JP6399980B2

JP6399980B2 - サーバーラック冷却装置における配管構造

Info

Publication number: JP6399980B2
Application number: JP2015154706A
Authority: JP
Inventors: 和仁関
Original assignee: Nikkei Heat Exchanger Co Ltd
Current assignee: Nikkei Heat Exchanger Co Ltd
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2035-08-05
Also published as: JP2017033427A

Description

この発明は、サーバーラック冷却装置における配管構造に関するもので、更に詳細には、複数のサーバーを多段に収納したサーバーラックにおける各サーバーからの排熱を冷却する冷却装置における配管構造に関するものである。

近年のＩＣＴ（Information and Communication Technology）化の進歩発展に伴い、空調設備を備える情報通信機械室において情報通信機器（ＩＣＴ装置）内のサーバーをサーバーラック内に多段に収納している。

従来、サーバーから放出される排熱によりＩＣＴ装置内の温度が上昇することによる温度環境の悪化の改善を図るために、情報通信機械室内の空調機による冷却に加えて、サーバーラックの外部に近接された空冷部によって、サーバーから放出される排熱により冷媒が気化することによって冷却するサーバーラック冷却装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１，２に記載のサーバーラック冷却装置において、サーバーラックの外面に配置される空冷部は、配管内を冷媒が通過する往き側ヘッダーと、戻り側ヘッダーと、両ヘッダー間に並列に配置される熱交換用パイプとを備える熱交換器（ラジエータ）にて構成されている。

前記のように構成される熱交換器（ラジエータ）において、往き側ヘッダーには、冷媒供給側配管を介して冷媒供給源が接続され、戻り側ヘッダーには、冷媒排出側配管を介して排気ダクトが接続されている。

特開２０１３−３６３６号公報特開２０１３−８８８８号公報

しかしながら、複数のサーバーを多段に収納するサーバーラックにおいて、熱交換器（ラジエータ）の下側では冷媒の圧力が高く沸騰（気化）しづらく、また、上側では冷媒が気体のため排熱を吸熱しないという問題があり、サーバーラックに多段に収納されたサーバー全体の排熱を効率良く吸熱することができない懸念がある。

サーバー全体の排熱を効率良く吸熱することができないと、複数のサーバーを多段に収納するサーバーラックを複数設置する情報通信機械室においては、室内を所定温度に温度調整するために空調機の稼動電力の増大が懸念される。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、サーバーラックに多段に収納された各サーバーの外部に近接したラジエータに冷媒を供給する配管を改善して、サーバーラックに多段に収納されたサーバー全体の排熱の吸熱効率の向上を図れるようにしたサーバーラック冷却装置における配管構造を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明の第１のサーバーラック冷却装置における配管構造は、複数のサーバーを多段に収納するサーバーラックの外部に近接され、前記サーバーから放出される排熱により冷媒が気化することによって冷却する複数のラジエータと、前記ラジエータに冷媒を供給する冷媒供給側配管と、を具備するサーバーラック冷却装置において、前記冷媒供給側配管は、互いに接合される、最上段の前記ラジエータに接続する上部配管と、最下段の前記ラジエータに接続する下部配管及び中間に位置する前記ラジエータに接続する１又は複数の中間配管を具備し、前記上部配管及び中間配管は、仕切壁によって主冷媒通路と副冷媒通路が左右に分割された押出形材にて形成され、前記主冷媒通路の上部に冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する第１の冷媒供給口が設けられ、前記仕切壁に、前記主冷媒通路と前記副冷媒通路とを連通する連通口が設けられ、前記副冷媒通路の下部に、第２の冷媒供給口が設けられ、前記下部配管は、主冷媒通路を有する押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上部に前記第２の冷媒供給口に連通する冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する冷媒供給口が設けられる、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、上部配管の冷媒導入口に供給される冷媒を、上部配管の主冷媒通路を介して最上段のラジエータに供給する一方、連通口及び副冷媒通路を介して中間配管の冷媒導入口及び主冷媒通路を介して下段に位置するラジエータに供給することができる。また、中間配管の主冷媒通路を流れる冷媒の一部を、連通口及び副冷媒通路を介して下段に位置する中間配管又は下部配管の主冷媒通路を介して下段に位置するラジエータに供給することができる。

この発明において、前記上部配管及び中間配管は、前記副冷媒通路の下端部が前記主冷媒通路より下方に突出され、該突出部に前記第２の冷媒供給口が設けられ、前記中間配管は、前記主冷媒通路の上端部が前記副冷媒通路より上方に突出し、該突出部に前記冷媒導入口が設けられ、前記下部配管は、仕切壁によって前記主冷媒通路と予備通路とが左右に分割された押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上端部が前記予備通路より上方に突出され、該突出部に前記冷媒導入口が設けられ、前記上部配管及び中間配管の前記副冷媒通路の下端突出部と前記中間配管の上端突出部とを接合すると共に、前記中間配管の下端突出部と下段の前記中間配管の上端突出部又は前記下部配管の上端突出部とを接合して、前記上部配管、中間配管及び下部配管を前記ラジエータの側方に直状に配設するのが好ましい（請求項２）。

このように構成することにより、上部配管、中間配管及び下部配管を多段に配置されたラジエータの側方に直状に配置することができるので、複数のラジエータと配管を一体化することができる。

また、この発明において、前記上部配管及び中間配管の前記仕切壁に設けられる連通口は、前記主冷媒通路側又は前記副冷媒通路側の一方の側壁に設けられた貫通孔を介して穿設され、前記貫通孔は蓋体によって閉塞されるのが好ましい（請求項３）。

