JP4940096B2 - 電子機器冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を冷却する電子機器冷却システムに関する。

一般に、電子機器が収納されるためのキャビネットの空気出口側に空気−水熱交換器を配置し、この電子機器に付設したファンで送風される空気を上記空気−水熱交換器で冷却して室内に戻す電子機器冷却システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の電子機器冷却システムはコンピュータルームに設置され、コンピュータルームに設置されるサーバやネットワーク機器を冷却する。
米国特許出願公開第２００６／０２３２９４５号明細書

ところで、キャビネット内には複数台の電子機器が段積みで収納されており、これら電子機器から上記ファンで空気−水熱交換器に送風される空気温度（熱負荷）は、これら電子機器の稼動状態によって異なっている。このため、例えば、熱負荷が大きいエリアを重点的に冷却し、逆に熱負荷の小さいエリアはあまり冷却しないといったように冷却に軽重を付け、段積みされた電子機器を効果的に冷却することが望ましい。
しかしながら、従来のものでは、空気−水熱交換器には、熱負荷の大小にかかわらず、常時、一定温度に冷却されたチラー水が当該空気−水熱交換器の全域を循環しているため、段積みされた電子機器を効果的に冷却することはできなかった。さらに、常時、一定温度に冷却されたチラー水を空気−水熱交換器に循環させていたため、エネルギ消費量が大きくなるといった問題があった。
そこで、本発明の目的は、キャビネット内に段積みで収納された電子機器を効果的に冷却するとともに、冷却時のエネルギ消費量の低減化を図った電子機器冷却システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ファン付きの複数の電子機器を段積みで収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、該リアドアには冷凍サイクルを構成する蒸発器を該リアドアの略全域に備え、前記蒸発器は、前記キャビネットに予め設けられた棚部を境に複数の蒸発部に分割され、各蒸発部に冷媒を選択的に流通可能に形成するとともに、各蒸発部につながる冷媒管及び複数の蒸発部に夫々設けられる膨張弁を前記リアドアのヒンジ側にまとめて配置し、前記膨張弁制御用の電装箱を前記リアドアの下方域に配置し、前記ファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却して室内に戻すことを特徴とする。

この構成によれば、ファン付きの複数の電子機器を段積みで収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、該リアドアには冷凍サイクルを構成する蒸発器であって、複数の蒸発部に分割され、各蒸発部に冷媒を選択的に流通可能に形成された蒸発器を備えたため、例えば、熱負荷の大きいエリアに相当する蒸発部に流れる冷媒量を多くし、熱負荷の小さいエリアに相当する蒸発部に流れる冷媒量を少なくすることができ、キャビネット内に段積みで収納された電子機器を効果的に冷却することができる。さらに、各蒸発部に冷媒を選択的に流通させることにより、例えば、熱負荷の小さいエリアに相当する蒸発部に流れる冷媒量を少なくすることができるため、蒸発器全体の冷媒循環量を低減することができ、ひいては消費エネルギの低減化を図ることができる。

また、前記蒸発部を上下に分割した構成としても良い。また、前記棚部を境に分割された蒸発部は、更に複数に分割されている構成としても良い。

本発明によれば、ファン付きの複数の電子機器を収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、該リアドアには冷凍サイクルを構成する蒸発器と、膨張弁と、該膨張弁制御用の電装箱とを一体に備え、前記ファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却して室内に戻す構成としたため、キャビネット内に段積みで収納された電子機器を効果的に冷却するとともに、冷却時のエネルギ消費量の低減化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。
この電子機器冷却システム１は、コンピュータルーム２に配設される複数の電子機器３（図２参照）を冷却するシステムである。このコンピュータルーム２は、二重床に構成され、この二重床の上にサーバラック１０が床置きされる。

図２はサーバラック１０を示す図である。サーバラック１０は、前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、このキャビネット１１内に複数の電子機器３がその背面をキャビネット１１後面に向けて上下に段積み配置される。また、このキャビネット１１後面には、後面開口６５を閉塞自在に開閉する片開きのリアドア１２が設けられ、このリアドア１２は、通気自在に構成されると共に、その内部に電子機器冷却ユニット２０が構成される。また、サーバラック１０の底にはキャスタ１３が設けられ、サーバラック１０を容易に移動可能にしている。

上記電子機器３は、サーバやネットワーク機器であり、一般に、この種の電子機器は冷却用のファン４を付設したファン付き電子機器であり、機器内の温度が所定温度を超えるとファン４を駆動し、機器内に外気を導入して機器背面から排出する強制空冷機能を備えている。このため、電子機器３をその背面をキャビネット１１背面に向けて配置することで、図２に冷却風の流れを破線矢印で示すように、電子機器３に付設したファン４により室内空気がキャビネット前面開口から吸い込まれ、電子機器３を冷却してリアドア１２を通過して室内に戻る。また、このリアドア１２を開けることによって、キャビネット１１内の電子機器３へのアクセスが容易になる。

