JP2019175964A - ラックおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器を収容したラック内の各所に冷却空気を供給する。【解決手段】電子機器を収容するラック本体Ｌと、その前面２との間、およびラック本体Ｌの両側面との間にそれぞれ間隔をおいて設けられ、下面開口４を有するとともに、前面の上下に前面開口６、８を有するダクト本体１と、前記前面開口６、８のうち最も下に位置する第１前面開口６と前記下面開口４との間で前記ダクト本体内１の空間を仕切る第１導風板７と、第１の導風板７の表面との間に間隔をおいて、第２前面開口８と前記下面開口５との間で前記ダクト本体１内の空間を仕切る第２導風板２とを有し、前記ラック本体１の側面と向き合う前記ダクト本体１の側面は、前記第１前面開口６の高さと前記第２前面開口８の高さとで前記ラック本体１の前面から背面への長さが異なる切り欠き１０、１１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ラックおよび電子機器に関する。

関連する技術として、特許文献１、２に記載されたラックがある。
この特許文献１のラックは、床下に敷設されたダクトからラックの下部へ冷却空気を導入し、この冷却空気をラックの前面板との間の空間に導いて上方へ流すことにより、前記ラックに内蔵されたモジュール等を冷却する構成となっている。
すなわち、図１２に示すように、筐体１１０の収納部１２０内は、仕切り板１３０により仕切られて上下三段に設けられ、冷却空気を床下から取り入れ、中央の導風空間部（ダクト）の導風前面板２０１の開口部２２１〜２２３から内部に吹き出す構造となっている。

また特許文献２には、ファンによって筐体の前面から背面へ冷却空気を流す構成が開示されている。

特許第６０７０３３１号公報 実開平０３−０４５６９９号公報

しかしながら、特許文献１記載のラックには、例えば、半導体装置などの発熱部品を回路基板に搭載したモジュールを多数収容することがある。このように多数のモジュールを収容した場合、冷却空気が放出されるラックの前面中央に多くの冷却空気を流通させることができるものの、ラックには、ある程度の幅、奥行き（背面方向への距離）があるため、背面寄りの配置されたモジュール、あるいはモジュールの背面寄りの領域に十分な冷却空気を送り込むことができない場合がある。
また特許文献２記載の技術は、単一の電子機器の前面から背面へ冷却空気を流通させるファンを開示するに過ぎず、複数段にわたってモジュールを収容したラックの全体に冷却空気を送り込むための配慮がなされたものではない。

この発明は、複数の複数のモジュールが収容されたラック本体、あるいは電子機器の各所への冷却空気の供給を促進することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の構成を有する。
電子機器を収容するラック本体と、このラック本体内にラック本体の前面との間、およびラック本体の両側面との間にそれぞれ間隔をおいて設けられ、下面に下面開口を有するとともに、前面に上下方向に並ぶ複数の前面開口を有するダクト本体と、このダクト本体の前記前面開口のうち下方に位置する第１前面開口と前記下面開口との間に設けられて前記ダクト本体内の空間を仕切る第１導風板と、この第１の導風板の表面との間に間隔をおいて、第２前面開口と前記下面開口との間に設けられて前記ダクト本体内の空間を仕切る第２導風板とを有し、前記ラック本体の側面と向き合って設けられた前記ダクト本体の側面は、前記第１前面開口に対応する位置と前記第２前面開口に対応する位置とで前記ラック本体の前面から背面への方向の長さが異なる切り欠きを有する。

本発明によれば、ラック内の各所への冷却空気をできるだけ均一に供給することができる。

本発明の回路基板の最少構成例の側面図である。 第１実施形態のラックを備えた電子機器の正面図である。 図２の電子機機器内のダクト本体およびモジュールの配置を示す透視した斜視図である。 図２の側方から見た断面図である。 第１実施形態のダクト本体を透視した斜視図である。 第１実施形態のダクト本体の一部を断面とした斜視図である。 第１実施形態の冷却空気の通路を側面視した説明図である。 第１実施形態の冷却空気の通路を平面視した説明図である。 図８の側方から見た説明図である。 図８の上方から見た説明図である。 第２実施形態の側面図である。 関連する特許文献１に記載されたラックの正面図である。