このように構成することにより、押出形材にて形成される上部配管及び中間配管の仕切壁の任意の位置に容易に連通口を設けることができる。

この発明の第２のサーバーラック冷却装置における配管構造は、複数のサーバーを多段に収納するサーバーラックの外部に近接され、前記サーバーから放出される排熱により冷媒が気化することによって冷却する複数のラジエータと、前記ラジエータに冷媒を供給する冷媒供給側配管と、を具備するサーバーラック冷却装置において、前記冷媒供給側配管は、互いに接合される、最上段の前記ラジエータに接続する上部配管と、最下段の前記ラジエータに接続する下部配管を具備し、前記上部配管は、仕切壁によって第１の冷媒通路と第２の冷媒通路とが左右に分割された押出形材にて形成され、前記第１の冷媒通路は、第１の仕切板によって第１の上部冷媒通路と第１の下部冷媒通路に区画され、前記第２の冷媒通路は、前記第１の仕切板より下方に位置する第２の仕切板によって第２の上部冷媒通路と第２の下部冷媒通路に区画され、前記第１の上部冷媒通路の上部に冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する第１の冷媒供給口が設けられ、前記仕切壁に、前記第１の上部冷媒通路と前記第２の上部冷媒通路とを連通する第１の連通口と、前記第２の上部冷媒通路の下部と前記第１の下部冷媒通路の上部とを連通する第２の連通口及び前記第１の下部冷媒通路と前記第２の下部冷媒通路の上部とを連通する第３の連通口が設けられ、前記第１の下部冷媒通路に、前記ラジエータの冷媒流入口に連通する第２の冷媒供給口が設けられ、前記第２の下部冷媒通路に、第３の冷媒供給口が設けられ、前記下部配管は、主冷媒通路を有する押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上部に前記第２の冷媒供給口に連通する冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する冷媒供給口が設けられる、ことを特徴とする（請求項４）。

このように構成することにより、上部配管の冷媒導入口に供給される冷媒を、第１の上部冷媒通路を介して最上段のラジエータに供給する一方、第１の連通口、第２の上部冷媒通路、第２の連通口及び第１の下部冷媒通路を介して下段に位置するラジエータに供給することができる。また、第１の下部冷媒通路を流れる冷媒の一部を、第３の連通口及び下部配管の主冷媒通路を介して更に下段に位置するラジエータに供給することができる。

請求項４に記載の発明において、前記第２の下部冷媒通路の下端部が前記第１の下部冷媒通路より下方に突出され、該突出部に前記第２の冷媒供給口が設けられ、前記下部配管は、仕切壁によって前記主冷媒通路と予備通路とが左右に分割された押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上端部が前記予備通路より上方に突出され、該突出部に前記冷媒導入口が設けられ、前記上部配管の第２の下部冷媒通路の下端突出部と前記下部配管の上端突出部とを接合して、前記上部配管及び下部配管を前記ラジエータの側方に直状に配設するのが好ましい（請求項５）。

このように構成することにより、上部配管及び下部配管を多段に配置されたラジエータの側方に直状に配置することができるので、複数のラジエータと配管を一体化することができる。

また、請求項４に記載の発明において、前記仕切壁に設けられる第１の連通口、第２の連通口及び第３の連通口は、それぞれ前記第１の冷媒通路又は第２の冷媒通路の一方の側壁に設けられた貫通孔を介して穿設され、前記貫通孔は蓋体によって閉塞されるのが好ましい（請求項６）。

このように構成することにより、押出形材にて形成される上部配管の仕切壁の任意の位置に容易に第１，第２，第３の連通口を設けることができる。

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。

（１）請求項１に記載の発明によれば、上部配管の冷媒導入口に供給される冷媒を、互いに接合させる上部配管、中間配管及び下部配管を介して多段に配置された各ラジエータに供給することができるので、サーバーラックに多段に収納された各サーバーの外部に近接したラジエータに冷媒を供給する配管を改善して、サーバーラックに多段に収納されたサーバー全体の排熱の吸熱効率の向上を図ることができる。

（２）請求項２に記載の発明によれば、上部配管、中間配管及び下部配管を多段に配置されたラジエータの側方に直状に配置することができ、複数のラジエータと配管を一体化することができるので、前記（１）に加えて、更にラジエータへの配管の組付けを容易にすることができると共に、配管の占めるスペースを少なくすることができる。

（３）請求項３に記載の発明によれば、前記（１）に加えて、更に押出形材にて形成される上部配管及び中間配管の仕切壁の任意の位置に容易に連通口を設けることができる。

（４）請求項４に記載の発明によれば、上部配管の冷媒導入口に供給される冷媒を、互いに接合させる上部配管及び下部配管を介して多段に配置された各ラジエータに供給することができるので、サーバーラックに多段に収納された各サーバーの外部に近接したラジエータに冷媒を供給する配管を改善して、サーバーラックに多段に収納されたサーバー全体の排熱の吸熱効率の向上を図ることができる。
また、上部配管により最上段のラジエータとその下段のラジエータに冷媒を供給することができるので、配管の構成部材の削減が図れる。

（５）請求項５に記載の発明によれば、上部配管及び下部配管を多段に配置されたラジエータの側方に直状に配置することができ、複数のラジエータと配管を一体化することができるので、前記（４）に加えて、更にラジエータへの配管の組付けを容易にすることができると共に、配管の占めるスペースを少なくすることができる。

