JP3820176B2 - Individual distributed cooling system for computers using thermoelectric elements - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に床下通風路を有する2重床構造(フリーアクセス床)を有する通信機械室、電気室、コンピュータビル及びデータセンターにおける通信機械、コンピュータ、サーバーなど(以下、コンピュータと称する)の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多数のコンピュータを配置した通信機械室、電気室、コンピュータビル及びデータセンター等では、コンピュータを正常に連続稼動させるために、発熱する室内のコンピュータを冷却する必要がある。一般的に、通信機械室等ではケーブル類を敷設するために2重床構造のフリーアクセス床を採用する場合が多く、このフリーアクセス床の床下空間を冷風供給路として利用した床吹出し空調機で、コンピュータの冷却を行なうことも多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来型の床吹出し空調機は機械的な運動部分を多数有するため、必然的に空調機自体の故障率は高くなる。そのため、日常的にコンピュータの冷却を行う場合には、信頼性を高めるために空調機の保守や、予備の床吹出し空調機の確保が必要となり、コスト高となる。
【0004】
また、床吹出し空調機の能力は、床吹出し空調機からコンピュータに到達するまでの冷風の圧力損失および温度上昇によるロスを見込んで決定される。このため、かかるロスを考慮する場合には、過剰な能力の床吹出し空調機を導入しなければならず、この点でも改善の余地があった。
【0005】
さらに、床吹出し空調機を夜間に運転する場合には、振動・騒音の問題が生じる場合もある。
【0006】
本発明は上記従来技術の課題を解消するためにされたものであり、空調機から遠方に配置されたコンピュータまでの経路で発生する冷風の圧力損失および温度上昇のロスを著しく軽減し、かつ冷却装置自体の構成を簡素化することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は内部に床下通風路1aを有する2重床構造1上に立設されるコンピュータの個別分散型冷却装置であって、前記床下通風路1aと連通した排気用通風路2aが内部に形成された冷却装置本体2が、コンピュータ3と一定間隔をおいて前記2重床構造1上に立設され、前記冷却装置本体2と前記コンピュータ3との間の上部床1bには送風口4が開口されており、前記コンピュータ3と対向する前記送風冷却装置本体2の壁面は、前記コンピュータとの対向面を冷却面5aとした平板状の熱電冷却素子5が設けられていることを特徴とする。
【0008】
ここで本発明では、冷却装置本体2とコンピュータ3との間に開口された送風口4に送風ファン7を設けてもよく、また冷却装置本体2の排気用通風路2a内に送風ファン6を設けてもよい。
【0009】
さらに本発明では、冷却装置本体2の内部に形成された排気用通風路2aの排気口に排気用ダクト8を接続するように構成してもよく、冷却装置本体2の下側に、2重床構造1の床下通風路1a内に張り出すような整流板9を設けるようにしてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図1および図2は、本発明の第1実施形態を示した図である。
【0011】
第1実施形態の装置は、内部に床下通風路1aを有する2重床構造1(フリーアクセス床)上に立設されるものであり、熱電冷却素子5を備えた冷却装置本体2と、冷却装置本体2の排気用通風路2a内に設けられた排気用ファン6と、冷却装置本体の外側に設けられた送風用ファン7とから構成される。
【0012】
図2に示すように、冷却装置本体2は横断面が長方形の筒体が床面に対して垂直に直立した形状に成形されている。冷却装置本体2の内部には、横断面形状が冷却装置本体の横断面よりやや小さい相似形の長方形をした排気用通風路2aが、冷却装置本体2の上下に縦通するように形成されている。この排気用通風路2a内には冷却装置本体2の上部開口に向かって送風する排気用ファン6が設けられている。そして、冷却装置本体2の排気用通風路2aの四方を囲む隔壁の少なくとも一面には、平板状の熱電冷却素子5が内蔵されている。
【0013】
ここで、本発明の装置で用いられる平板状の熱電冷却素子5には、P形半導体およびN形半導体の一端を接合した接合対(ペルチェモジュール)が用いられる。この熱電冷却素子5はペルチェ効果を利用して、直流電流を流すことで一方の面を冷却し、他方の面(一方の面の背面)を加熱するという性質を有する。本発明の装置では、冷却装置本体2の外側に冷却面5aが形成され、この冷却面5aの背面となる排気用通風路2a側に排熱面5bが形成される。なお、熱電冷却素子5の温度は、電圧・電流の大きさを変えることで容易に調節できる。
【0014】
また、冷却装置本体2外側に位置する冷却面5aの下縁部には、送風用ファン7が冷却装置本体2に対して垂直に突設されている。送風用ファン7は、フリーアクセス床1に開口された送風口4から、冷却対象のコンピュータ3と冷却装置本体2外側の冷却面5aとの間に送風するために設けられるものである。なお、送風用ファン7の取り付け位置は冷却面5aの下縁部のみに限定されるものではなく、冷却面5aの中間部に垂直に突設してもよい[図示を省略する]。
【0015】
本発明装置を設置するフリーアクセス床1の上部床1bには、冷却対象となるコンピュータ3が設置され、コンピュータ3の横には、冷却装置本体2および送風口4の面積分の開口が上部床1bに設けられている。冷却装置本体2とコンピュータ3との間に送風口4を設けるために、冷却装置本体2はコンピュータ3から一定間隔をおいて上部床1bの開口に嵌合配置される。冷却装置本体2は、外側に形成された冷却面5aが送風口4を隔ててコンピュータ3に対向する状態で立設されている。