図１により、本発明のラックの最少構成例を説明する。
符号１は電子機器（例えば、半導体チップや電子部品等を配線基板に搭載したモジュール）を収容するラック本体Ｌの内部に設けられたダクト本体であり、このダクト本体１とラックＬの前面２との間には、上下方向へ向かう間隔３を有する。この間隔３は空気通路として機能する。また前記ダクト本体１は、例えば、サーバー等が設置された空調室の床下に設けられたダクト（図示略）の上に設けられ、下面開口４、５から冷却空気を受け入れるようになっている。

前記下面開口４と、前記間隔３に連通する前面開口６との間には、第１導風板７が設けられ、この第１導風板７は、前記下面開口４から前記間隔３へ冷却空気を案内している。また前記下面開口５と、前記間隔３に連通する第２前面開口８との間には、第２導風板９が設けられ、この第２導風板９は、前記下面開口５から前記間隔３へ冷却空気を案内している。
前記ラック本体１の側面（図１の紙面に対応する面）には、切り欠き１０、１１が形成されている。前記下側の切り欠き１０は、上側の切り欠き１１より短く（図中左右方向に短く）形成されている。この結果、第１導風板７により区画される冷却空気の通路の側面が前記切り欠き１０により側方へ開放され、また、第２導風板９により区画される冷却空気の通路の側面が前記切り欠き１１により側方へ開放されている。

上記構成のラックにあっては、下面開口４から第１導風板７に案内された冷却空気が空気通路としての間隔３へ案内される。また下面開口５から第２導風板９に案内された冷却空気が空気通路である間隔３へ案内される。また、下側の切り欠き１０より上側の切り欠き１１がより深く切り込まれているので、第２前面開口８へ向かう冷却空気が、より多く、ラックＬの背面側（図１の右側）の領域へ供給される。

図２〜１０を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。なお以下の説明中、図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
図２〜４は、ラックＬ内におけるダクト本体１と、モジュール２０との配置を示している。前記ダクト本体１は、ラックＬの略中央に縦向きに配置されている。またラックＬ内は、図示の場合上下三段に仕切られ、例えば回路基板に電子部品等を搭載した前記モジュール２０が縦向きに収容されている。前記ラック本体１の前面２は、例えば鉛直な軸を中心に回転自在に支持された板状の扉により開閉可能な構造とされている。なお前記ラック本体Ｌに収容された電子機機器の少なくとも一部には、冷却ファンが設けられていて、図１の右方へ向かう気流（ラックの前面から背面へ向かう気流）を発生させることができる。

前記ダクト本体１の構造の詳細について、図５、６を参照して説明する。
ダクト本体１の内部には、第１の導風板７が設けられ、この第１の導風板７は、上方へ向かって湾曲して延び、第１前面開口６の上縁に対応する高さ位置から水平に向いていて、第１前面開口６に繋がっている。
また、前記第１導風板７の水平部分の下方には、平行に第１仕切り板２１が設けられて、第１導風板７との間に、第１前面開口６へ向かう冷却風の流路を形成している。なお図示の場合、第１仕切り板２１がダクト本体１の下面板１ｃの一部となっている。
第１導風板７より背面寄りの位置には、第２導風板９が配置されている。この第２導風板９は、上方へ向かって第１導風板７より大きな曲率半径で湾曲しつつ延び、第２前面開口８の上縁に対応する高さ位置から水平に向かって、第２前面開口８に繋がっている。
また、前記第２導風板９の水平部分の下方には、平行に第２仕切り板２２が設けられて、第２導風板９との間に、第２前面開口８へ向かう冷却風の流路を形成している。
第２導風板９より背面寄りの位置には、第３導風板１２が配置されている。この第３導風板１２は、下面開口１５から上方へ向かって第２導風板９より大きな曲率半径で湾曲しつつ延び、第３前面開口１４の上縁に対応する高さ位置から水平方向に向かって、第３前面開口１４に繋がっている。
また、前記第３導風板１２の水平部分の下方には、平行に第３仕切り板２３が設けられて、第３導風板１２との間に、第３前面開口１４へ向かう冷却風の流路を形成している。