電子機器冷却ユニット２０は、サーバラック１０のリアドア１２と一体に構成され、複数（本例では３台）のサーバラック１０に設けられた電子機器冷却ユニット２０が、一台の熱源機３０（図１参照）から延びるメイン冷媒配管３１（図１参照）に並列に接続される。すなわち、この複数（３台）の電子機器冷却ユニット２０と、これら電子機器冷却ユニット２０が配管接続される熱源機３０とによって電子機器冷却装置４０が構成される。なお、図１に示す例では、コンピュータルーム２に１２台のサーバラック１０を配置し、３台のサーバラック１０内の電子機器冷却ユニット２０を一台の熱源機３０に各々接続した一系統の電子機器冷却装置４０を４系統配設した場合を示している。

電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０と配管接続されることによって冷凍サイクルを行う冷凍回路を構成するユニットであり、図２に示すように、蒸発器２１を備え、電子機器３から排出された空気がリアドア１２内の蒸発器２１を流通した際に、蒸発器２１によってこの空気を冷却して室内に戻す。この蒸発器２１は、リアドア１２の略全面に上下に渡って延在し、複数（本実施形態では２つ）に分割されている。具体的には、蒸発器２１は、上下略中間部を境に上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とに分割され、キャビネット１１上半分の電子機器３の冷却を上側蒸発部２２が受け持ち、下半分の電子機器３の冷却を下側蒸発部２３が受け持つように構成される。
本構成では、電子機器冷却ユニット２０の蒸発器２１には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から冷媒の漏れが生じたとしても、この冷媒は即座に蒸発し、電子機器３のショートもしくは漏電といった損傷を防止することができる。

図３は電子機器冷却装置４０の回路構成を示す図である。この図に示すように、電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１を構成するメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに対し、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して並列に接続される。フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、柔軟性及び冷媒不透過性を有するフレキシブルチューブが適用され、フレキシブル液管２５は比較的小径のチューブが適用され、フレキシブルガス管２６は比較的大径のチューブが適用される。

熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂにフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６の一端がそれぞれ接続される。フレキシブル液管２５の他端は、電子機器冷却ユニット２０の液管接続部ＰＩＮに接続される。この液管接続部ＰＩＮから延びる冷媒配管（液管）２７は２つに分岐し、一方の液分岐管２７Ａは膨張弁２８Ａを介して上側蒸発部２２の入口に接続され、他方の液分岐管２７Ｂは膨張弁２８Ｂを介して下側蒸発部２３の入口に接続される。
各蒸発部２２、２３の出口は１本の合流冷媒配管（ガス管）２９に配管接続され、この合流冷媒配管２９の端部に設けたガス管接続部ＰＯＵＴにフレキシブルガス管２６が接続される。これによって、電子機器冷却ユニット２０内の各蒸発部２２、２３に冷媒を選択的に流通可能に冷媒配管が接続される。
このように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して電子機器冷却ユニット２０の蒸発器２１を接続したため、この蒸発器２１が内蔵されるリアドア１２を開閉した際に上記フレキシブル配管２５、２６が撓んでリアドア１２の開閉を妨げない。また、これら配管を接続したままでもサーバラック１０の位置の微調整が可能である。

ここで、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂは、図１に示すように、コンピュータルーム２の上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回され、このメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂにつながるフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、上床２Ａの開口穴２Ｃ（図２参照）を通ってリアドア１２内の蒸発器２１につながる。このため、図２に示すように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６が蒸発器２１から下方に延びた後に床下空間内で緩やかに曲がるように引き回され、これらフレキシブル配管２５、２６の長さに余裕を持たせておくことによってリアドア１２開閉時にフレキシブル配管２５、２６だけがリアドア１２の動きに合わせて移動する。従って、リアドア１２開閉時に他の配管に力が作用することがなく、他の配管、例えば、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに鋼管を適用することが可能である。

この電子機器冷却ユニット２０には、蒸発器２１の下方に電装ユニット（電装箱）５１と、この電装ユニット５１につながるリモートコントローラ５２が設けられている。この電装ユニット５１は、上側蒸発部２２の入口冷媒温度Ｌ１及び出口冷媒温度Ｇ１と、下側蒸発部２３の入口冷媒温度Ｌ２及び出口冷媒温度Ｇ２とを、４つの温度センサ（冷媒温度検出手段）２９Ａ〜２９Ｄを介して各々検出し、各蒸発部２２、２３の出入り口温度差（Ｌ１−Ｇ１、Ｌ２−Ｇ２）に基づいて適正な過熱度になるように各々の膨張弁２８Ａ、２８Ｂの制御を行うと共に、熱源機３０と通信する機能を備えている。

