JP2020072173A - 電子機器収納ラック用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラック内で発生する音に起因する騒音を低減する。【解決手段】複数の電子機器Ａを収容する電子機器収納ラックＢのラック本体ｂ１に装着され、ラック本体ｂ１内に空気を通過させるようにした電子機器収納ラック用冷却装置において、ラック本体ｂ１の前面側に装着されてラック本体ｂ１内に外気を導入する吸気部１０と、ラック本体ｂ１の後面側に装着されてラック本体ｂ１内の気体を外部へ排出する排気部２０とを備え、吸気部１０から排気部２０へわたる通気経路中に、一方側から流入した空気を他方側へ排出する第一の通気部材１３が設けられ、第一の通気部材１３は、一端部及び他端部を開口した筒状の通気セル１３ａを、通気方向に対する交差方向へ多数並設してなる。【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の電子機器を収納する電子機器収納ラックに装着されて、電子機器収納ラック内の温度上昇を抑制する電子機器収納ラック用冷却装置に関するものである。

従来から、空調設備が整ったデータセンタ内に設置され、規格化されたサーバ装置、ネットワーク装置、ディスク装置などの電子機器を内部に複数載置して集積度を高めた電子機器収納ラックが知られている。典型的には、ＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ：米国電子工業会）規格に適合するようにした多種多様な１９インチラックがある。

例えば、特許文献１に記載の電子機器収納ラックは、ラック本体の前面側に設けられて空調設備により冷却された外気を吸入する第一の側面と、ラック本体の背面側に設けられてラック内の空気を外部へ排出する第二の側面と、これら第一の側面と第二の側面の間で空気を強制輸送するファンと、第一の側面から吸入する空気の温度を検知する第一センサと、第二の側面から排出する空気の温度を検知する第二センサとを備えている。
この電子機器収納ラックによれば、ファンの回転数を第一センサ及び第二センサの感知温度に応じて適宜に制御し、電子機器の熱により熱くなったラック内の空気を、効率的に外部に排出することができる。

特開２０１２−２３０４３８号公報

ところで、上記したように、ラック内の熱を排出するようにした電子機器収納ラックでは、外気を吸入するための吸気口と、ラック内の空気を外部へ排出するための排気口を介して、ラック内の空間とラック外の空間とが連通することになる。
このため、ラック内にて各電子機器から発生する音が、前記吸気口及び前記排気口を通って外部にもれ、騒音となるおそれがある。

このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
複数の電子機器を収容する電子機器収納ラックのラック本体に装着され、前記ラック本体内に空気を通過させるようにした電子機器収納ラック用冷却装置において、前記ラック本体の前面側に装着されて前記ラック本体内に外気を導入する吸気部と、前記ラック本体の後面側に装着されて前記ラック本体内の気体を外部へ排出する排気部とを備え、前記吸気部から前記排気部へわたる通気経路中に、一方側から流入した空気を他方側へ排出する第一の通気部材が設けられ、前記第一の通気部材は、一端部及び他端部を開口した筒状の通気セルを、通気方向に対する交差方向へ多数並設してなることを特徴とする電子機器収納ラック用冷却装置。

本発明は、以上説明したように構成されているので、ラック内を冷却できる上、ラック内で発生する音が外部へもれるのを軽減することができる。

本発明に係る電子機器収納ラック用冷却装置の一例を示す斜視図である。 同電子機器収納ラック用冷却装置の概略構造を示す縦断面図である。 同電子機器収納ラック用冷却装置の概略構造を示す横断面図である。 第一の通気部材と第二の通気部材をそれぞれ示す平面図である。 第一の通気部材と第二の通気部材を重ね合わせた状態を示す平面図である。

本実施の形態では、以下の特徴を開示している。
第１の特徴は、複数の電子機器を収容する電子機器収納ラックのラック本体に装着され、前記ラック本体内に空気を通過させるようにした電子機器収納ラック用冷却装置において、前記ラック本体の前面側に装着されて前記ラック本体内に外気を導入する吸気部と、前記ラック本体の後面側に装着されて前記ラック本体内の気体を外部へ排出する排気部とを備え、前記吸気部から前記排気部へわたる通気経路中に、一方側から流入した空気を他方側へ排出する第一の通気部材が設けられ、前記第一の通気部材は、一端部及び他端部を開口した筒状の通気セルを、通気方向に対する交差方向へ多数並設してなる（図１〜図４参照）。
この構成によれば、第一の通気部材の多数の通気セルによって吸気及び排気のための通気経路を確保することができる上、電子機器等から発生する音を、多数の通気セルにより減衰させることができる。