上記のように構成されたダクト本体１内において、ダクト本体１がなす直方体の各面を構成する上面板１ａ、前面板１ｂ、下面板１ｃ、背面板１ｄ、側面板１ｅと、内部を区画する第１導風板７、第２導風板９、第３導風板１２等とによってどのように冷却空気の流路が形成されているかについて、図５、６を参照して説明する。
以下の説明中、Ａ、Ｂ、Ｃ等アルファベットの大文字は、ダクト本体１の各地点を示している。
ダクト本体１は、全体として直方体状をなし、上面１ａ、背面１ｄは、全面が塞がれている。
前記ダクト本体１の前面１ｂの各々の地点に囲まれた領域は、それぞれ、下記のように開口し、あるいは塞がれている。
Ａ１〜Ｂ１〜Ｂ１’〜Ａ１’ 前面板１ｂにより塞がれる。
Ｂ１〜Ｃ１〜Ｃ１’〜Ｂ１’ 前面板１ｂがなく第３前面開口１４が形成される。
Ｃ１〜Ｄ１〜Ｄ１’〜Ｃ１’ 前面板１ｂにより塞がれる。
Ｄ１〜Ｅ１〜Ｅ１’〜Ｄ１’ 前面板１ｂがなく第２前面開口８が形成される。
Ｅ１〜Ｆ１〜Ｆ１’〜Ｅ１’ 前面板１ｂにより塞がれる。
Ｆ１〜Ｇ１〜Ｇ１’〜Ｆ１’ 前面板１ｂがなく第１前面開口６が形成される。

前記ダクト本体の両側の側面１ｅの各々の地点は、下記のように開口、あるいは塞がれている。なお下記の説明は、一部、図５の手前側の側面板１ｅにより代表して説明する。
Ａ〜Ｂ〜Ｂ１〜Ａ１ 側面板１ｅにより塞がれる。
Ｂ〜Ｃ〜Ｃ２〜Ｂ２ 側面板１ｅにより塞がれる。この結果、Ｂ２〜Ｃ２〜Ｃ１〜Ｂ１で囲まれた領域に切り欠き１３が形成される。同様にして、Ｂ２’〜Ｃ２’〜Ｃ１’〜Ｂ１’で囲まれた切り欠き１３が形成される。
Ｃ〜Ｄ〜Ｄ１〜Ｃ１ 側面板１ｅにより塞がれる。
Ｄ〜Ｅ〜Ｅ２〜Ｄ２ 側面板１ｅにより塞がれる。この結果、Ｄ２〜Ｅ２〜Ｅ１〜Ｄ１で囲まれた領域に切り欠き１１が形成される。同様にして、Ｄ２’〜Ｅ２’〜Ｅ１’〜Ｄ１’で囲まれた領域に切り欠き１１が形成される。
Ｅ〜Ｆ〜Ｆ１〜Ｅ１ 側面板１ｅにより塞がれる。
Ｆ〜Ｇ〜Ｇ２〜Ｆ２ 側面板１ｅにより塞がれる。この結果、Ｆ２〜Ｇ２〜Ｇ１〜Ｆ１が切り欠き１０となる。同様にして、Ｆ２’〜Ｇ２’〜Ｇ１’〜Ｆ１’で囲まれた切り欠き１０が形成される。

上記構成のラックにあっては、図７に示すように、床下のダクト（図示略）を流れる冷却空気が、矢印ａで示すように、下面開口４から第１導風板７に案内されて上方〜水平へ案内され、第１導風板７と第１仕切り板２１との間を通って第１前面開口６から前方へ、切り欠き１０から側方へ吹き出す。また、矢印ｂで示すように、下面開口５から第２導風板９に案内されて上方〜水平へ案内され、第２導風板９と第２仕切り板２２との間を通って第２前面開口８から前方へ、切り欠き１１から側方へ吹き出す。また、矢印ｃで示すように、下面開口１５から第３導風板１２に案内されて上方〜水平へ案内され、第３導風板１２と第３仕切り板２３との間を通って第３前面開口１４から前方へ、切り欠き１３から側方へ吹き出す。

図８〜１０を参照して、さらに詳細に説明すれば、第１導風板７により案内された冷却空気は、ラックＬの前面２に近い位置で前方及び側方へ吹き出し、第２導風板９により案内された冷却空気は、矢印ｂで示すように、ラックＬの前面２より背面１ｄ寄りの位置で前方および側方へ吹き出し、第３導風板１２により案内された冷却空気は、矢印ｃで示すように、さらに背面１ｄ寄りの位置で前方および側方へ吹き出す。