（６）請求項６に記載の発明によれば、前記（４）に加えて、更に押出形材にて形成される上部配管の仕切壁の任意の位置に容易に第１，第２，第３の連通口を設けることができる。

この発明に係るサーバーラック冷却装置における配管構造の使用状態を示す概略断面図である。この発明の第１実施形態を示す概略縦断面図である。第１実施形態における上部配管を示す一部断面斜視図である。第１実施形態における上部配管と中間配管を示す一部断面斜視図である。前記上部配管の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図５（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図５（ａ）のII−II線に沿う拡大断面図（ａ）及びIII−III線に沿う拡大断面図（ｂ）である。前記中間配管の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。前記中間配管の背面図（ａ）及び図８（ａ）のIV−IV線に沿う拡大断面図（ｂ）である。図８（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う拡大断面図（ａ）、VI−VI線に沿う拡大断面図（ｂ）及びVII−VII線に沿う拡大断面図（ｃ）である。この発明における下部配管の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。前記下部配管の背面図（ａ）及び図１１（ａ）のVIII−VIII線に沿う拡大断面図（ｂ）である。図１１（ａ）のIX−IX線に沿う拡大断面図（ａ）及びＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図（ｂ）である。この発明の第２実施形態を示す概略縦断面図である。第２実施形態における上部配管を示す一部断面斜視図である。第２実施形態における上部配管の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。前記上部配管の背面図（ａ）及び図１６（ａ）のXI−XI線に沿う拡大断面図（ｂ）である。図１６（ａ）のXII−XII線に沿う拡大断面図（ａ）、XIII−XIII線に沿う拡大断面図（ｂ）、XIV−XIV線に沿う拡大断面図（ｃ）及び図１７（ａ）のXV−XV線に沿う拡大断面図（ｄ）である。

以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係るサーバーラック冷却装置を情報通信機械室に設置されたサーバーラックに適用した場合について説明する。

図１に示すように、情報通信機械室４内には、複数例えば４台のサーバー２を多段に収納するサーバーラック３と、室内の温度を所定温度に制御するために空調機５が設置されている。また、サーバー２から放出される排熱により室内の温度が上昇することにより温度環境の悪化の改善を図るために、サーバーラック３の外部の近接位置にこの発明に係るサーバーラック冷却装置１が配置されている。

＜第１実施形態＞
サーバーラック冷却装置１は、サーバー２から放出される排熱により冷媒が気化することによって冷却する複数（例えば４台）のラジエータ１０と、ラジエータ１０に冷媒を供給する冷媒供給側配管１００と、冷媒排出側配管７０とを具備している。

この場合、図２に示すように、ラジエータ１０は、上下に対峙する冷媒供給側ヘッダーパイプ１１及び冷媒排出側ヘッダーパイプ１２と、両ヘッダーパイプ１１，１２に接続する互いに平行な複数の扁平状の熱交換チューブ１３と、隣接する熱交換チューブ１３間に介在されるコルゲートフィン１４とで構成されている。両ヘッダーパイプ１１，１２、熱交換チューブ１３及びコルゲートフィン１４は、それぞれアルミニウム製部材にて形成される。

この場合、冷媒供給側ヘッダーパイプ１１の下部一側端に、冷媒流入口１５が形成されている。また、冷媒排出側ヘッダーパイプ１２の冷媒流入口１５と対角をなす上部一側端に、冷媒流出口１６が形成されている。

前記のように構成される各ラジエータ１０の冷媒流入口１５に冷媒供給側配管１００が接続され、冷媒流出口１６に冷媒排出側配管７０が接続されている。

冷媒供給側配管１００は、最上段のラジエータ１０に接続する上部配管２０と、最下段のラジエータ１０に接続する下部配管４０及び中間に位置する２台のラジエータ１０に接続する２つの中間配管３０Ａ，３０Ｂを具備している。これら上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０は、互いに接合される。上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０の接合形態については後述する。

上部配管２０は、図２，図３，図５〜図７に示すように、仕切壁２１によってそれぞれ断面が矩形状の主冷媒通路２２と副冷媒通路２３が左右に分割されたアルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、主冷媒通路２２と副冷媒通路２３の上下両端の開口部にはアルミニウム製エンドキャップ２０ａが接合されて塞がれている。

主冷媒通路２２の側壁の上部に冷媒導入口２４が設けられ、下部に最上段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する第１の冷媒供給口２５が設けられている。また、仕切壁２１に、主冷媒通路２２と副冷媒通路２３とを連通する連通口２７が設けられ、副冷媒通路２３の下部に、第２の冷媒供給口２６が設けられている。なお、同一面側に開口する冷媒導入口２４と第１の冷媒供給口２５の表面開口側の同心円上には環状溝９０が周設されており、環状溝９０にＯリング９１が嵌装されるようになっている。

なお、連通口２７は、ラジエータ１０における冷媒が液状の下側熱交換領域１７と冷媒が気液分離される上側熱交換領域１８の境界部より若干下側の位置に設けられている。図２において、最上段のラジエータ１０にのみ下側熱交換領域１７と上側熱交換領域１８を示したが、その他のラジエータ１０においても同様であるので、省略する。この場合、連通口２７は、主冷媒通路側の側壁２２ａに設けられた貫通孔２８を介して穿設され、その後、貫通孔２８をアルミニウム製の蓋体２９を接合することによって閉塞される。なお、貫通孔２８は副冷媒通路側の側壁に設けてもよい。