第２の特徴は、電子機器等から発生する音をより効果的に減数させるために、前記第一の通気部材の一端部又は他端部に、前記通気セルよりも開口面積の小さい通気孔を多数有する板状の第二の通気部材を重ね合わせ、前記通気経路中の空気を、前記通気セルと前記通気孔の両方に通過させるようにした（図２〜図５参照）。

第３の特徴は、電子機器等から発生する音を、より効果的に減衰するために、前記第一の通気部材の前端部と後端部に、それぞれ、前記第二の通気部材を設けた（図２及び図３参照）。

第４の特徴は、電子機器等から発生する音をより効果的に減衰させるために、前記吸気部と前記排気部の各々に、前記第一の通気部材及び前記第二の通気部材を設けた（図２及び図３参照）。

第５の特徴として、電子機器等から発生する音をより効果的に減衰させるために、前記排気部は、前記ラック本体から導入する空気を、上方及び／又は下方へ曲げて排出する排気経路を有する（図２参照）。

第６の特徴は、効果的に外気を導入するとともに外部へもれる音を少なくするために、前記吸気部に、内部へ向かって徐々に開口面積を狭くする吸気口を設けた（図２及び図３参照）。

また、後述する実施態様では、上記構成を具備せずに、以下の構成要件のみを必須とした発明も開示している。
すなわち、この発明は、複数の電子機器を収容する電子機器収納ラックのラック本体に装着され、前記ラック本体内に空気を通過させるようにした電子機器収納ラック用冷却装置において、前記ラック本体の前面側に装着されて前記ラック本体内に外気を導入する吸気部と、前記ラック本体の後面側に装着されて前記ラック本体内の気体を外部へ排出する排気部とを備え、前記吸気部に、内部へ向かって徐々に開口面積を狭くする吸気口を設けた（図２及び図３参照）。
この構成によれば、吸気口が内部へ向かって徐々に開口面積を狭くなっているため、空気抵抗を低減して効果的に外気を導入することができる上、ラック内から吸気口を介して外部へもれる音を少なくすることができる。

＜具体的実施態様＞
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。

電子機器収納ラック用冷却装置１は、複数の電子機器Ａを収容する電子機器収納ラックＢのラック本体ｂ１に装着されて、ラック本体ｂ１内に空気を強制的に通過させる。

電子機器Ａは、例えば、規格化されたサーバ装置、ネットワーク装置、ディスク装置等である。

電子機器収納ラックＢは、前面と後面（背面）に開口部ｂ１１，ｂ１２を有するラック本体ｂ１と、ラック本体ｂ１の前後の開口部ｂ１１，ｂ１２を開閉可能に閉鎖する図示しない前扉及び後扉とを備え、例えば、ＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ：米国電子工業会）規格に適合する１９インチラックを構成する。
なお、図中符号ｂ１３は、ラック本体ｂ１の下端部から下方へ突出して転動する複数のキャスターである。これらキャスターｂ１３は、必要に応じて設けられるものであり、省くことも可能である。

ラック本体ｂ１は、左右側面及び上下面を閉鎖するとともに前後面に開口部ｂ１１，ｂ１２を有する矩形箱状に形成され、内部には、複数の電子機器Ａを止着するための柱状部材及び梁状部材等（図示せず）が複数固定される。
このラック本体ｂ１の左右側面及び上下面等、開口部ｂ１１，ｂ１２以外の面には、発泡合成樹脂板等からなる図示しない吸音材又は遮音材が貼り付けられる。

また、電子機器収納ラック用冷却装置１は、ラック本体ｂ１の前面側に装着されてラック本体ｂ１内に外気を導入する吸気部１０と、同ラック本体ｂ１の後面側（背面側）に装着されてラック本体ｂ１内の気体を外部へ排出する排気部２０とを具備している。
これら吸気部１０と排気部２０は、それぞれ、電子機器収納ラックＢの既存の前扉と後扉（図示せず）を交換するようにして、ラック本体ｂ１に対し扉状に装着される。

