用である。

１ 冷却システム
２ 熱交換部
３ サーバラック
５ 外側ケーシング
１１ ホストマシン
１１ａ 吸い込み面
１１ｂ 排気面
２１〜２６ ストレージキャビネット
２１ａ〜２６ａ 吸い込み面
２１ｂ〜２６ｂ 排気面
３１、３２ シール材
４１、４２ 遮蔽板
５１ 対流抑止板
ＣＬ コールドアイル
Ｄ 空隙
ＨＬ ホットアイル

Claims (14)

1. 第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、
   前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、
   前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、
   前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有するサーバ冷却システムであって、
   前記第２サーバ機器から吹き出された空気を、前記第１サーバ機器の吸込側へ導く流路を有することを特徴とする、サーバ冷却システム。
2. 前記第２空間には、前記第１サーバ機器の吹出側領域と、前記第２サーバ機器の吹出側領域とを区画する遮蔽板を有することを特徴とする、請求項１に記載のサーバ冷却システム。
3. 前記第２サーバ機器の上部、下部または側部には、前記第２サーバ機器から吹出した前記空気が通るための空隙が気密に確保されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のサーバ冷却システム。
4. 前記第１空間における前記空隙の上部に、当該空隙の高さ以上の奥行を持ち、且つ前記第２サーバ機器の幅以上の幅を有する対流抑止板を有することを特徴とする、請求項３に記載のサーバ冷却システム。
5. 前記第１サーバ機器の吸い込み面の位置は、前記対流抑止板の端から、前記空隙の高さ以上の距離をオフセットして設置されることを特徴とする、請求項４に記載のサーバ冷却システム。
6. 前記第１空間の幅は、前記第１サーバ機器、第２サーバ機器の各幅と等しいかそれより狭いことを特徴とする、請求項４または５のいずれか一項に記載のサーバ冷却システム。
7. 前記第２空間側に、前記第２サーバ機器からの空気の吹出しを補助する吹出し補助ファンを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のサーバ冷却システム。
8. 前記第１空間側に、前記第１サーバ機器の吸い込みを補助する吸い込み補助ファンを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサーバ冷却システム。
9. 第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、
   前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、
   前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、
   前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有するサーバ冷却システムであって、
   前記第２サーバ機器から吹き出された空気を前記第１サーバ機器の吹出側へ送り込む補助ファンを有することを特徴とする、サーバ冷却システム。
10. 前記第１空間側に、前記第２サーバ機器の吸い込みを補助する吸い込み補助ファンを有することを特徴とする、請求項９に記載のサーバ冷却システム。
11. 前記第２空間には、前記第１サーバ機器の吹出側領域と、前記第２サーバ機器の吹出側領域とを区画する遮蔽板を有し、
    前記第１空間には、前記第１サーバ機器の吸い込み側領域と、前記第２サーバ機器の吸い込み領域とを区画する他の遮蔽板を有し、
    前記補助ファンは前記遮蔽板に設けられ、
    前記吸い込み補助ファンは、前記他の遮蔽板に設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載のサーバ冷却システム。
12. 前記第１ファンは遠心式のファンであり、前記第２のファンは軸流ファンであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のサーバ冷却システム。
13. 第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、
    前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、
    前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、
    前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有する、サーバの冷却方法であって、
    前記第２サーバ機器から吹き出された空気を前記第１サーバ機器の吸込側へ導くことを特徴とする、サーバ冷却方法。
14. 第１ファンを冷却ファンとして有する第１サーバ機器と、前記第１ファンよりも小さい風量特性を有する第２のファンを冷却ファンとして有する第２サーバ機器とが設けられるラックと、
    前記ラックの上部または側部に配置され、前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の冷却に使用される熱交換機器と、
    前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吸込側に形成される第１空間と、
    前記第１サーバ機器および第２サーバ機器の吹出側に形成される第２空間と、を有する、サーバの冷却方法であって、
    前記第２サーバ機器から吹き出された空気を、補助ファンによって前記第１サーバ機器の吹出側へ送り込むことを特徴とするサーバ冷却方法。

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