JP6349755B2 - ラックキャビネットおよび冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理機器などを収納するラックキャビネットに関する。

情報処理機器であるサーバ機器やネットワーク機器をサーバ室などに設置する場合、複数台のこれら機器を収納するラックキャビネットが用いられる。近年、これらの機器に使用される半導体部品である大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、ＬＳＩと略す）の電力密度の上昇に伴い、機器からの発熱量は著しく増大しており、機器の冷却はますます重要になっている。また、これら機器の小型化や高性能化に伴い、ラックキャビネットへの機器の実装密度も高くなっている。

通常、情報処理機器を冷却するときは、特許文献１に開示されているように、ラックキャビネットに取り付けられたファンによりもたらされる空気流によって空冷する方法が用いられる。このとき、ラックキャビネットは、ラックキャビネットの前面の吸気口から空気を吸気し、背面の排気口から空気を排気する。また、一般的に、ラックキャビネットに収納された機器は、ラックキャビネットの前面から空気を吸気し背面から空気を排出するように、空冷ファンを内蔵している。

特開２００９−１４０４２１号公報

図９は、特許文献１に開示されたラックキャビネットの構造を示す。ラックキャビネット３０には機器３１が収納される。図９では４台の機器を収納した場合を示している。このとき、ラックキャビネット３０は、前面の吸気口３２から空気を吸気し、機器３１により暖められた空気を背面の排気口３３から排気することで、機器の冷却を行っている。

機器３１の発熱量が少ない場合には、上下に隙間なく機器を収納しても十分に冷却することができる。しかしながら、前述のように、機器３１の発熱量が多くなると、機器３１の上下に十分な間隔を設けて放熱を促進することが必要となる。さらに、冷却に必要な空気量も増えるため、吸気口３２から取り込む空気の量が、ラックキャビネット３０の前面部分で不足する。このため、十分な空気の量を確保するためにも、機器３１の間に十分な間隔を設ける必要がある。

図１０は、図９に示した４台の機器を収納する場合に、十分な冷却効果を得るために、機器３１の間に間隔を設けた例を示す。機器３１の間隔を十分に設けたために、設置場所での高さの制限などから、ラックキャビネット３４の個数は増えている。すなわち、機器３１を設置するうえでの設置面積が増大し、省スペース化の要求に応えられない状況となっている。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、機器間の間隔や機器の設置面積を増大させることなく、収納した機器の十分な冷却を行うことのできるラックキャビネットを提供することにある。

本発明によるラックキャビネットは、第１の吸気口と第１の排気口とを有し、前記第１の吸気口と前記第１の排気口との間に第１の空気流路を有する、第１の収納部と、第２の吸気口と第２の排気口とを有し、前記第２の吸気口と前記第２の排気口との間に第２の空気流路を有する、第２の収納部と、を有し、前記第１の空気流路の方向と前記第２の空気流路の方向とは異なる。

本発明によるラックキャビネットは、直方体の四つの側面に対応する前面と背面と第１の側面と第２の側面とを有するラックキャビネットにおいて、前記前面に設けた第１の吸気口と前記背面に設けた第１の排気口とを有する第１の収納部と、前記第１の側面に設けた第２の吸気口と前記第２の側面に設けた第２の排気口とを有する第２の収納部と、を有する。

本発明による冷却方法は、吸気口と排気口とを有するラックキャビネットに収納された機器の冷却方法において、第１の吸気口から第１の排気口への第１の空気流により第１の機器を冷却し、第２の吸気口から第２の排気口への第２の空気流により第２の機器を冷却し、前記第１の空気流の方向と前記第２の空気流の方向とは異なる。

本発明によれば、機器間の間隔や機器の設置面積を増大させることなく、収納した機器の十分な冷却を行うことのできるラックキャビネットを提供することができる。

本発明の第１の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの断面を特定する斜視図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの断面構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの断面構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの断面構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの断面構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの多段化した構造を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。 公知のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。 公知のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。ラックキャビネット１は、第１の吸気口５と第１の排気口６とを有し、第１の吸気口５と第１の排気口６との間に第１の空気流路９を有する、第１の収納部３を有する。さらに、第２の吸気口７と第２の排気口８とを有し、第２の吸気口７と第２の排気口８との間に第２の空気流路９’を有する、第２の収納部４を有する。さらに、第１の空気流路９の方向と第２の空気流路９’の方向とは異なる。

