JP5455525B2 - 電子計算機の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、直列に２段以上の複数の冷却用ファンを内蔵する電子計算機において、電子計算機内を流れる風量により、内蔵するファンの性能を向上させる機能と、逆流を防止する機能に形状を変える事のできる冷却構造体に関するものである。

電子計算機の分野においては、半導体製造技術の進歩に伴い、処理能力の高速化及び高機能化が飛躍的に進んでおり、その結果として、電子計算機の消費電力は増加の一途をたどっており、装置の冷却が益々困難となっている。

ブレードサーバなどに代表される電子計算機は、ファンによる強制空冷方式が一般的に用いられるが、近年これら電子計算機の高密度化に伴い、装置全体の圧力損失は増加傾向にある。上記問題の解決策として、複数のファンを直列に搭載する方法があげられる。これにより、ファンが１台搭載される場合に対して、ファンの静圧を向上させることが可能となり、圧力損失の大きい装置に対してより多くの風量を流す事が可能となる。

ファンを直列２台配置した場合、理論的にはその最大静圧は２倍となるが、実際には１．５倍程度までしか静圧が確保できない。その理由として、上流側に搭載されたファンからの排気風にファン回転による生じる旋回流成分が存在することにより、下流側のファンに乱れた流れの冷却風が入り込むために、下流側ファンの性能が低下することがあげられる。直列に２段搭載されたファンの間隔を広げることにより、この問題に対応することは可能であるが、近年、装置の高性能化が進む一方で装置の省スペース化が進んでおり、ファンを搭載するスペースの確保が困難になってきている。そこで、これらの対策として、上流側ファンの排気側に整流格子を設置することにより、ファンとファンの間の距離が近い場合でも、ファン性能の低下を極力抑えることを可能としている。

上記電子計算機については、２４時間３６５日間稼働し続けなければならないような状況下での使用も多く、その場合ファンが停止した場合でもシステムを停止させることなく保守を実現可能とする必要がある。そのため、あるファンが停止した場合でも装置内の冷却性能低下を最小限とするよう、ファンを直列化することに加え、それらファンを並列に搭載し、隣接するファンからも冷却風を期待するような構造が一般的となっている。

しかし、あるファンボックス内のファンが全て停止した場合には、ファンによる排気が行われない連通空間が存在してしまい、そこを冷却風が逆流することにより、電子計算機の冷却性能が大きく低下する問題が発生してしまう。

そのため、ファン性能を落とすことなく、かつファンが全て停止した場合でも冷却性能の低下を抑えるような冷却構造を構築する必要があった。

特開２００５−００３２５６号

停止しているファンの部分を冷却風が流れない構造であれば、電子計算機内の発熱体を冷却する風は全てファンを通る事になるため、逆流などを防ぐ事が可能となる。

このような状況において、直列に搭載されるファンとファンの間に搭載される冷却構造体を工夫することにより、「ファン動作時に内蔵するファンの性能を向上させる形態」と「ファン停止時に逆流を防止する形態」の双方の機能を実現可能とするための冷却構造を実現する。

本発明は、直列に２段以上の複数の冷却用ファンを内蔵する電子計算機において、冷却用ファンと冷却用ファンの間に備えられた冷却構造体であって、シャッター形状の構造物から構成され、前記冷却用ファンが動作時にシャッターが開口して内蔵するファンの性能を向上させる形態と、前記冷却用ファンが停止時にシャッターが閉口して逆流を防止する形態に形状を変えることを特徴とする。

本発明の冷却構造体を用いることにより、２つのファンの間にある冷却構造体に「ファンの性能を向上させる形態」と「逆流を防止する形態」の２つの機能を持たせることができるため、電子計算機側にこれらの機能を個別に追加する必要がなくなり、コスト低減、筐体サイズの小型化につなげる事ができる。また、冷却構造体に逆流を防止する形態を備えることにより、直列に搭載されたファンが全て停止した場合、この冷却構造体が自動的にシャッターの機能として働くため、これらの機能がない場合に比べ、ファン全台停止時の演算部の冷却性能低下を抑える事が可能となる。

複数のファンが直列に搭載された電子計算機の全体図 図１の電子計算機の側面図 冷却構造体が、内蔵するファンの性能を向上させる形態として機能している時の側面図 冷却構造体が、逆流を防止する形態として機能している時の側面図 バネによる開閉機構を備えた時の冷却構造体側面図 駆動機構を備えた時の冷却構造体側面図 ファンと冷却構造体をボックス化した時の電子計算機の側面図 支点とヒンジを用いた場合の冷却構造体側面図

第１の実施例を以下に示す。図１に電子計算機００１の全体図を示す。冷却風００２は演算部００３の前面より入気され、演算部００３内を通過したのちに、冷却ファン００４、００５を通過し、冷却ファン００５の下流側から大気に向かって排出される。

図２に電子計算機００１の側面図を示す。演算部００３には複数の発熱体００６が搭載される。また、電子計算機００１内にファン００４、００５が直列に複数搭載され、ファン００４とファン００５の間には冷却構造体００７を備えている。