本構成では、電装ユニット５１が膨張弁２８Ａ，２８Ｂの開度を制御することにより、上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３に冷媒を選択的に流通させることができる。このため、例えば、キャビネット１１の略中央よりも下方に電子機器３が段積みされている場合には、電装ユニット５１は、電子機器３が収納されている下方に対応する下側蒸発部２３に冷媒を流すとともに、膨張弁２８Ａを閉じて上側蒸発部２２に冷媒を流さないようにすることもできる。これによれば、電子機器３が収納されていないキャビネット１１の上方空間を無駄に冷却することが防止され、消費エネルギの低減化を図ることができる。
また、キャビネット１１の上方に配置された電子機器３のファン４から送風される空気温度（排気温度）が高く、当該キャビネット１１の下方に配置された電子機器３から排出される排気温度が低い場合には、上側蒸発部２２の出口冷媒温度Ｇ１が下側蒸発部２３の出口冷媒温度Ｇ２に比べて高くなる。このため、電装ユニット５１は、膨張弁２８Ａを膨張弁２８Ｂよりも開度を大きく制御して、各蒸発部２２、２３の出入り口温度差が適正な過熱度に調整する。これによれば、上側蒸発部２２に対応する熱負荷の大きいエリアＡ（図２）を下側蒸発部２３に対応する熱負荷の小さいエリアＢ（図２）に比べて重点的に冷却することができるため、キャビネット１１内に段積みされた電子機器３を効果的に冷却することができる。

リモートコントローラ５２は、コンピュータルーム２のサーバラック１０の側面或いは背面などに配置され、リアドア１２内の電装ユニット５１に有線或いは無線で接続される。このリモートコントローラ５２には、図示は省略するが、室内温度センサ、操作ボタン、表示部、ブザー（報音部）などが設けられ、このリモートコントローラの操作に従って、電子機器冷却装置４０の運転開始／停止、設定温度Ｔ０の変更、各種エラーメッセージの報知（表示及びブザー音出力）などが行われる。ここで、設定温度Ｔ０は、電子機器冷却ユニット２０の目標温度であり、通常、コンピュータルーム２の室内目標温度が設定される。そして、この電子機器冷却装置４０においては、キャビネット１１の前面側開口から入る空気、或いは、蒸発器２１を通過した空気の温度が、該設定温度Ｔ０になるように各部の制御が実行される。

熱源機３０は、室外に設置され、概略的には、冷媒を圧縮する圧縮機３２、オイルセパレータ３３、四方弁３４、熱源側熱交換器（凝縮器）３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７の順に配管接続され、このレシーバタンク３７にメイン液管３１Ａが接続されると共に、圧縮機３２入口につながる低圧側配管４１にアキュムレータ３８を介してメインガス管３１Ｂが接続される。
圧縮機３２は、定速運転用のＡＣ圧縮機（能力一定型の圧縮機）３２Ａと、周波数可変運転用のインバータ圧縮機（能力可変型の圧縮機）３２Ｂとを有し、これらは並列に接続され、冷却の負荷に応じてこれら圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオンオフ制御及び圧縮機３２Ｂの運転周波数を可変制御することによって熱源機３０全体の冷却能力が可能に構成される。

より具体的に説明すると、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には、逆止弁４２Ａ、４２Ｂが各々設けられ、各逆止弁４２Ａ、４２Ｂの下流で合流する高圧側配管４２にオイルセパレータ３３、逆止弁４３、四方弁３４、熱源側熱交換器３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７が順に接続される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側につながる低圧側配管４１は、アキュムレータ３８の下流でつながり、このアキュムレータ３８の上流で四方弁３４につながり、この四方弁３４を介してメインガス管３１Ｂにつながる。なお、この四方弁３４の切換は行われず、図３の状態に固定される。
また、高圧側配管４２には、膨張弁３６と並列に逆止弁４４が接続され、この逆止弁４４により熱源側熱交換器３５からレシーバタンク３７への流れを許容すると共に逆方向の流れを禁止する。また、上記逆止弁４２Ａ、４２Ｂとオイルセパレータ３３の間には、冷媒戻し管４５が接続され、この冷媒戻し管４５の先端は圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に接続される。この冷媒戻し管４５には開閉弁４６が設けられ、この開閉弁４６を開けることによって圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された冷媒の一部を圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻すことができ、圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出能力を低減することができる。

なお、高圧側配管４２は、液側サービスバルブ４７を介してメイン液管３１Ａに接続され、低圧側配管４１は、ガス側サービスバルブ４８を介してメインガス管３１Ｂに接続される。また、オイルセパレータ３３によって分離されたオイルは、オイル戻し管４９を通って圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻される。また、一方の圧縮機３２Ａ、３２Ｂの高圧側と他方の圧縮機３２Ｂ、３２Ａの低圧側とはオイル戻し管３２Ｃ、３２Ｄで互いに接続され、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂ内のオイル量が適正に調整される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には高圧スイッチ５Ａ、５Ｂが各々設けられ、高圧スイッチ５、６により圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出圧が許容範囲の上限を超えた場合に各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転が停止される。