本実施形態によれば、機器間の間隔や機器の設置面積を増大させることなく、機器の十分な冷却を行うことのできるラックキャビネットを提供することができる。
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。ラックキャビネット１０は、第１の吸気口５と第１の排気口６とを有し、第１の吸気口５と第１の排気口６との間に第１の空気流路９を有する、第１の収納部３を有する。さらに、第２の吸気口７と第２の排気口８とを有し、第２の吸気口７と第２の排気口８との間に第２の空気流路９’を有する、第２の収納部４を有する。さらに、第１の空気流路９の方向と第２の空気流路９’の方向とは異なる。また、第１の空気流路９の方向と第２の空気流路９’の方向とは略９０度異なる。

さらに、ラックキャビネット１０は、第１の収納部３と第２の収納部４とを交互に多段化しており、多数の機器（図２の場合は４台）を収納することができる。また、さらなる多段化をすることで、さらに多くの台数の機器の収納が可能である。

第１の吸気口５と第１の排気口６と第２の吸気口７と第２の排気口８とは、例えば、メッシュ状に開口部を設けた開口構造とすることができる。第１の吸気口５から第１の排気口６に向かって第１の空気流（図２に記載なし）の流れる第1の空気流路９を有する。第１の空気流によって機器２を冷却する。また、第２の吸気口７から第２の排気口８に向かって第２の空気流（図２に記載なし）の流れる第２の空気流路９’を有する。第２の空気流によって機器２’を冷却する。第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは略９０度異なる。第１の空気流と第２の空気流とが相互に干渉することなく流れるようにするために、第１の収納部３と第２の収納部４との間に仕切り板を設けることもできる。

ラックキャビネット１０では、第１の吸気口５の直接の上下には他の吸気口を有しない。また、第２の吸気口７の直接の上下には他の吸気口を有しない。これにより、第１の吸気口５の前には十分な空気の量が確保されるため、第１の収納部３の内部には、機器２を十分に冷却できる量の第１の空気流を得ることができる。また、第２の吸気口７の前には十分な空気の量が確保されるため、第２の吸気収納部４の内部には、機器２’を十分に冷却できる量の第２の空気流を得ることができる。なお、第１の排気口６や第２の排気口８には、機器２や機器２’により暖められた空気を排気する空冷ファンを設けることもできる。

よって、本実施形態のラックキャビネット１０では、機器２と機器２’の間に大きな間隔を設ける必要がない。これにより、ラックキャビネットの台数を減らし、設置の際の省スペース化に対応することができる。さらに、エアコンによりラックキャビネットへ直接的に冷気を送る構成の場合、ラックキャビネットの台数が減らせることで、エアコンの設置台数を減らすことも可能となる。

本実施形態では、第１の収納部３と第２の収納部４とにそれぞれ収納される機器２と機器２’とは、収納時の向きが９０度異なる。このためには、第１の収納部３と第２の収納部４のそれぞれに、機器２と機器２’を収納する際の収納口を設けることで、収納が可能となる。

また、各収納部を多段化する場合は、図２の構成には必ずしも限定されず、例えば、第１の収納部３と第２の収納部４のそれぞれを２台ずつ重ねた状態で交互に多段配置することも可能である。ただし、この場合の各機器への冷却効率は、図２に示す場合に比べて劣ることになる。しかしながら、図９に示す構造に比べては、高い冷却効率を有する。

本実施形態の冷却方法は次の通りである。すなわち、吸気口と排気口とを有するラックキャビネット１０に収納された機器の冷却方法において、第１の吸気口５から第１の排気口６への第１の空気流により第１の機器２を冷却する。さらに、第２の吸気口７から第２の排気口８への第２の空気流により第２の機器２’を冷却する。さらに、第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは異なる。また、第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは略９０度異なる。また、第１の空気流と第２の空気流とを交互に設ける。