図３に冷却構造体００７が「内蔵するファンの性能を向上させる形態」として機能している状態を示す。冷却構造体００７は開いたシャッター形状の構造物００８から構成されている。この場合、ファン００４を通過した冷却風が構造物００８を通過する際、構造物００８が整流の機能を果たすため、ファン００５には整流された風が入る。そのため、内蔵するファン００５の性能を回復させることを可能とし、その結果として、ファンの性能が向上する。

図４に冷却構造体００６が「逆流を防止する形態」として機能している状態を示す。この場合、構造体００９が縦に連なって配置されることにより、シャッターの機能を果たす。そのため、ファン００４、ファン００５が両方停止した時に、装置背面からファン側への風の逆流を遮断することを可能とし、演算部への冷却風の回り込みを防ぐ。そのため、直列に搭載されるファンが全て停止した時の演算部の冷却性能低下を抑えることができる。

以上の方式により、ファンの動作状態によって冷却構造体００７が２つの形態として機能し、冷却構造体００７を用いるだけで、ファン動作時のファン性能向上とファン停止時の逆流防止を同時に実現することが可能となる。

第２の実施例を以下に示す。図５に冷却構造体００７の断面図を示す。冷却構造体００７は構造物００８とバネ０１０とで構成されている。電子計算機００１内に冷却風が流れていない場合は、バネ０１０の力により構造物００８がファン００４の下流側を塞ぐ形となり、逆流を防止する形態となっている。しかし、ファンからの風がバネ０１０の力を上回ると、ファン００４の下流側を塞いでいた構造物００８が開き、構造物００８は整流機能となることにより、ファンの性能を向上させる形態へと自動で変更する。この状態でファン００４及び００５が停止し、バネ０１０の力が上回ると、構造物がファン００４の下流側を塞ぐ形となり、再び逆流を防止する形態へと自動で変更する。

第３の実施例を以下に示す。図６に冷却構造体００７の断面図を示す。外部制御装置からの入力信号を駆動部０１１に伝え、駆動部０１１が構造体００８を動かす。これにより、使用環境に応じ、外部制御装置からの操作によって、いつでもファンの性能を向上させる形態と逆流を防止する形態に形状を変えることが可能である。

第４の実施例を以下に示す。図６の構造体００８の角度を外部制御装置からの変更によって任意に調整可能とすることにより、開口率を自由に設定することが可能となり、その結果、筐体内の風量を自由に制御することが可能となる。

第５の実施例を以下に示す。図７は図２中で、冷却構造体００７とファン００４、００５を一体化したものを示す。
なお、ここでは一体化したものをファンボックス０１２と定義する。電子計算機００１にファンボックス０１２を内蔵することにより、ファンボックス０１２のファン００４，００５が故障した場合にも、容易に交換することができる。

第６の実施例を以下に示す。図８は冷却構造体００７の断面図を示す。構造物００８は、支点０１３、０１４及びヒンジ０１５部を中心に回転し、ファン動作時には構造物００８が開くことにより整流機能を果たす。一方、全ファン停止時には逆流する風によって構造物００８が９０度回転することにより、逆流を防止する形態へと自動で変更する。

００１・・・電子計算機
００２・・・冷却風流れ
００３・・・演算部
００４・・・上流側ファン
００５・・・下流側ファン
００６・・・演算部上に搭載される発熱体
００７・・・冷却構造体
００８・・・ファン動作時の冷却構造体内の構造物
００９・・・ファン全台停止時の冷却構造体内の構造物
０１０・・・構造物に設置されるバネ
０１１・・・構造物の駆動部
０１２・・・ファンボックス
０１３・・・上側支点
０１４・・・下側支点
０１５・・・ヒンジ

Claims (5)

1. 直列に２段以上の複数の冷却用ファンを内蔵する電子計算機において、直列に搭載された第一の冷却用ファンと第二の冷却用ファンとの間に備えられた冷却構造体であって、
   シャッター形状の構造物を有し、
   前記冷却用ファンが動作時に前記シャッターが開口して前記第一の冷却用ファンを通過する風を整流し、前記整流された風が前記第二の冷却用ファンに入る形態と、
   前記第一の冷却用ファン及び前記第二の冷却用ファンが停止時に前記シャッターが閉口する形態に形状を変えることを特徴とする冷却構造体。
2. 前記冷却構造体は、ばねをさらに有し、
   前記電子計算機内に風が流れていない場合、前記ばねの力により前記シャッターが閉口し、
   前記冷却用ファンによる風が前記ばねの力を上回る場合、前記シャッターが開口することを特徴とする請求項１の冷却構造体。
3. 前記整流された風が前記第二の冷却用ファンに入る形態と、前記シャッターが閉口する形態に、形状を制御する駆動部をさらに有することを特徴とする請求項１の冷却構造体。
4. 前記駆動部は前記シャッターの開口率を制御することを特徴とする請求項３の冷却構造体。
5. 第一のファンと、
   前記第一のファンと直列に搭載された第二のファンと、
   前記第一のファンと前記第二のファンとの間に備えられ、シャッター形状の構造物を有し、前記ファンの動作時に前記シャッターが開口して前記第一のファンを通過した風を整流して前記整流された風が前記第二のファンに入る形態と、前記第一のファン及び前記第二のファンの停止時に前記シャッターが閉口する形態と、に形状を変える冷却構造体と、
   を備えることを特徴とする電子計算機。

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