また、熱源機３０は、電装ユニット６１を有し、この電装ユニット６１は、内外通信線６２を介して当該熱源機３０に接続される電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１と通信可能に接続される。この電装ユニット６１は、各電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１との間で制御信号や運転信号を送受信すると共に、電子機器冷却ユニット２０側に設けられたリモートコントローラ５２の操作を入力し、これらによって電子機器冷却装置４０の各部の制御を行う。

この電子機器冷却装置４０にあっては、熱源機３０の電装ユニット５１の制御の下、圧縮機３２Ａ、３２Ｂが運転される。この場合、電装ユニット５１は、図示せぬ温度センサで検出した室外温度Ｔ２とリモートコントローラ５２で検出した室内温度Ｔ１との差の温度（差温）などに基づき、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオン／オフ及び運転周波数を制御すると共に、熱源側熱交換器３５の出入り口温度を図示せぬ温度センサにより検出し、この出入り口温度差が適正範囲になるように膨張弁３６の弁開度を制御する。
この場合、圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された高温高圧冷媒は、熱源側熱交換器３５で凝縮されて液化された後、熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａを通ってコンピュータルーム２内の電子機器冷却ユニット２０に供給される。

各電子機器冷却ユニット２０では、メイン液管３１Ａを流れる液冷媒がフレキシブル液管２５を通って液管２７を流れ、ここで二系統に分流されて、一方が膨張弁２８Ａを通って上側蒸発部２２を流れると共に、他方が膨張弁２８Ｂを通って下側蒸発部２３を流れ、各蒸発部２２、２３で蒸発してガス化し、各蒸発部２２、２３での冷媒蒸発熱により各蒸発部２２、２３を通過する空気が冷却される。
そして、各蒸発部２２、２３でガス化した冷媒は、ガス管２９で合流した後にフレキシブルガス管２６を通ってメインガス管３１Ｂに流れ、熱源機３０に戻る。以上のようにして冷凍サイクルが行われる。

次に、サーバラックについて説明する。
図４はサーバラックの外観図であり、図５はリアドアを開いた状態を示す斜視図である。サーバラック１０は、電子機器３（図２参照）を収納するためのキャビネット１１と、このキャビネット１１の後面開口６５を閉塞自在に開閉するリアドア１２とを備える。
キャビネット１１は、収納される電子機器の規格に合致した大きさを有し、板金性の天板１１Ａ、底板１１Ｂ及び側板１１Ｃ，１１Ｄを備えて矩形状に形成されている。このキャビネット１１の前面及び後面にはそれぞれ前面開口６４（図１参照）及び後面開口６５が形成され、この開口６４、６５を通じてキャビネット１１内にコンピュータルーム２の室内空気が流通する。また、キャビネット１１は、天板１１Ａと底板１１Ｂとの間に、これら天板１１Ａ及び底板１１Ｂと略平行に配置された仕切り板（棚部）１１Ｅを備える。この仕切り板１１Ｅは、キャビネット１１内を区分けするものであり、仕切り板１１Ｅ上に電子機器３が配置される。この仕切り板１１Ｅは、両側板１１Ｃ，１１Ｄに形成された支持部（不図示）によって支持されており、この支持部は上下方向に所定間隔ごとに複数設けられている。これによって、仕切り板１１Ｅを所望の位置の支持部に配置したり、複数の当該仕切り板１１Ｅをキャビネット１１内に配置することができる。

リアドア１２は、金属（例えば、アルミニウム）板を折り曲げて形成されており、このリアドア１２の一端側はヒンジ６６を介してキャビネット１１に連結され、他端側に当該リアドア１２を開閉する際に操作されるハンドル６７が形成されている。このハンドル６７を操作して当該ハンドル６７を手前側に引くと、リアドア１２は、図５に示すように、ヒンジ６６を中心に回動してキャビネット１１の後面開口６５が開放される。
また、リアドア１２の外面の略中央部には、図４に示すように、開口部１２Ａが形成されており、この開口部１２Ａには、所定径の孔６８が略一面に形成された表面材６９が配置されている。この表面材６９は、各孔６８を通じてリアドア１２を通風可能とするとともに、このリアドア１２の内部に配置される蒸発器２１を外部に露出させないように機能し、サーバラック１０の美観の向上を図っている。
ここで、表面材６９の各孔６８は、通風を阻害しないように開口率が例えば６０パーセント以上となるように形成されている。さらに、この孔６８孔の径は、人の手指よりも小さな径に設定されている。これによれば、例えば、サーバラック１０に配置される電子機器３のオペレータ）がこの孔６８を通じて蒸発器２１に触れることが防止され、この蒸発器２１のフィンで手指をけがするといった事故を未然に防ぐことができる。