以上のように、本実施形態によれば、機器間の間隔や機器の設置面積を増大させることなく、収納した機器の十分な冷却を行うことのできるラックキャビネットを提供することができる。
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。ラックキャビネット１１は、第１の吸気口１５と第１の排気口１６とを有し、第１の吸気口１５と第１の排気口１６との間に第１の空気流路１２を有する、第１の収納部１３を有する。さらに、第２の吸気口１７と第２の排気口１８とを有し、第２の吸気口１７と第２の排気口１８との間に第２の空気流路１２’を有する、第２の収納部１４を有する。さらに、第１の空気流路１２の方向と第２の空気流路１２’の方向とは異なる。また、第１の空気流路１２の方向と第２の空気流路１２’の方向とは略９０度異なる。さらに、ラックキャビネット１１は、空気の流れを導くガイド板１９を有する。

第１の吸気口１５と第１の排気口１６と第２の吸気口１７と第２の排気口１８とは、例えば、メッシュ状に開口部を設けた開口構造とすることができる。第１の吸気口１５から第１の排気口１６に向かって第１の空気流（図３に記載なし）の流れる第1の空気流路１２を有する。第１の空気流によって機器２を冷却する。また、第２の吸気口１７から第２の排気口１８に向かって第２の空気流（図３に記載なし）の流れる第２の空気流路１２’を有する。第２の空気流によって機器２’を冷却する。第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは略９０度異なる。第１の空気流と第２の空気流とが相互に干渉することなく流れるようにするために、第１の収納部１３と第２の収納部１４との間に仕切り板を設けることもできる。

図４は、ラックキャビネット１１の断面構造を説明するための断面Ａおよび断面Ｂを特定する図である。断面Ａは第1の空気流路１２に沿う面、断面Ｂは第２の空気流路１２’に沿う面である。

図５Ａは、断面Ａの構造を示す図である。ラックキャビネット１１は、第１の吸気口１５に空気を導くガイド板１９を有する。さらに、第１の排気口１６から空気を放出するガイド板１９を有する。このガイド板１９によって、第１の吸気口１５の前の空気は、効率よく第１の吸気口１５に導かれる。また、第１の排気口１６からは、効率よく排気がされる。これにより、機器２の冷却効果を高めることができる。ガイド板１９は、第１の吸気口１５と第１の排気口１６の少なくとも一方に設けることができる。

図５Ｂは、断面Ｂの構造を示す図である。ラックキャビネット１１は、第２の吸気口１７に空気を導くガイド板１９を有する。さらに、第２の排気口１８から空気を放出するガイド板１９を有する。このガイド板１９によって、第２の吸気口１７の前の空気は、効率よく第２の吸気口１７に導かれる。また、第２の排気口１８からは、効率よく排気がされる。これにより、機器２’の冷却効果を高めることができる。ガイド板１９は、第２の吸気口１７と第２の排気口１８の少なくとも一方に設けることができる。

図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂに対して、吸気口や排気口の内側にガイド板１９を設けた構造を示す断面図である。図６Ａおよび図６Ｂの構造においても、図５Ａおよび図５Ｂの構造と同様に、ガイド板１９によって、吸気および排気の効率を高めることができる。これにより、機器２および機器２’の冷却効果を高めることができる。

またさらに、図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂに比較して、吸気口や排気口である開口構造の面積を大きくすることができる。これによっても、空気を効率よく取り込むことができるため、機器２および機器２’の冷却効果を高めることができる。

図７は、図３のラックキャビネット１１を多段に重ねた例を示す。図７では４台の機器を収納する場合を示す。また、さらなる多段化により、さらに多くの台数の機器の収納が可能である。

本実施形態の冷却方法は次の通りである。すなわち、吸気口と排気口とを有するラックキャビネット１１に収納された機器の冷却方法において、第１の吸気口１５から第１の排気口１６への第１の空気流により第１の機器２を冷却する。さらに、第２の吸気口１７から第２の排気口１８への第２の空気流により第２の機器２’を冷却する。さらに、第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは異なる。また、第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは略９０度異なる。また、第１の空気流と前記第２の空気流とを交互に設ける。また、第１の空気流と第２の空気流の内の少なくとも一つをガイド板１９により導く。