なお、上部配管２０における副冷媒通路２３の下端部が主冷媒通路２２より下方に突出され、該下端突出部２０ｂに第２の冷媒供給口２６が設けられている。

また、上部配管２０の側壁２２ａと直交方向の対向する両側壁には、取付孔２０ｇを有するフランジ２０ｆが設けられている。このフランジ２０ｆは、上部配管２０の押出成形時に一体成形される凸条を切除することで形成される。このフランジ２０ｆを設けることによって、取付孔２０ｇと取付ボルト、ナット（図示せず）等を用いて中間配管３０Ａや装置に上部配管２０を連結（固定）することができる。

中間配管３０Ａ，３０Ｂは、上段側の中間配管３０Ａを代表して説明すると、図２，図４，図８〜図１０に示すように、仕切壁３１によって上部配管２０と同様にそれぞれ断面が矩形状の主冷媒通路３２と副冷媒通路３３が左右に分割されたアルミニウム製押出形材にて形成されている。なお、主冷媒通路３２と副冷媒通路３３の上下両端の開口部にはアルミニウム製エンドキャップ３０ａが接合されて塞がれている。

主冷媒通路３２の側壁の上部に冷媒導入口３４が設けられ、下部にラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する第１の冷媒供給口３５が設けられている。また、仕切壁３１に、主冷媒通路３２と副冷媒通路３３とを連通する連通口３７が設けられ、副冷媒通路３３の下部に、第２の冷媒供給口３６が設けられている。なお、第１の冷媒供給口３５の表面開口側の同心円上には環状溝９０が周設されており、環状溝９０にＯリング９１が嵌装されるようになっている。

なお、連通口３７は、上部配管２０の連通口２７と同様にラジエータ１０における冷媒が液状の下側熱交換領域１７と冷媒が気液分離される上側熱交換領域１８の境界部より若干下側の位置に設けられている。この場合、連通口３７は、主冷媒通路側の側壁３２ａに設けられた貫通孔３８を介して穿設され、その後、貫通孔３８をアルミニウム製の蓋体３９を接合することによって閉塞される。

なお、中間配管３０Ａにおける主冷媒通路３２の上端部が副冷媒通路３３より上方に突出しており、該上端突出部３０ｃに上部配管２０の第２の冷媒供給口２６に連通する冷媒導入口３４が設けられている。また、副冷媒通路３３の下端部が主冷媒通路３２より下方に突出され、該下端突出部３０ｂに第２の冷媒供給口３６が設けられている。なお、下段に位置する中間配管３０Ｂの場合は、上端突出部３０ｃに設けられた冷媒導入口３４と上段の中間配管３０Ａの下端突出部３０ｂに設けられた第２の冷媒供給口３６が連通する。

また、中間配管３０Ａの側壁３２ａと直交方向の対向する両側壁には、上部配管２０と同様に、取付孔３０ｇを有するフランジ３０ｆが設けられている。

下部配管４０は、図２，図１１〜図１３に示すように、仕切壁４１によって上部配管２０と同様にそれぞれ断面が矩形状の主冷媒通路４２と予備通路４３が左右に分割されたアルミニウム製押出形材にて形成されている。下部配管４０を仕切壁４１によって主冷媒通路４２と予備通路４３が左右に分割されたアルミニウム製押出形材にて形成したのは、下部配管４０を上部配管２０と同様の断面形状の押出形材にて形成することができるからである。なお、主冷媒通路４２の上下両端の開口部にはアルミニウム製エンドキャップ４０ａが接合されて塞がれている。

主冷媒通路４２の上部に中間配管３０Ａの第２の冷媒供給口３６に連通する冷媒導入口４４が設けられ、下部に最下段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する冷媒供給口４５が設けられている。なお、冷媒供給口４５の表面開口側の同心円上には環状溝９０が周設されており、環状溝９０にＯリング９１が嵌装されるようになっている。

なお、主冷媒通路４２の上端部が予備通路４３より上方に突出され、該上端突出部４０ｃに冷媒導入口４４が設けられている。また、下部配管４０の冷媒供給口４５を設けた側壁と直交方向の対向する両側壁には、上部配管２０と同様に、取付孔４０ｇを有するフランジ４０ｆが設けられている。

ラジエータ１０に冷媒供給側配管１００を接続するには、まず、上部配管２０の下端突出部２０ｂと上段側の中間配管３０Ａの上端突出部３０ｃとを接合し、上段側の中間配管３０Ａの下端突出部３０ｂと下段側の中間配管３０Ｂの上端突出部３０ｃとを接合し、更に、下段側の中間配管３０Ｂの下端突出部３０ｂと下部配管４０の上端突出部４０ｃとを接合して、上部配管２０、２つの中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０を直状に接合する。

この場合、上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０の表面にろう材を塗布することによって、上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０とを一体ろう付けすることができる。これに代えて、上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０の接合部にろう材を介在して一体ろう付けしてもよい。

上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０を接合した状態では、上部配管２０の第２の冷媒供給口２６と上段側の中間配管３０Ａの冷媒導入口３４が連通し、上段側の中間配管３０Ａの第２の冷媒供給口３６と下段側の中間配管３０Ｂの冷媒導入口３４が連通し、下段側の中間配管３０Ｂの第２の冷媒供給口３６と下部配管４０の冷媒導入口４４が連通する。