リアドア１２の内面には、図６に示すように、このリアドア１２の略全域に配置される蒸発器２１と、この蒸発器２１に繋がる液分岐管２７Ａ，２７Ｂに設けられる各膨張弁２８Ａ，２８Ｂと、これら膨張弁２８Ａ，２８Ｂの開度を制御するための電装ユニット５１とを一体的に備えている。このように、蒸発器２１、膨張弁２８Ａ，２８Ｂ及び電装ユニット５１をリアドア１２の内面に一体的に配置することにより、これらを一体の電子機器冷却ユニット２０として取り扱うことができ、この電子機器冷却ユニット２０を熱源機３０に接続することにより、簡単に電子機器３の発する熱を冷却することができる。
蒸発器２１は、図６及び図７に示すように、キャビネット１１に予め設けられた仕切り板１１Ｅを境に上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とに分割されている。上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３は、それぞれ各蒸発部２２、２３に繋がる細径の液分岐管２７Ａ、２７Ｂと、太径のガス管２９とを備え、これら液分岐管２７Ａ，２７Ｂ及びガス管２９は、リアドア１２のヒンジ６６側にまとめて配置されている。本構成では、図６に示すように、ガス管２９を液管２７（液分岐管２７Ａ，２７Ｂ）よりもリアドア１２のヒンジ６６側に配置されている。このため、ガス管２９のガス管接続部ＰＯＵＴに繋がる太径のフレキシブルガス管２６は、ヒンジ６６のより近い位置に配置されるため、リアドア１２を開閉する際に、フレキシブルガス管２６の撓み量を小さく抑えることができ、このリアドア１２を小さな力で開閉することができる。
蒸発器２１は、図７に示すように、冷媒が流れる冷媒管７０と、この冷媒管７０に積層配置される複数の放熱用のフィン７１とを備えて構成されるフィンチューブ型の熱交換器であり、この蒸発器２１の両端には、フィン７１を押さえる管板７２が配置されている。この管板７２は、蒸発器２１をリアドア１２（図６参照）に配置する場合に、このリアドア１２側に当該リアドア１２と略平行に延びる取付部７２Ａを備えて略Ｌ字状に形成されている。本実施形態では、この取付部７２Ａを用いてリアドア１２にねじ止めされることにより、蒸発器２１がリアドア１２内に固定されている。

電装ユニット５１は、図６に示すように、蒸発器２１の下方領域に配置されている。これによれば、蒸発器２１で冷却された空気の一部が下降することにより、電装ユニット５１を冷却するため、この電装ユニット５１自体に冷却機器を設ける必要がない。さらに、電装ユニット５１を蒸発器２１の下方に配置したため、この電装ユニット５１と熱源機３０の電装ユニット６１（図３参照）とを接続する内外通信線６２（図３参照）は、フレキシブル配管２５，２６とともに、開口穴２Ｃを通って上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回されるため、当該内外通信線６２の長さを短縮することができる。このため、この内外通信線６２がノイズを拾うことが防止され、電子機器冷却ユニット２０、すなわち蒸発器２１に繋がる各膨張弁２８Ａ，２８Ｂを安定して動作させることができる。

本実施形態では、リアドア１２の内面には、図５及び図６に示すように、蒸発器２１を覆うように、所定径の孔７３が略一面に形成されたカバー材７４が配置されている。このカバー材７４は、上記表面材６９と同様にパンチング板で形成されており、各孔７３を通じてリアドア１２を通風可能としている。
カバー材７４は、リアドア１２を開放した場合であっても、電子機器冷却ユニット２０のサービスマン以外が誤って蒸発器２１のフィンに触れることを防止するものである。このカバー材７４は、周囲に形成されたねじ孔（不図示）を通じてリアドア１２にねじ止めで固定されている。ここで。ねじ孔の一部をダルマ孔として、カバー材７４をリアドア１２に仮止めしたねじに引掛けられるようにすることが望ましい。これによれば、メンテナンス時にカバー材７４をリアドア１２に仮固定することができるため、このカバー材７４をリアドア１２に容易に着脱することができる。
また、カバー材７４は、このカバー材７４を取り扱うための一対のハンドル７５を備える。このハンドル７５は、カバー材７４の高さ方向の略中央の縁部にそれぞれ取り付けられており、通風を阻害するものではない。
また、カバー材７４には、図５に示すように、このカバー材７４をリアドア１２に取り付けた際に、膨張弁２８Ａ、２８Ｂに相当する位置に開口７６が形成されている。この開口７６は、カバー材７４を取り外すことなく、膨張弁２８Ａ、２８Ｂをメンテナンスするためのものであり、例えば、膨張弁２８Ａ，２８Ｂの動作を確認したり、当該膨張弁２８Ａ，２８Ｂのコイル部が不良の場合には、この開口７６を通じてコイル部の交換が可能である。