吸気部１０は、ラック本体ｂ１の前端側の開口部ｂ１１を覆うようにしてラック本体ｂ１に装着された吸気ケース部１１と、この吸気ケース部１１内へ空気を導入する複数の吸気口１２と、吸気ケース部１１内における通気経路中に設けられた第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４とを具備している。
この吸気部１０は、ラック本体ｂ１との間に蝶番３０を介することで、ラック本体ｂ１に対し開閉回動可能に装着される。閉鎖状態の吸気部１０とラック本体ｂ１の間には、これらの間の隙間を塞ぐようにして、図示しない気密材（例えばゴム等の弾性材料）が設けられる。

吸気ケース部１１は、ラック本体ｂ１の開口部ｂ１１に連通する平面視矩形状の開口部１１ａと吸気口１２とを有する中空箱状の部材であり、単数又は複数の板金材料を組み合わせて構成される。
この吸気ケース部１１の内壁面には、発泡合成樹脂板等からなる図示しない吸音材又は遮音材が貼り付けられている。

また、吸気ケース部１１の前端側は、横断面台形状に形成され（図３参照）、その斜め前方を向く傾斜状の側面に、上下方向へ間隔を置いて複数の吸気口１２が設けられる。
各吸気口１２は、吸気ケース部１１の内部へ向かって徐々に開口面積を狭くする縮小管状（もしくはノズル状）の部材であり、吸気ケース部１１における前記傾斜状の側面に貫通状に装着される。

この吸気ケース部１１において、ラック本体ｂ１内へ望む開口部１１ａには、図示しないブラケット等を介して、第一の通気部材１３及び二つの第二の通気部材１４，１４が装着されている。
二つの第二の通気部材１４，１４は、第一の通気部材１３を通気方向の両側から挟むようにして設けられている。

第一の通気部材１３は、一端部及び他端部を開口した筒状の通気セル１３ａを、通気方向に対する直交方向へ多数並設してなり、通気方向における一方側（図示例によれば前方側）から流入した空気を他方側（後方側）へ排出する。
この第一の通気部材１３の材質は、本実施の形態の好ましい一例によれば、硬質の塩化ビニールフィルムとしているが、他の合成樹脂材料とすることも可能である。

各通気セル１３ａは、図示する好ましい一例によれば、正六角形筒状に形成される。隣接する二つの通気セル１３ａ，１３ａは、これらの間に位置する壁部を共用している。そして、これら多数の通気セル１３ａは、図４（ａ）に示すハニカム状に配設される。

第二の通気部材１４は、第一の通気部材１３よりも通気方向の厚み寸法が小さい略板状の部材であり、所定間隔を置いた多数の通気孔１４ａを有する。
各通気孔１４ａは、通気セル１３ａよりも開口面積の小さい円形状の貫通孔である。
この通気孔１４ａは、通気セル１３ａのピッチよりも小さいピッチにて、多数配設されている。図４（ｂ）に示す一例によれば、多数の通気孔１４ａは、角度６０°の千鳥状に配設される。

吸気部１０において、前側の第二の通気部材１４は、第一の通気部材１３における全ての通気セル１３ａの開口端部を覆うようにして、第一の通気部材１３の前端部に重ね合わせられる（図４〜図５参照）。そして、同様にして、後側の第二の通気部材１４も、第一の通気部材１３における全ての通気セル１３ａの開口端部を覆うようにして、第一の通気部材１３の後端部に重ね合わせられる。

したがって、これら第一の通気部材１３と第二の通気部材１４とは、図５に示すように重なり合い、各通気セル１３ａの一端部の他端部には、第二の通気部材１４の通気孔１４ａと、第二の通気部材１４における隣接する通気孔１４ａ，１４ａ間の壁面が位置する。そして、吸気部１０から排気部２０へ向かう通気路中の空気が、通気セル１３ａと通気孔１４ａの両方を通過するようにしている。

また、排気部２０は、ラック本体ｂ１の後端側の開口部ｂ１２を覆うようにしてラック本体ｂ１に装着された排気ケース部２１と、ラック本体ｂ１内から排気ケース部２１内へ空気を強制的に吸入する複数の送風機２２と、送風機２２から送出される空気の通気経路中に設けられた第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４とを具備している（図２及び図３参照）。
この排気部２０は、ラック本体ｂ１との間に蝶番３０を介することで、ラック本体ｂ１に対し開閉回動可能に装着される（図３参照）。閉鎖状態の排気部２０とラック本体ｂ１の間には、これらの間の隙間を塞ぐようにして、図示しない気密材（例えばゴム等の弾性材料）が設けられる。