次に、上部配管２０の第１の冷媒供給口２５を最上段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通し、上段側の中間配管３０Ａの第１の冷媒供給口２５を上方から２段目のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通し、下段側の中間配管３０Ｂの第１の冷媒供給口２５を上方から３段目のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通し、下部配管４０の冷媒供給口４５を最下段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する。そして、図示しない固定部材によって各段のラジエータ１０の側方に冷媒供給側配管１００を接続する。

この場合、上部配管２０の第１の冷媒供給口２５、中間配管３０Ａ，３０Ｂの第１の冷媒供給口３５、下部配管４０の冷媒供給口４５と各ラジエータ１０の冷媒流入口１５との間に、Ｏリングが介在されて気密性が保持されている。

なお、各ラジエータ１０の冷媒流出口１６には、冷媒排出側配管７０が接続される。この場合、冷媒排出側配管７０の上端部は最上段のラジエータ１０より上方に突出されており、上端部に配管接続用フランジ部７１が設けられている。なお、冷媒流出口１６と冷媒排出側配管７０との間にＯリング（図示せず）が介在されて、図示しない固定部材によって各段のラジエータ１０の側方に冷媒排出側配管７０が接続される。なお、冷媒排出側配管７０には、情報通信機械室４の外部に冷媒を排出する冷媒排出管路７が接続される。

また、上部配管２０の上端部は、最上段のラジエータ１０より上方に突出に位置しており、この突出部に冷媒導入口２４が位置している。この冷媒導入口２４に冷媒供給側接続配管８０が接続され、冷媒供給側接続配管８０に冷媒供給管路６が接続される。

冷媒供給側接続配管８０は、上部配管２０の冷媒導入口２４に一端が接続される直状部８１と、直状部８１から略直交状に屈曲されて冷媒排出側配管７０の上端部に近接する起立部８２とからなり、起立部８２の上端部に配管接続用フランジ部８３が設けられている。なお、上部配管２０の冷媒導入口２４と冷媒供給側接続配管８０の直状部８１との間にはＯリング９１が介在されて気密性が保持されている。

このように、冷媒排出側配管７０の上端部を最上段のラジエータ１０より上方に突出させて、上端部に配管接続用フランジ部７１を設け、上部配管２０に接続する冷媒供給側接続配管８０を、最上段のラジエータ１０より上方に突出する上部配管２０の冷媒導入口２４に一端が接続される直状部８１と、該直状部８１から略直交状に屈曲されて冷媒排出側配管７０の上端部に近接する起立部８２とで形成し、起立部８２の上端部に配管接続用フランジ部８３を設けることにより、冷媒供給側配管１００に接続する冷媒供給管路６と冷媒排出側配管７０に接続する冷媒排出管路７の接続作業を容易にすることができると共に、冷媒流入側と冷媒流出側の配管経路を近接することができる。

第１実施形態のサーバーラック冷却装置１において、冷媒供給側接続配管８０を介して液状の冷媒が上部配管２０の冷媒導入口２４から主冷媒通路２２内に流れ、第１の冷媒供給口２５、最上段のラジエータ１０の冷媒流入口１５を介してラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。また、主冷媒通路２２内に流れた冷媒の一部は、連通口２７を介して副冷媒通路２３内に流れ、第２の冷媒供給口２６、上段側の中間配管３０Ａの冷媒導入口３４を介して中間配管３０Ａの主冷媒通路３２内に流れ、第１の冷媒供給口３５、ラジエータ１０の冷媒流入口１５を介して上段から２段目のラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。また、主冷媒通路３２内に流れた冷媒の一部は、連通口３７を介して副冷媒通路３３内に流れ、第２の冷媒供給口３６、下段側の中間配管３０Ｂの冷媒導入口３４を介して中間配管３０Ｂの主冷媒通路３２内に流れ、第１の冷媒供給口３５、ラジエータ１０の冷媒流入口１５を介して上段から３段目のラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。また、主冷媒通路３２内に流れた冷媒の一部は、連通口３７を介して副冷媒通路３３内に流れ、第２の冷媒供給口３６、下部配管４０の冷媒導入口４４を介して下部配管４０の主冷媒通路４２内に流れ、冷媒供給口４５、ラジエータ１０の冷媒流入口１５を介して最下段のラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。

各ラジエータ１０に流れた冷媒は、下側熱交換領域１７の各熱交換チューブ１３の流体流路を流れる間にサーバー２から放出される排熱を吸熱して蒸発し、気液混合状態となって上側熱交換領域１８の各熱交換チューブ１３に流れる。上側熱交換領域１８の各熱交換チューブ１３の流体流路を流れる冷媒は、冷媒排出側ヘッダーパイプ１２で合流する。そして、冷媒排出側ヘッダーパイプ１２で合流した冷媒は冷媒排出側配管７０を介して冷媒排出管路７から流出する。

第１実施形態のサーバーラック冷却装置１における配管構造によれば、上部配管２０の冷媒導入口２４に供給される冷媒を、互いに接合させる上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０を介して多段に配置された各ラジエータ１０に供給することができるので、サーバーラック３に多段に収納された各サーバー１０の外部に近接したラジエータ１０に冷媒を供給する冷媒供給側配管１００を改善して、サーバーラック３に多段に収納されたサーバー全体の排熱の吸熱効率の向上を図ることができる。したがって、複数のサーバー２を多段に収納するサーバーラック３を複数設置する情報通信機械室４等においては、室内を所定温度に温度調整するために空調機の稼動電力を大幅に削減することができる。