ところで、蒸発器２１の下部には、図５及び図６に示すように、蒸発器２１から流下したドレン水を受けるドレンパン７７が設けられている。このドレンパン７７は、図８に示すように、電装ユニット５１の上方に位置しており、上記ドレン水が電装ユニット５１に落ちることを防止している。
本構成では、コンピュータルーム２は別個の空気調和装置（不図示）により所定の温度及び湿度（例えば、２５℃５０％）を維持するようになっており、この温度及び湿度の条件下では、極力結露しないように電装ユニット６１が圧縮機３２の運転を制御している。
従って、通常の運転状態では、ドレンパン７７にドレン水が溜まることは想定されていないが、何らかの原因によって蒸発器２１に結露が生じたとしても、この結露した水（ドレン水）が電装ユニット５１に落ちないようになっている。
このドレンパン７７は、図８及び図９に示すように、蒸発器２１の下方に位置する本体部７７Ａと、この本体部７７Ａに連なり、リアドア１２のヒンジ６６側に延びる延出部７７Ｂを備える。この延出部７７Ｂは、本体部７７Ａよりもリアドア１２の厚み方向に幅広に形成されている。この延出部７７Ｂには、図８に示すように、上記液管２７が貫通する細径の液管貫通孔部７８と、ガス管２９が貫通する太径のガス管貫通孔部７９とが形成されている。これら各孔部７８，７９は、孔の周囲に円筒状に形成された土手７８Ａ，７９Ａを備え、この土手７８Ａ，７９Ａの高さはドレンパン７７と略同じ高さに設定されている。

ガス管貫通孔部７９は、図９に示すように、延出部７７Ｂにおけるリアドア１２のヒンジ６６に近い側の角部近傍に形成されている。この構成によれば、ガス管貫通孔部７９を貫通するガス管２９とヒンジ６６との距離Ｘを短くすることができるため、このガス管２９のガス管接続部ＰＯＵＴに繋がる太径のフレキシブルガス管２６についてもヒンジ６６のより近い位置に配置することができる。このため、リアドア１２を開閉する際に、フレキシブルガス管２６の撓み量を小さく抑えることができ、このリアドア１２をスムーズに開閉することができる。
また、液管貫通孔部７８は、リアドア１２に対向した際にガス管貫通孔部７９と重ならず、かつ、ヒンジ６６からの距離を極力短くした位置に形成されている。具体的には、ガス管貫通孔部７９から蒸発器２１及びリアドア１２に近づいた位置に形成されている。これによれば、この液管貫通孔部７８を通過した液管２７は、当該液管貫通孔部７８の略真下に位置するため、この液管２７の液管接続部ＰＩＮ（図７参照）にフレキシブル液管２５を接続する際に、ガス管貫通孔部７９を貫通したガス管２９が邪魔にならず、配管の接続作業を容易に行うことができる。さらに、液管２７もヒンジ６６から極力近い位置に配置されるため、この液管２７の液管接続部ＰＩＮに繋がる細径のフレキシブル液管２５についてもヒンジ６６のより近い位置に配置することができる。このため、リアドア１２を開閉する際に、フレキシブル液管２５が撓んでリアドア１２の開閉を妨げない。

ドレンパン７７の延出部７７Ｂの底面には、図１０に示すように、ドレンパン７７に溜まったドレン水を排出するためのドレンホース８０が接続されるホース接続口８１が形成されている。このホース接続口８１は、上記孔部７８，７９に並べて形成されており、このホース接続口８１に接続されたドレンホース８０は、フレキシブル配管２５、２６とともに、開口穴２Ｃを通って上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間に延び、この床下空間に予め形成されている側溝（不図示）に排出される。この側溝は、熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１や内外通信線６２等が配置される位置よりも下方に形成され、この側溝を流れる水が下床２Ｂ上に溢れないようになっている。

また、本構成では、ドレンパン７７の延出部７７Ｂには、図８に示すように、このドレンパン７７に溜まったドレン水が所定量以上となったことを検知するフロートスイッチ８２が設けられている。このフロートスイッチ８２は、水位に応じて高さ位置が変化するものであり、本構成では、同じ高さで動作するように複数（２つ）配置されている。
これら各フロートスイッチ８２，８２は、延出部７７Ｂにねじ止めされたブラケット８３に取り付けられており、各フロートスイッチ８２，８２は上記した電装ユニット５１に直列に接続されている。これによれば、フロートスイッチ８２の一方でも動作すると、電装ユニット５１を介して熱源機３０の電装ユニット６１に検出信号が送信され、この電装ユニット６１が圧縮機３２の運転を強制的に停止するようになっている。このため、ドレンパン７７上には、それ以上のドレン水が溜まることが防止され、このドレン水がドレンパン７７から溢れるような事態が防止される。
さらに、本構成では、フロートスイッチ８２，８２を直列に接続しているため、例えば、一方のフロートスイッチ８２がゴミ噛み等で動作不良である場合であっても、他方のフロートスイッチ８２によって、圧縮機３２の運転を停止できる。このため、フロートスイッチ８２の動作不良によってドレン水が溢れる事態の発生を最小限に抑制することができる。