本実施形態によれば、第１や第２の実施形態の効果を得られることに加えて、ガイド板１９を設けたことにより、機器を冷却する効果をさらに高めることができる。すなわち、本実施形態により、機器間の間隔や機器の設置面積を増大させることなく、収納した機器の十分な冷却を行うことのできるラックキャビネットを提供することができる。
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態のラックキャビネットの構造を示す斜視図である。ラックキャビネット２０は、直方体の四つの側面に対応する前面と背面と第１の側面と第２の側面とを有し、前面に設けた第１の吸気口２５と、背面に設けた第１の排気口２６とを有する第１の収納部２３を有する。さらに、第１の側面に設けた第２の吸気口２７と、第２の側面に設けた第２の排気口２８とを有する第２の収納部２４を有する。

第１の吸気口２５と第１の排気口２６と第２の吸気口２７と第２の排気口２８とは、例えば、メッシュ状に開口部を設けた開口構造とすることができる。第１の吸気口２５から第１の排気口２６に向かって第１の空気流を形成し、第１の空気流によって機器２を冷却する。また、第２の吸気口２７から第２の排気口２８に向かって第２の空気流を形成し、第２の空気流によって機器２’を冷却する。第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは略９０度異なる。第１の空気流と第２の空気流とが相互に干渉することなく流れるようにするために、第１の収納部２３と第２の収納部２４との間に仕切り板を設けることもできる。

ラックキャビネット２０は、図２に示したように、第１の収納部２３と第２の収納部２４とを交互に多段化し、多数の機器を収納する構造とすることができる。

ラックキャビネット２０は、第１の吸気口２５の直接の上下には他の吸気口を有しない。また、第２の吸気口２７の直接の上下には他の吸気口を有しない。これにより、第１の吸気口２５の前には十分な空気の量が確保されるため、第１の収納部２３の内部には、機器２を十分に冷却できる量の第１の空気流を得ることができる。また、第２の吸気口２７の前には十分な空気の量が確保されるため、第２の吸気収納部２４の内部には、機器２’を十分に冷却できる量の第２の空気流を得ることができる。なお、第１の排気口２６や第２の排気口２８には、機器２や機器２’により暖められた空気を排気する空冷ファンを設けることもできる。

よって、本実施形態のラックキャビネット２０では、機器２と機器２’の間に大きな間隔を設ける必要がない。これにより、ラックキャビネットの台数を減らし、設置の際の省スペース化に対応することができる。さらに、エアコンによりラックキャビネットへ直接的に冷気を送る構成の場合、ラックキャビネットの台数が減らせることで、エアコンの設置台数を減らすことも可能となる。

また、ラックキャビネット２０は、図３に示したガイド板１９を設けることができる。ガイド板を設けることで、機器を冷却する効果をさらに高めることができる。

本実施形態の冷却方法は次の通りである。すなわち、吸気口と排気口とを有するラックキャビネット２０に収納された機器の冷却方法において、第１の吸気口２５から第１の排気口２６への第１の空気流により第１の機器２を冷却する。さらに、第２の吸気口２７から第２の排気口２８への第２の空気流により第２の機器２’を冷却する。さらに、第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは異なる。また、第１の空気流の方向と第２の空気流の方向とは略９０度異なる。また、第１の空気流と第２の空気流とを交互に設ける。また、第１の空気流と第２の空気流の内の少なくとも一つをガイド板により導くこともできる。

以上のように、本実施形態によれば、機器間の間隔や機器の設置面積を増大させることなく、収納した機器の十分な冷却を行うことのできるラックキャビネットを提供することができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