また、上部配管２０、中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０を多段に配置されたラジエータ１０の側方に直状に配置することができ、複数のラジエータ１０と冷媒供給側配管１００を一体化することができるので、ラジエータ１０への配管の組付けを容易にすることができると共に、配管の占めるスペースを少なくすることができる。

また、押出形材にて形成される上部配管２０及び中間配管３０Ａ，３０Ｂの仕切壁の任意の位置に容易に連通口２７，３７を設けることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、冷媒供給側配管の構成部材の削減を図ると共に、ラジエータへの接続を更に容易に行えるようにした場合である。

第２実施形態の冷媒供給側配管２００は、図１４に示すように、最上段のラジエータ１０とその直下の２段目のラジエータ１０に接続する上部配管５０と、最下段のラジエータ１０に接続する下部配管４０を具備している。これら上部配管５０及び下部配管４０は、互いに接合される。上部配管５０と下部配管４０の接合形態については後述する。

上部配管５０は、図１４〜図１８に示すように、仕切壁５１によってそれぞれ断面が矩形状の第１の冷媒通路５２と第２の冷媒通路５３とが左右に分割されたアルミニウム製押出形材にて形成されている。この場合、上部配管５０の対向する両側壁の仕切壁５１の延長上には凸条５０ｆが長手方向に沿って一体に形成されている。このように対向する両側壁の仕切壁５１の延長上に凸条５０ｆを設けることによって、凸条５０ｆに設けられる取付孔（図示せず）と取付ボルト、ナット（図示せず）等を用いて下部配管４０や装置等に上部配管５０を連結（固定）することができる。この場合、凸条５０ｆを必要に応じて切除して残りの部分を取付孔を有するフランジとしてもよい。なお、第１の冷媒通路５２と第２の冷媒通路５３の上下両端の開口部にはアルミニウム製エンドキャップ５０ｅが接合されて塞がれている。

第１の冷媒通路５２は、第１の仕切板５４によって第１の上部冷媒通路５２ａと第１の下部冷媒通路５２ｂに区画され、第２の冷媒通路５３は、第１の仕切板５４より下方に位置する第２の仕切板５５によって第２の上部冷媒通路５３ａと第２の下部冷媒通路５３ｂに区画されている。

第１の上部冷媒通路５２ａの上部に冷媒導入口５６が設けられ、下部に最上段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する第１の冷媒供給口５７ａが設けられている。また、第１の下部冷媒通路５２ｂに、２段目のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する第２の冷媒供給口５７ｂが設けられ、第２の下部冷媒通路５３ｂに、第３の冷媒供給口５７ｃが設けられている。なお、同一面側に開口する冷媒導入口５６と第１の冷媒供給口５７ａ及び第２の冷媒供給口５７ｂの表面開口側の同心円上には環状溝９０が周設されており、環状溝９０にＯリング９１が嵌装されるようになっている。

また、仕切壁５１には、第１の上部冷媒通路５２ａと第２の上部冷媒通路５３ａとを連通する第１の連通口５８ａと、第２の上部冷媒通路５３ａの下部と第１の下部冷媒通路５２ｂの上部とを連通する第２の連通口５８ｂ及び第１の下部冷媒通路５２ｂと第２の下部冷媒通路５３ｂの上部とを連通する第３の連通口５８ｃが設けられている。

なお、第１の連通口５８ａと第３の連通口５８ｃは、ラジエータ１０における冷媒が液状の下側熱交換領域１７と冷媒が気液分離される上側熱交換領域１８の境界部より若干下側の位置に設けられている。図１４において、最上段のラジエータ１０にのみ下側熱交換領域１７と上側熱交換領域１８を示したが、その他のラジエータ１０においても同様であるので、省略する。

この場合、第１の連通口５８ａは、第１の上部冷媒通路側の側壁５０ｂに設けられた貫通孔６０を介して穿設され、第２の連通口５８ｂは、第２の上部冷媒通路側の側壁５０ｃに設けられた貫通孔６０を介して穿設され、また、第３の連通口５８ｃは、第１の下部冷媒通路側の側壁５０ｄに設けられた貫通孔６０を介して穿設される。第１の連通口５８ａ、第２の連通口５８ｂ及び第３の連通口５８ｃを穿設した後、貫通孔６０はアルミニウム製の蓋体６１を接合することによって閉塞される。

なお、第２の下部冷媒通路５３ｂの下端部が第１の下部冷媒通路５２ｂより下方に突出され、該下端突出部５０ｅに第３の冷媒供給口５７ｃが設けられている。

下部配管４０は、第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

ラジエータ１０に冷媒供給側配管２００を接続するには、まず、上部配管５０の下端突出部５０ｅと下部配管４０の上端突出部４０ｃとを接合して、上部配管５０と下部配管４０を直状に接合する。

この場合、上部配管５０及び下部配管４０の表面にろう材を塗布することによって、上部配管５０と下部配管４０とを一体ろう付けすることができる。これに代えて、上部配管５０と下部配管４０の接合部にろう材を介在して一体ろう付けしてもよい。

上部配管５０と下部配管４０を接合した状態では、上部配管５０の第３の冷媒供給口５７ｃと下部配管４０の冷媒導入口４４が連通する。

次に、上部配管５０の第１の冷媒供給口５７ａを最上段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通し、第２の冷媒供給口５７ｂを上方から２段目のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通し、下部配管４０の冷媒供給口４５を最下段のラジエータ１０の冷媒流入口１５に連通する。そして、図示しない固定部材によって各段のラジエータ１０の側方に冷媒供給側配管１００を接続する。