また、本構成では、ドレンパン７７の延出部７７Ｂには、図１０に示すように、この延出部７７Ｂの壁面の一部を他の壁面よりも低く切り欠いた切り欠き部８４が形成されている。この切り欠き部８４は、図８に示すように、ドレンパン７７の延出部７７Ｂの壁面のうち、電装ユニット５１から最も遠い位置にある壁部７７Ｂ１に形成されている。この切り欠き部８４は、例えば、上記したフロートスイッチ８２の動作不良によって、ドレンパン７７にドレン水が所定量以上溜まった場合に、このドレン水を切り欠き部８４を通じてドレンパン７７の外に排出するためのものである。
この切り欠き部８４は、上記したように、電装ユニット５１から最も離れた壁部７７Ｂ１に形成されているため、万一、ドレンパン７７から水が溢れるといった事態が生じたとしても、当該切り欠き部８４を通じて溢れた水は、液管２７、ガス管２９及びドレンホース８０等を通じて上床２Ａに形成された開口穴２Ｃに流れるため、この水が電装ユニット５１にかかることを防止することができる。

本実施形態によれば、ファン４付きの複数の電子機器３を段積みで収納するための前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、該キャビネット１１の後面開口６５には通気可能なリアドア１２を備え、該リアドア１２には冷凍サイクルを構成する蒸発器であって、複数の蒸発部２２，２３に分割され、各蒸発部２２，２３に冷媒を選択的に流通可能に形成された蒸発器２１を備えたため、例えば、熱負荷の大きいエリアに相当する蒸発部２２に流れる冷媒量を多くし、熱負荷の小さいエリアに相当する蒸発部２３に流れる冷媒量を少なくすることができ、キャビネット１１内に段積みで収納された電子機器３を効果的に冷却することができる。さらに、各蒸発部２２に冷媒を選択的に流通させることにより、例えば、熱負荷の小さいエリアに相当する蒸発部２３に流れる冷媒量を少なくすることができるため、蒸発器２１全体の冷媒循環量を低減することができ、ひいては消費エネルギの低減化を図ることができる。さらに、ファン４で送風される空気をリアドア１２の蒸発器２１で冷却して室内に戻すため、電子機器３が発する熱によって室温が過剰に上昇することが防止される。

また、本実施形態によれば、蒸発器２１をリアドア１２の略全域に配置し、蒸発器２１の各蒸発部２２，２３につながる液分岐管２７Ａ，２７Ｂ、ガス管２９及び当該液分岐管２７Ａ，２７Ｂに設けられる膨張弁２８Ａ，２８Ｂをリアドア１２のヒンジ６６側にまとめて配置し、電装ユニット５１をリアドア１２の下方域に配置したため、上記蒸発器２１、膨張弁２８Ａ，２８Ｂ及び電装ユニット５１をリアドア１２にまとまりよく配置することができる。さらに、電装ユニット５１は、リアドア１２の下方域、すなわち蒸発器２１の下方に配置されているため、この蒸発器２１で冷却された空気の一部が下降して電装ユニット５１を冷却する。このため、電装ユニット５１を冷却するための機器を別個に設ける必要が無く、電装ユニット５１の構成を簡素化することができる。

また、本実施形態によれば、蒸発部２２，２３を上下に分割したため、キャビネット１１に上方及び下方にそれぞれ配置される電子機器３の排熱に応じて、各蒸発部２２，２３に流れる冷媒量を簡単に調整することができ、熱負荷の大きいエリアと、そうでないエリアとで膨張弁２８Ａ，２８Ｂの開度を変更することにより、各エリアに適切な冷却運転を実行することができる。

また、本実施形態によれば、蒸発部２２、２３をキャビネット１１に予め設けられた仕切り板１１Ｅを境に分割したため、この仕切り板１１Ｅで区分けされるエリアに配置される電子機器３の排熱に応じて、各蒸発部２２，２３に流れる冷媒量を簡単に調整することができ、熱負荷の大きいエリアと、そうでないエリアとで膨張弁２８Ａ，２８Ｂの開度を変更することにより、各エリアに適切な冷却運転を実行することができる。さらに、各エリアが仕切り板１１Ｅで区分けされているため、各エリアに配置された電子機器３から排出された空気がキャビネット１１内で混在しないため、各エリアに配置された電子機器３を効果的に冷却することができる。