【0016】
第1実施形態の装置は前記のように構成され、以下その作用を説明する。第1実施形態では、床下通風路1aを通過する空気のうち、送風口4からフリーアクセス床1の上に吹出す空気は冷却装置本体2側の熱電冷却素子5で冷却され、発熱するコンピュータ3から熱を奪って、その後図示しない換気口から室外に排気される。
【0017】
一方、床下通風路1aを通過する空気のうち、床下通風路1aと連通した冷却装置本体2の排気用通風路2aに流入する空気は、排気用通風路2aに面した熱電冷却素子5の排熱面5bから熱を奪って、冷却装置本体2の上部開口(排気用通風路2aの排気口)から室内に放出される。そして図示しない換気口から室外に排気される。
【0018】
すなわち、本発明は冷却対象となるコンピュータ3の間近に冷却装置本体2を設置する、いわゆる個別分散型の冷却装置である。したがって、従来型の床吹出し空調機では、遠方にあるコンピュータまでの経路において冷風の圧力損失および温度上昇のロスが発生するが、本発明装置ではこのようなロスは著しく軽減する。しかも従来型の床吹出し空調機等と比べて、本発明装置の構成は機械的な運動部分も少なく簡易なため振動・騒音も少なく、保守が容易で信頼性も高い。
【0019】
図3および図4は、本発明の第2実施形態を示した図である。第2実施形態は床下通風路1a内から冷却装置本体2内の排気用通風路2に送風して熱電冷却素子2の排熱を行なう点で第1実施形態と共通するが、送風口4から床下通風路1a内に送風する構成である点で第1実施形態と相違する。なお、第2実施形態において第1実施形態と同一の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
【0020】
第2実施形態では、冷却装置本体2の上部開口に室外と連結した排気用ダクト8が接続されている。また第2実施形態では冷却装置本体2の幅とほぼ等しい2枚の整流板9が、床下通風路1a内に張り出すようにして冷却装置本体2下側に設けられている。2枚の整流板9は、冷却装置本体2の送風口4に面した隔壁に沿って、下部開口(排気用通風路の吸気口)側と送風口側に下向きで広がる逆V字状となるように取り付けられている。
【0021】
第2実施形態の装置は前記のように構成され、以下その作用を説明する。第2実施形態では、床下通風路1aを通過する空気は、下端が下部開口側に向けて傾斜する整流板9にガイドされて、床下通風路1aと連通した排気用通風路2aに流入する。排気用通風路2aに流入した空気は、熱電冷却素子5の排熱面5bから熱を奪って、室外と連結した排気用ダクト8から排気される。
【0022】
一方、室内空気は、送風用ファン7により上部床1bに開口された送風口4から床下通風路1aに流入する。このとき、コンピュータ3と冷却装置本体2の間を通過する室内空気は、冷却装置本体2側の熱電冷却素子5で冷却され、発熱するコンピュータ3から熱を奪って冷却する。なお、送風口4から床下通風路1aに流入する空気は、下端が送風口側に向けて傾斜する整流板9にガイドされ、排気用通風路2aに流入しないようになっている。
【0023】
以上、実施形態に基づいて本発明の装置を説明してきたが、本発明装置の構成は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、冷却装置本体の排気用通風路を囲む隔壁の2面以上に熱電冷却素子を内蔵させて、本発明装置1台について複数基のコンピュータを冷却するようにしてもよい。また、床下通風路の入口などにファンを設置して、冷却装置本体には個別にファンを設けない構成としてもよい。
【0024】
【発明の効果】
本発明は冷却対象となるコンピュータの間近に冷却装置本体を設置するため、、従来型の床吹出し空調機で発生した床下通風路内での冷風の圧力損失および温度上昇のロスが著しく軽減する。したがって、コンピュータの冷却に要する電力等のコストが低減できる。
【0025】
また本発明は、熱電冷却素子を用いてコンピュータを冷却するため、従来型の床吹出し空調機等と比べて機械的な運動部分が少なく構成も簡易である。したがって、運転時における振動・騒音も少なく、装置の保守が容易で信頼性も高い。
【0026】
さらに本発明で用いられる熱電冷却素子は、電圧・電流の量を変えることで温度を容易に調節できるので、温度応答性が良好である。さらに、触媒としてフロンガスを使用しないため、フロンガスのガス漏れによる地球環境への負荷が生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1実施形態の概要斜視図であり、(b)は(a)の縦断面図である。
【図2】(a)は第1実施形態における冷却装置本体の斜視図であり、(b)は(a)の平面図である。
【図3】(a)は本発明の第2実施形態の概要斜視図であり、(b)は(a)の縦断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態における冷却装置本体の斜視図である。
【符号の説明】
1 2重床構造(フリーアクセス床)
1a 床下通風路
1b 上部床
1c スラブ床
2 冷却装置本体
2a 排気用通風路
3 コンピュータ
4 送風口
5 熱電冷却素子
5a 冷却面
5b 排熱面
6 排気用ファン
7 送風用ファン
8 排気用ダクト
9 整流板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication machine room, an electric room, a computer building and a data center having a double floor structure (free access floor) having an underfloor air passage inside, a computer, a server, etc. (hereinafter referred to as a computer). The present invention relates to a cooling device.