排気ケース部２１は、ラック本体ｂ１側の壁面に、送風機２２の吸込口に連通する複数の開口部２１ａを有するとともに、上面と下面にそれぞれ排気口２１ｂ，２１ｂを有する中空箱状の部材であり、単数又は複数の板金材料を組み合わせて構成される。
この排気ケース部２１の内壁面には、発泡合成樹脂板等からなる図示しない吸音材又は遮音材が貼り付けられている。

送風機２２は、吸い込んだ空気を吐出するようにしたファン（例えば、電動の遠心ファン）であり、図示例によれば、ラック本体ｂ１側から導入される空気を、前面の吸込口２２ａにより吸い込んで、両側面の開口部２２ｂから側方へ吐出する。
この送風機２２の回転数は、通気経路中の温度や圧力を感知する図示しない温度センサや圧力センサからの出力信号や、図示しない操作回路による操作信号等に応じて適宜に制御される。

排気部２０内には、送風機２２から吐出される空気を、排気ケース部２１の内壁面に沿って上方と下方へ曲げて、それぞれ、第二の通気部材１４及び第一の通気部材１３に通過させた後に、上下の排気口２１ｂから外部へ排出する排気経路が形成される。

排気部２０の上端側と下端側の各々において、排気ケース部２１内の排気口２１ｂ寄りには、第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４が装着されている。
詳細に説明すれば、排気口２１ｂの内縁に沿って第一の通気部材１３が固定され、この第一の通気部材１３の上流側の端面に、第二の通気部材１４が重ね合せられ固定されている。

次に、上記構成の電子機器収納ラック用冷却装置１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
電子機器収納ラックＢの既存の前扉及び後扉（図示せず）が外されて、その代わりに吸気ケース部１１及び第一の通気部材１３が装着され、ラック本体ｂ１内には複数の電子機器Ａが上下方向に適宜間隔を置いて装着される。

この装着状態において、複数の送風機２２が通電されると、吸気部１０の吸気口１２から排気部２０の排気口２１ｂへわたって強制的に空気が流れる。
詳細に説明すれば、各吸気口１２に吸い込まれる空気は、吸気ケース部１１内の第一の通気部材１３及び両側の第二の通気部材１４，１４を通過し、上下に隣接する電子機器Ａ，Ａの空間や、各電子機器Ａとラック本体ｂ１内壁面との間の空間を通過し、この過程で電子機器Ａの熱を吸収する。
このようにして、熱を吸収した空気は、各送風機２２の吸込口２２ａに吸い込まれて、各送風機２２から側方へ吐出され、さらに、排気ケース部２１の内壁面によって上方と下方へ分岐して曲げられた後、上方と下方の各々にて、第二の通気部材１４及び第一の通気部材１３を通過して外部へ排出される。したがって、各電子機器Ａの温度上昇が抑制される。

このような吸気及び排気中、ラック本体ｂ１内で発生する音（主に、各電子機器Ａのファン音）は、吸気部１０及び排気部２０で減衰する。

詳細に説明すれば、吸気部１０側において、第一の通気部材１３及びその両側の第二の通気部材１４を通過する音は、多数の通気セル１３ａの内面や第二の通気部材１４の内面に吸収される作用や、各通気セル１３ａの作用等により、減衰する。
そして、前記のように減衰された音は、吸気ケース部１１内面の図示しない吸音材に吸音されたり、回り込みしたりすることで、更に減衰され、この後、各吸気口１２から外部へ漏れようとするが、各吸気口１２の内部側が外部側よりも小径であるため、その音の漏れが低減される。

また、排気部２０側においては、電子機器Ａを音源とした音は、送風機２２内を通過して側方及び上方向および下方向へ回り込む経路をとるため、その経路中に、送風機２２内や排気ケース部２１内の吸音材（図示せず）に吸音されて減衰する。
このように減衰され上方と下方へ向かう音は、それぞれ、第二の通気部材１４を通過する際に、各通気孔１４ａ周囲の壁面に吸収され、さらに、第一の通気部材１３を通過する際に各通気セル１３ａの内壁面に吸収されて、さらに減衰する。
そして、排気部２０から漏れる音は、上方と下方へ向けられるため、例えば、電子機器収納ラックＢが設置される部屋の天井や床に吸収されて更に減衰し、周囲への騒音の拡散を低減することができる。