以上、一実施形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、蒸発器２１を上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３とに分割する場合について説明したが、これに限らず、分割しなくてもよく、また、３つ以上に分割する構成としても良い。具体的には、キャビネット１１内の仕切り板１１Ｅが３段の構成であれば、これら仕切り板１１Ｅを境に蒸発器を上下方向に３分割し、また、キャビネット１１内の仕切り板１１Ｅが６段の構成であれば、これら仕切り板１１Ｅを境に蒸発器２１を上下方向に６分割し、これら複数に分割された各蒸発部にそれぞれ膨張弁をつないで仕切り板１１Ｅの段数に対応した冷媒を流れ制御を行う構成としても良い。
また、上記した実施形態では、キャビネット１１内を上下に２分割する仕切り板１１Ｅを境に蒸発器２１を上側蒸発部２２と下側蒸発部２３との２つに分割する構成について記載したが、これら上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３をそれぞれ複数の蒸発部に更に分割し、これら各蒸発部にそれぞれ膨張弁をつなぐ構成としても良い。この構成によれば、キャビネット１１内に収納された電子機器３の稼動状態に合わせて、より細かな冷媒の流れ制御を実施することができ、熱源機３０での消費エネルギの低減化を図ることができる。
更に、上記実施形態では、キャビネット１１内に収納される電子機器３が横長であったため、仕切り板１１Ｅを水平に配置し、キャビネット１１の内部を上下方向に分割する構成について説明したが、例えば、縦長の電子機器（不図示）をキャビネット内に収納する場合には、仕切り板を垂直配置して、キャビネット内部を左右方向に分割した構成としても良い。この場合、蒸発器は垂直配置された仕切り板を境に左右方向に分割することが望ましい。

また、本実施形態では、空冷式の熱源機３０を使用する場合について説明したが、これに限らず、図１１に示すように、水冷式の熱源機３０Ｘを使用してもよい。水冷式の熱源機３０Ｘを使用する場合は、図示せぬクーリングタワーから延びる水配管１０１、１０２とに熱源機３０Ｘを配管接続する構成を採るため、複数の熱源機３０Ｘを重ねて配置でき、熱源機３０Ｘの配置スペースが小さくなる。また、熱源機３０、３０Ｘから延びるメイン冷媒配管３１に空気調和装置を接続し、この空気調和装置によりコンピュータルーム２内の空調を行う構成としてもよい。
また、上記した熱源機３０，３０Ｘは、四方弁３４を有しない冷房（冷却）サイクル専用機の構成としても良い。また、上記熱源機３０，３０Ｘが備える圧縮機３２は、電動機で駆動される形式、いわゆるＥＨＰ（電気式ヒートポンプ）形式のものであったが、これに限るものではなく、ガスエンジンの駆動によって圧縮機を駆動させるＧＨＰ（ガスヒートポンプ）形式の熱源機としても良い。
また、本実施形態では、サーバラック１０が備えるリアドア１２は片開きのドアであったが、これに限るものではなく、両開きのドアを用いる構成としても良い。この構成によれば、例えば、電子機器の横幅が大きくなることに伴い、キャビネットの幅が広くなったとしても、片開きに比べてドアの可動範囲を小さくすることができるため、メンテナンス時の作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。 サーバラックを示す図である。 電子機器冷却装置の回路構成を示す図である。 サーバラックの外観斜視図である。 リアドアを開いた状態のサーバラックの斜視図である。 図５からカバー材を外した状態を示す斜視図である。 蒸発器の構成を示す斜視図である。 ドレンパンの構成を示す斜視図である。 ドレンパンの上面図である。 ドレンパンの斜視図である。 水冷式の熱源機を用いた電子機器冷却システムを示す図である。

符号の説明

１ 電子機器冷却システム
２ コンピュータルーム
２Ａ 上床
２Ｂ 下床
２Ｃ 開口穴
３ 電子機器
４ ファン
１０ サーバラック
１１ キャビネット
１１Ｅ 仕切り板（棚部）
１２ リアドア
２０ 電子機器冷却ユニット
２１ 蒸発器
２２ 上側蒸発部
２３ 下側蒸発部
２８Ａ、２８Ｂ 膨張弁
２７ 液管（冷媒管）
２９ ガス管（冷媒管）
３０ 熱源機
３０Ｘ 熱源機
５１ 電装ユニット（電装箱）
６２ 内外通信線
６４ 前面開口
６５ 後面開口
６６ ヒンジ
７４ カバー材
７７ ドレンパン
７７Ａ 本体部
７７Ｂ 延出部
７８ 液管貫通孔部
７９ ガス管貫通孔部
８０ ドレンホース
８１ ホース接続口
８２ フロートスイッチ
８３ ブラケット

Claims (3)

1. ファン付きの複数の電子機器を段積みで収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、
   該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、
   該リアドアには冷凍サイクルを構成する蒸発器を該リアドアの略全域に備え、前記蒸発器は、前記キャビネットに予め設けられた棚部を境に複数の蒸発部に分割され、各蒸発部に冷媒を選択的に流通可能に形成するとともに、各蒸発部につながる冷媒管及び複数の蒸発部に夫々設けられる膨張弁を前記リアドアのヒンジ側にまとめて配置し、前記膨張弁制御用の電装箱を前記リアドアの下方域に配置し、
   前記ファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却して室内に戻すことを特徴とする電子機器冷却システム。
2. 前記蒸発部を上下に分割したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却システム。
3. 前記棚部を境に分割された蒸発部は、更に複数に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器冷却システム。

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