[0002]
[Prior art]
In a communication machine room, an electrical room, a computer building, a data center, and the like in which a large number of computers are arranged, it is necessary to cool a computer in a room that generates heat in order to normally operate the computer continuously. In general, in communication equipment rooms, etc., a double floor free access floor is often used for laying cables, and this floor access air conditioner uses the space under the free access floor as a cold air supply channel. Often, the computer is cooled.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since such a conventional floor blowing air conditioner has many mechanical motion parts, the failure rate of the air conditioner itself inevitably increases. Therefore, when the computer is cooled on a daily basis, it is necessary to maintain the air conditioner and to secure a spare floor blowing air conditioner in order to increase the reliability, resulting in an increase in cost.
[0004]
Further, the capacity of the floor blowing air conditioner is determined in consideration of the pressure loss of cold air and the loss due to temperature rise from the floor blowing air conditioner to the computer. For this reason, when considering such a loss, a floor blowing air conditioner having an excessive capacity has to be introduced, and there is room for improvement in this respect as well.
[0005]
Furthermore, when the floor blowing air conditioner is operated at night, vibration and noise problems may occur.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, remarkably reduce the pressure loss of the cold air and the loss of temperature rise generated in the path from the air conditioner to the computer located far away, and cooling. The object is to simplify the configuration of the device itself.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an individual distributed cooling device for a computer installed on a double floor structure 1 having an
[0008]
Here, in this invention, you may provide the
[0009]
Furthermore, in the present invention, the
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are views showing a first embodiment of the present invention.
[0011]
The apparatus of the first embodiment is erected on a double floor structure 1 (free access floor) having an
[0012]
As shown in FIG. 2, the cooling device
[0013]
Here, the flat
[0014]
A
[0015]
A
[0016]
The apparatus of the first embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. In the first embodiment, among the air passing through the
[0017]
On the other hand, of the air passing through the
[0018]
That is, the present invention is a so-called individual dispersion type cooling device in which the cooling device
[0019]
3 and 4 are views showing a second embodiment of the present invention. Although the second embodiment is common to the first embodiment in that air is exhausted from the
[0020]
In the second embodiment, an
[0021]
The apparatus of 2nd Embodiment is comprised as mentioned above, and demonstrates the effect | action below. In the second embodiment, the air passing through the
[0022]
On the other hand, room air flows into the
[0023]
The apparatus of the present invention has been described above based on the embodiment. However, the configuration of the apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a plurality of computers may be cooled for one apparatus of the present invention by incorporating thermoelectric cooling elements on two or more surfaces of the partition wall surrounding the exhaust ventilation path of the cooling apparatus body. Moreover, it is good also as a structure which installs a fan in the entrance of an underfloor ventilation path, etc., and does not provide a fan separately in a cooling device main body.
[0024]
【The invention's effect】
In the present invention, since the cooling device main body is installed in the vicinity of the computer to be cooled, the pressure loss and the temperature rise loss of the cold air in the underfloor air passage generated by the conventional floor blowing air conditioner are remarkably reduced. Therefore, costs such as power required for cooling the computer can be reduced.
[0025]
In addition, since the present invention cools a computer using a thermoelectric cooling element, it has fewer mechanical moving parts than a conventional floor blow-out air conditioner or the like, and has a simple configuration. Therefore, there is little vibration and noise during operation, and maintenance of the apparatus is easy and reliability is high.
[0026]
Furthermore, the thermoelectric cooling element used in the present invention has good temperature responsiveness because the temperature can be easily adjusted by changing the amount of voltage and current. Furthermore, since no chlorofluorocarbon gas is used as a catalyst, there is no load on the global environment due to chlorofluorocarbon gas leakage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic perspective view of a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of FIG.
2A is a perspective view of a cooling device main body according to the first embodiment, and FIG. 2B is a plan view of FIG.
3A is a schematic perspective view of a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a cooling device main body according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Double floor structure (free access floor)
1a
Claims (5)
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2002
- 2002-04-01 JP JP2002098210A patent/JP3820176B2/en not_active Expired - Lifetime
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