また、多数の通気セル１３ａは、通気経路中の空気を整流化する作用もあり、この整流作用によっても、通気音を含む騒音を低減する。
また、各送風機２２は、その回転数を適宜に調整することができ、この調整によっても、通気音や回転音等を低減することができる。

よって、上記構成の電子機器収納ラック用冷却装置１によれば、ラック本体ｂ１内の電子機器Ａの温度上昇を抑制することができる上、ラック本体ｂ１内で発生して外部へ漏れる騒音を、効果的に低減することができる。

なお、上記実施の形態によれば、特に好ましい一例として、吸気部１０と排気部２０の双方に第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４を配設したが、他例としては、その一方のみに第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４を設けた態様や、一方に第一の通気部材１３のみを設け他方に第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４を設けた態様、双方に第一の通気部材１３のみを設けた態様等とすることも可能である。

また、上記実施の形態によれば、第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４を、吸気ケース部１１内の下流側と、排気ケース部２１内の下流側に配設したが、第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４は、吸気部１０から排気部２０へわたる通気経路中に設けることが可能である。すなわち、他例としては、第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４を、吸気部１０又は排気部２０の上流側に設けた態様や、第一の通気部材１３及び第二の通気部材１４を、ラック本体ｂ１内に設けた態様とすることも可能である。

また、上記実施の形態によれば、吸気部１０において第一の通気部材１３の流通方向の両側に第二の通気部材１４を設け、排気部２０においては第一の通気部材１３の流通方向の片側のみに第二の通気部材１４を設けたが、他例としては、吸気部１０において第一の通気部材１３の流通方向の片側のみに第二の通気部材１４を設けた態様や、排気部２０において第一の通気部材１３の流通方向の両側に第二の通気部材１４を設けた態様等とすることも可能である。

また、上記実施の形態によれば、排気部２０において上部側と下部側の双方に、排気口２１ｂを設けたが、他例としては、その一方のみに排気口２１ｂを設けて、他方を閉鎖した態様とすることも可能である。

また、上記実施の形態によれば、好ましい一形態として排気部２０内に送風機２２を設けたが、他例としては、吸気部１０内に送風機を設けた態様や、電子機器Ａの送風機を利用することで送風機２２を省いた態様等とすることも可能である。

また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。

１：電子機器収納ラック用冷却装置
１０：吸気部
１１：吸気ケース部
１２：吸気口
１３：第一の通気部材
１３ａ：通気セル
１４：第二の通気部材
１４ａ：通気孔
２０：排気部
２１：排気ケース部
２１ｂ：排気口
２２：送風機
２２ａ：吸込口
Ａ：電子機器
Ｂ：電子機器収納ラック
ｂ１：ラック本体

Claims (6)

1. 複数の電子機器を収容する電子機器収納ラックのラック本体に装着され、前記ラック本体内に空気を通過させるようにした電子機器収納ラック用冷却装置において、
   前記ラック本体の前面側に装着されて前記ラック本体内に外気を導入する吸気部と、前記ラック本体の後面側に装着されて前記ラック本体内の気体を外部へ排出する排気部とを備え、
   前記吸気部から前記排気部へわたる通気経路中に、一方側から流入した空気を他方側へ排出する第一の通気部材が設けられ、
   前記第一の通気部材は、一端部及び他端部を開口した筒状の通気セルを、通気方向に対する交差方向へ多数並設してなることを特徴とする電子機器収納ラック用冷却装置。
2. 前記第一の通気部材の一端部又は他端部に、前記通気セルよりも開口面積の小さい通気孔を多数有する板状の第二の通気部材を重ね合わせ、前記通気経路中の空気を、前記通気セルと前記通気孔の両方に通過させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子機器収納ラック用冷却装置。
3. 前記第一の通気部材の前端部と後端部に、それぞれ、前記第二の通気部材を設けたことを特徴とする請求項２記載の電子機器収納ラック用冷却装置。
   
4. 前記吸気部と前記排気部の各々に、前記第一の通気部材及び前記第二の通気部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の電子機器収納ラック用冷却装置。
5. 前記排気部は、前記ラック本体から導入する空気を、上方及び／又は下方へ曲げて排出する排気経路を有することを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載の電子機器収納ラック用冷却装置。
6. 前記吸気部に、内部へ向かって徐々に開口面積を狭くする吸気口を設けたことを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載の電子機器収納ラック用冷却装置。

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