上記構成によれば、三段に重ねて配置されたモジュール２０のうち最下段には、第１導風板７により案内された冷却空気が供給され、中段には第２導風板９により案内された冷却空気が供給され、上段には、第３導風板１２により案内された冷却空気が供給される。また、自然対流により上方ほど高温雰囲気となるラックＬの内部において、高い位置、かつ、前面の上下方向の空気通路から離れた背面寄りほど大きな切り欠きを介してより多くの冷却空気が供給され、したがって、各段のモジュール２０のそれぞれに冷却空気が案内されるので、多数のモジュール２０の部分的な冷却不足を防止することができる。

また、ラックＬの下方の床下ダクトから上方へ冷却空気を導くことに起因して、流路が長く（遠く）なるほど流路抵抗が大きくなるにもかかわらず、切り欠きが大きくなって冷却空気の出口の開口面積が大きくなるため、流路抵抗の増大に伴って減少する冷却空気の風量に起因する冷却能力の不足を抑制することができる。

上記第１実施形態では、単一のラックＬについて説明したが、図１１の第２実施形態に示すように、共通の床下ダクトに各下面開口４、５、１５が連通するように、複数のラックＬを並べて配置しても良い。

なお、上記第１、第２実施形態では、モジュールを上下方向へ三段に配置した場合について説明したが、段数の変更に対応して導風板、仕切り板の数、形状、あるいはこれらの配置を変更しても良いのはもちろんである。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、サーバー等のモジュールを収容する電子機器及びそのラックに利用することができる。

１ ダクト本体
１ａ 上面（上面板）
１ｂ 前面（前面板）
１ｃ 下面（下面板）
１ｄ 背面（背面板）
１ｅ 側面（側面板）
２ 前面
３ 間隔（空気通路）
４ 下面開口
５ 下面開口
６ （第１）前面開口
７ （第１）導風板
８ （第２）前面開口
９ （第２）導風板
１０ 切り欠き
１１ 切り欠き
１２ （第３）導風板
１３ 切り欠き
１４ （第３）前面開口
１５ 下面開口
２０ モジュール
２１ （第１）仕切板
２２ （第２）仕切板
２３ （第３）仕切板
Ｌ ラック本体

Claims (8)

1. 電子機器を収容するラック本体と、
   このラック本体内にラック本体の前面との間、およびラック本体の両側面との間にそれぞれ間隔をおいて設けられ、下面に下面開口を有するとともに、前面に上下方向に並ぶ複数の前面開口を有するダクト本体と、
   このダクト本体の前記前面開口のうち下方に位置する第１前面開口と前記下面開口との間に設けられて前記ダクト本体内の空間を仕切る第１導風板と、
   この第１の導風板の表面との間に間隔をおいて、第２前面開口と前記下面開口との間に設けられて前記ダクト本体内の空間を仕切る第２導風板と、
   を有し、
   前記ラック本体の側面と向き合って設けられた前記ダクト本体の側面板は、前記第１前面開口に対応する位置と前記第２前面開口に対応する位置とで前記ラック本体の前面から背面への方向の長さが異なる切り欠きを有する、
   ラック。
2. 前記第１前面開口に設けられた第１導風板に沿って設けられて、前記第１前面開口に連なる第１流路を形成する第１仕切板と、
   この第１仕切板と異なる長さを有し、前記第２前面開口に設けられた第２導風板に沿って設けられて、前記第２前面開口に連なる第２流路を形成する第２仕切板と、
   を有し、
   前記側面板の複数の切り欠きの一方は、前記第１仕切板に対応する位置まで形成され、前記切り欠きの他方は、第２仕切板に対応する位置まで形成された、
   請求項１に記載のラック。
3. 前記第２仕切板は、前記第１仕切板より長くされた、
   請求項１または２のいずれか一項に記載のラック。
4. 前記側面板の切り欠きは、上方ほど背面方向への長さが長くされた、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のラック。
5. 前記ラック本体の略中央に前記ダクト本体が設けられた、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のラック。
6. 前記第２前面開口の上部に第３前面開口を有し、この第３前面開口と前記下面開口との間で前記ダクト本体内の空間を仕切り、前記第２仕切板より長い第３導風板と、
   この第３導風板に沿って設けられて、前記第２前面開口より上の第３前面開口に連なる第３流路を形成する第３仕切板とを有し、
   この第３仕切板に対応する位置まで前記ダクト本体の側面板が切り欠かれた、
   請求項２〜５のいずれか一項に記載のラック。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載されたラックの前記ダクト本体の側部にモジュールを設けた電子機器。
8. 前記ダクト本体の両側に、それぞれ複数のモジュールを設けた請求項７に記載の電子機器。

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