付記
（付記１）
第１の吸気口と第１の排気口とを有し、前記第１の吸気口と前記第１の排気口との間に第１の空気流路を有する、第１の収納部と、
第２の吸気口と第２の排気口とを有し、前記第２の吸気口と前記第２の排気口との間に第２の空気流路を有する、第２の収納部と、を有し、
前記第１の空気流路の方向と前記第２の空気流路の方向とは異なる、ラックキャビネット。
（付記２）
前記第１の空気流路の方向と前記第２の空気流路の方向とは略９０度異なる、付記１記載のラックキャビネット。
（付記３）
前記第１の収納部と前記第２の収納部とを交互に重ねた、付記１または２記載のラックキャビネット。
（付記４）
前記第１と第２の吸気口と前記第１と第２の排気口の少なくとも一箇所に空気流を導くガイドを設けた、付記１から３の内の１項記載のラックキャビネット。
（付記５）
前記第１の吸気口は前記第２の収納部に及ぶ、もしくは、前記第２の吸気口は前記第１の収納部に及ぶ、付記１から４の内の１項記載のラックキャビネット。
（付記６）
直方体の四つの側面に対応する前面と背面と第１の側面と第２の側面とを有するラックキャビネットにおいて、
前記前面に設けた第１の吸気口と前記背面に設けた第１の排気口とを有する第１の収納部と、前記第１の側面に設けた第２の吸気口と前記第２の側面に設けた第２の排気口とを有する第２の収納部と、を有するラックキャビネット。
（付記７）
前記第１の収納部と前記第２の収納部とを交互に重ねた、付記６記載のラックキャビネット。
（付記８）
前記第１と第２の吸気口と前記第１と第２の排気口の少なくとも一箇所に空気流を導くガイドを設けた、付記６または７記載のラックキャビネット。
（付記９）
前記第１の吸気口は前記第２の収納部に及ぶ、もしくは、前記第２の吸気口は前記第１の収納部に及ぶ、付記６から８の内の１項記載のラックキャビネット。
（付記１０）
吸気口と排気口とを有するラックキャビネットに収納された機器の冷却方法において、
第１の吸気口から第１の排気口への第１の空気流により第１の機器を冷却し、
第２の吸気口から第２の排気口への第２の空気流により第２の機器を冷却し、
前記第１の空気流の方向と前記第２の空気流の方向とは異なる、冷却方法。
（付記１１）
前記第１の空気流の方向と前記第２の空気流の方向とは略９０度異なる、付記１０記載の冷却方法。
（付記１２）
前記第１の空気流と前記第２の空気流とを交互に設ける、付記１０または１１記載の冷却方法。
（付記１３）
前記第１の空気流と前記第２の空気流の内の少なくとも一つをガイドにより導く、付記１０から１２の内の１項記載の冷却方法。

１、１０、１１、２０、３０、３４ ラックキャビネット
２、２’、３１ 機器
３、１３、２３ 第１の収納部
４、１４、２４ 第２の収納部
５、１５、２５ 第１の吸気口
６、１６、２６ 第１の排気口
７、１７、２７ 第２の吸気口
８、１８、２８ 第２の排気口
９、１２ 第１の空気流路
９’、１２’ 第２の空気流路
１９ ガイド板
３２ 吸気口
３３ 排気口

Claims (8)

1. 第１の吸気口と第１の排気口とを有し、前記第１の吸気口と前記第１の排気口との間に第１の空気流路を有する、第１の収納部と、
   第２の吸気口と第２の排気口とを有し、前記第２の吸気口と前記第２の排気口との間に第２の空気流路を有する、第２の収納部と、を有し、
   前記第１の空気流路の方向と前記第２の空気流路の方向とは略９０度異なる、ラックキャビネット。
2. 前記第１の収納部と前記第２の収納部とを交互に重ねた、請求項１記載のラックキャビネット。
3. 前記第１と第２の吸気口と前記第１と第２の排気口の少なくとも一箇所に空気流を導くガイドを設けた、請求項１または２記載のラックキャビネット。
4. 前記第１の吸気口は前記第２の収納部に及ぶ、もしくは、前記第２の吸気口は前記第１の収納部に及ぶ、請求項１から３の内の１項記載のラックキャビネット。
5. 直方体の四つの側面に対応する前面と背面と第１の側面と第２の側面とを有するラックキャビネットにおいて、
   前記前面に設けた第１の吸気口と前記背面に設けた第１の排気口とを有する第１の収納部と、前記第１の側面に設けた第２の吸気口と前記第２の側面に設けた第２の排気口とを有する第２の収納部と、を有するラックキャビネット。
6. 前記第１の収納部と前記第２の収納部とを交互に重ねた、請求項５記載のラックキャビネット。
7. 前記第１の吸気口は前記第２の収納部に及ぶ、もしくは、前記第２の吸気口は前記第１の収納部に及ぶ、請求項５または６記載のラックキャビネット。
8. 吸気口と排気口とを有するラックキャビネットに収納された機器の冷却方法において、第１の吸気口から第１の排気口への第１の空気流により第１の機器を冷却し、
   第２の吸気口から第２の排気口への第２の空気流により第２の機器を冷却し、
   前記第１の空気流の方向と前記第２の空気流の方向とは略９０度異なる冷却方法。