この場合、上部配管５０の第１の冷媒供給口５７ａ、第２の冷媒供給口５７ｂ、下部配管４０の冷媒供給口４５と各ラジエータ１０の冷媒流入口１５との間に、Ｏリングが介在されて気密性が保持されている。

第２実施形態のサーバーラック冷却装置１Ａにおいて、冷媒供給側接続配管２００を介して液状の冷媒が上部配管５０の冷媒導入口５６から第１の上部冷媒通路５２ａ内に流れ、第１の冷媒供給口５７ａ、ラジエータ１０の冷媒流入口１５を介してラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。また、第１の上部冷媒通路５２ａ内に流れた冷媒の一部は、第２の連通口５８ｂを介して第２の上部冷媒通路５５３ａ内に流れ、第２の上部冷媒通路５５３ａ内に流れた冷媒は、第２の連通口５８ｂを介して第１の下部冷媒通路５２ｂ内に流れ、第１の下部冷媒通路５２ｂ内に流れた冷媒は、第２の冷媒供給口５７ｂ、ラジエータ１０の冷媒流入口１５を介して上段から２段目のラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。また、第１の下部冷媒通路５２ｂ内に流れた冷媒の一部は、第３の連通口５８ｃを介して第２の下部冷媒通路５３ｂ内に流れ、第２の下部冷媒通路５３ｂ内に流れた冷媒は、第３の冷媒供給口５７ｃを介して下部配管４０の主冷媒通路４２内に流れ、主冷媒通路４２内に流れた冷媒は、冷媒供給口４５、ラジエータ１０の冷媒流入口１５を介して最下段のラジエータ１０の下側熱交換領域１７に流れる。

第２実施形態のサーバーラック冷却装置１Ａにおける配管構造によれば、上部配管５０の冷媒導入口５６に供給される冷媒を、互いに接合させる上部配管５０及び下部配管４０を介して多段に配置された各ラジエータ１０に供給することができるので、サーバーラック３に多段に収納された各サーバー２の外部に近接したラジエータ１０に冷媒を供給する冷媒供給側配管２００を改善して、サーバーラック３に多段に収納されたサーバー全体の排熱の吸熱効率の向上を図ることができる。したがって、複数のサーバー２を多段に収納するサーバーラック３を複数設置する情報通信機械室４等においては、室内を所定温度に温度調整するために空調機の稼動電力を大幅に削減することができる。
また、上部配管５０により最上段のラジエータ１０とその下段のラジエータ１０に冷媒を供給することができるので、配管の構成部材の削減が図れる。

＜その他の実施形態＞
第１実施形態では、冷媒供給側配管１００が上部配管２０、２つの中間配管３０Ａ，３０Ｂ及び下部配管４０を接合して、４台のサーバー２に近接する４段のラジエータ１０に接続する場合について説明したが、５段以上のサーバー２、ラジエータ１０に対応させる場合は、中間配管３０Ａ（３０Ｂ）を増やせばよい。また、３段のサーバー２、ラジエータ１０に対応させる場合は、中間配管を１つにすればよい。

また、第２実施形態では、冷媒供給側配管２００が上部配管５０と下部配管４０を接合して、３台のサーバー２に近接する３段のラジエータ１０に接続する場合について説明したが、４段以上のサーバー２、ラジエータ１０に対応させる場合は、上部配管５０と下部配管４０との間に第１実施形態の中間配管３０Ａ（３０Ｂ）を接合してもよい。

なお、ラジエータ１０は、上記構造に限定されるものではなく、対峙する冷媒供給側ヘッダーパイプ及び冷媒排出側ヘッダーパイプと、前記両ヘッダーパイプに接続する互いに平行な複数の熱交換チューブとを具備する構造であれば、その他の構造であってもよい。例えば、左右に対峙する冷媒供給側ヘッダーパイプ及び冷媒排出側ヘッダーパイプと、両ヘッダーパイプに接続する互いに平行な複数の熱交換チューブとを具備するパラレルフロー型のラジエータであってもよい。

２サーバー
３サーバーラック
１０ラジエータ
１５冷媒流入口
１６冷媒流出口
２０上部配管
２０ｂ下端突出部
２１，３１仕切壁
２２，３２，４２主冷媒通路
２３，３３副冷媒通路
２４，３４，４４冷媒流入口
２５，３５，５９ａ第１の冷媒供給口
２６，３６，５９ｂ第２の冷媒供給口
２７，３７連通口
２８，３８，６０貫通孔
２９，３９，６１蓋体
３０Ａ，３０Ｂ中間配管
３０ｂ下端突出部
３０ｃ上端突出部
４０下部配管
４５冷媒供給口
５０上部配管
５０ｅ下端突出部
５１仕切壁
５２第１の冷媒通路
５２ａ第１の上部冷媒通路
５２ｂ第１の下部冷媒通路
５３第２の冷媒通路
５３ａ第２の上部冷媒通路
５３ｂ第２の下部冷媒通路
５４第１の仕切板
５５第２の仕切板
５６冷媒導入口
５７ａ第１の冷媒供給口
５７ｂ第２の冷媒供給口
５７ｃ第３の冷媒供給口
５８ａ第１の連通口
５８ｂ第２の連通口
５８ｃ第３の連通口
７０冷媒排出側配管
８０冷媒供給側接続配管
８１直状部
８２起立部
８３配管接続用フランジ
１００，２００冷媒供給側配管

Claims

複数のサーバーを多段に収納するサーバーラックの外部に近接され、前記サーバーから放出される排熱により冷媒が気化することによって冷却する複数のラジエータと、前記ラジエータに冷媒を供給する冷媒供給側配管と、を具備するサーバーラック冷却装置において、
前記冷媒供給側配管は、互いに接合される、最上段の前記ラジエータに接続する上部配管と、最下段の前記ラジエータに接続する下部配管及び中間に位置する前記ラジエータに接続する１又は複数の中間配管を具備し、
前記上部配管及び中間配管は、仕切壁によって主冷媒通路と副冷媒通路が左右に分割された押出形材にて形成され、
前記主冷媒通路の上部に冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する第１の冷媒供給口が設けられ、
前記仕切壁に、前記主冷媒通路と前記副冷媒通路とを連通する連通口が設けられ、
前記副冷媒通路の下部に、第２の冷媒供給口が設けられ、
前記下部配管は、主冷媒通路を有する押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上部に前記第２の冷媒供給口に連通する冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する冷媒供給口が設けられる、
ことを特徴とするサーバーラック冷却装置における配管構造。
請求項１に記載のサーバーラック冷却装置における配管構造において、
前記上部配管及び中間配管は、前記副冷媒通路の下端部が前記主冷媒通路より下方に突出され、該突出部に前記第２の冷媒供給口が設けられ、
前記中間配管は、前記主冷媒通路の上端部が前記副冷媒通路より上方に突出し、該突出部に前記冷媒導入口が設けられ、
前記下部配管は、仕切壁によって前記主冷媒通路と予備通路とが左右に分割された押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上端部が前記予備通路より上方に突出され、該突出部に前記冷媒導入口が設けられ、
前記上部配管及び中間配管の前記副冷媒通路の下端突出部と前記中間配管の上端突出部とを接合すると共に、前記中間配管の下端突出部と下段の前記中間配管の上端突出部又は前記下部配管の上端突出部とを接合して、前記上部配管、中間配管及び下部配管を前記ラジエータの側方に直状に配設してなる、
ことを特徴とするサーバーラック冷却装置における配管構造。
請求項１に記載のサーバーラック冷却装置における配管構造において、
前記上部配管及び中間配管の前記仕切壁に設けられる連通口は、前記主冷媒通路側又は前記副冷媒通路側の一方の側壁に設けられた貫通孔を介して穿設され、前記貫通孔は蓋体によって閉塞される、ことを特徴とするサーバーラック冷却装置における配管構造。
複数のサーバーを多段に収納するサーバーラックの外部に近接され、前記サーバーから放出される排熱により冷媒が気化することによって冷却する複数のラジエータと、前記ラジエータに冷媒を供給する冷媒供給側配管と、を具備するサーバーラック冷却装置において、
前記冷媒供給側配管は、互いに接合される、最上段の前記ラジエータに接続する上部配管と、最下段の前記ラジエータに接続する下部配管を具備し、
前記上部配管は、仕切壁によって第１の冷媒通路と第２の冷媒通路とが左右に分割された押出形材にて形成され、
前記第１の冷媒通路は、第１の仕切板によって第１の上部冷媒通路と第１の下部冷媒通路に区画され、
前記第２の冷媒通路は、前記第１の仕切板より下方に位置する第２の仕切板によって第２の上部冷媒通路と第２の下部冷媒通路に区画され、
前記第１の上部冷媒通路の上部に冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する第１の冷媒供給口が設けられ、
前記仕切壁に、前記第１の上部冷媒通路と前記第２の上部冷媒通路とを連通する第１の連通口と、前記第２の上部冷媒通路の下部と前記第１の下部冷媒通路の上部とを連通する第２の連通口及び前記第１の下部冷媒通路と前記第２の下部冷媒通路の上部とを連通する第３の連通口が設けられ、
前記第１の下部冷媒通路に、前記ラジエータの冷媒流入口に連通する第２の冷媒供給口が設けられ、
前記第２の下部冷媒通路に、第３の冷媒供給口が設けられ、
前記下部配管は、主冷媒通路を有する押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上部に前記第２の冷媒供給口に連通する冷媒導入口が設けられ、下部に前記ラジエータの冷媒流入口に連通する冷媒供給口が設けられる、
ことを特徴とするサーバーラック冷却装置における配管構造。
請求項４に記載のサーバーラック冷却装置における配管構造において、
前記第２の下部冷媒通路の下端部が前記第１の下部冷媒通路より下方に突出され、該突出部に前記第２の冷媒供給口が設けられ、
前記下部配管は、仕切壁によって前記主冷媒通路と予備通路とが左右に分割された押出形材にて形成されると共に、前記主冷媒通路の上端部が前記予備通路より上方に突出され、該突出部に前記冷媒導入口が設けられ、
前記上部配管の第２の下部冷媒通路の下端突出部と前記下部配管の上端突出部とを接合して、前記上部配管及び下部配管を前記ラジエータの側方に直状に配設してなる、ことを特徴とするサーバーラック冷却装置における配管構造。
請求項４に記載のサーバーラック冷却装置において、
前記仕切壁に設けられる第１の連通口、第２の連通口及び第３の連通口は、それぞれ前記第１の冷媒通路又は第２の冷媒通路の一方の側壁に設けられた貫通孔を介して穿設され、前記貫通孔は蓋体によって閉塞される、ことを特徴とするサーバーラック冷却装置における配管構造。