JP4228369B2 - サーバーラック用冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーバーラック内に冷気を強制的に送風することでサーバーラック内の機器を冷却するサーバーラック用冷却装置に関するものである。

従来、この種の冷却装置として、特許文献１に記載されたラック冷却構造が開示されている。この冷却構造は、空調ユニットから送風される冷気をラックの下部に供給し、この冷気でラック内の機器を冷却すると共に、機器によって暖められた空気がラックの上部から排出される構造であり、空気の自然循環を利用してラック内の機器を冷却する冷却構造である。

一方、サーバーラック内に、空調や換気などの設備を設けたラックシステムが特許文献２に記載されている。このシステムによると、サーバーラックに必要な共通の設備、例えば、空調、換気、電源、監視、警備、消火などに使用する設備を収納した基本ラックと、サーバーなどの機器を収納する複数のサーバーラックとを、隣接して設けることで、サーバーラックの設置スペースを縮小化し、全ラックを統括監視し、保守することが可能となるというものである。

特開２００４−６３７５５号公報 特開２００３−２３３８８３号公報

前述のごときサーバーラック内に収納する各サーバーには、サーバーに内蔵されたＣＰＵの発熱を冷却する冷却ファンが内蔵されている。しかしながら、サーバーラック内に多数のサーバーを近接した状態で積み重ねていると、各サーバーの放熱が互いに干渉し合って十分に冷却できないおそれがある。このような現象は、たとえば冷房装置のある部屋でオープンラックに積み重ねた状態でも、各サーバーの温度が上昇することがあり、トラブルの原因になっていた。

ところが、特許文献１のごとく、冷気をラックの下部から供給し、暖められた空気がラックの上部から排出される自然循環の冷却する方法では、冷却可能な範囲がラックの下部に制限される不都合がある。すなわち、暖気は上昇し、冷気は下に停滞するので、この冷気で冷却可能なのは、冷気が停滞する範囲に限られている。そして、機器を冷却した冷気が暖気に変わると上昇し、ラック上部から排出されるから、ラックの上部は常に暖気が通過する状態になる。この結果、ラック上部に配置された機器は、十分な冷却ができなくなる不都合が生じるものである。

また、特許文献１の如く、各サーバーラックに冷却装置を装着する構成によると、冷却装置から放出される排熱が部屋の温度を高めることになる。そこで、この部屋の温度を下げるために、室内用のクーラーを通常以上に稼動する必要が生じ、多くの電気量を消費する。この結果、二酸化炭素の排出量を著しく高め、地球温暖化防止を目的とするエコ対策上、好ましいものではなかった。

一方、特許文献２のラックシステムによると、空調、換気、電源、監視、警備、消火などに使用する各種の設備を収納した基本ラックが、複数のサーバーラックを統括しコントロールするシステムである。そのため、各サーバーラックにもコントロール可能な装置を装着する必要がある。このコントロール可能な装置は、空調、換気、電源、監視、警備、消火など、各種の装置に対応するもとなっている。このような各種対応装置を装着するには、各装置を装着し易い特殊なサーバーラックが必要になり、汎用性のサーバーラックに特殊な各装置を装着する作業は困難になるものである。

しかも、特許文献２における基本ラックを使用しても、空調に使用する冷却器によって部屋の温度が上がるので、前記特許文献１と同様に、地球温暖化防止を目的とするエコ対策上、好ましいものではない。

そこで本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、汎用性のサーバーラックを効率よく冷却することが可能になり、しかも、部屋の温度を上げずにサーバーラックのみを冷却することで、エコ対策に寄与するサーバーラック用冷却装置の提供を目的とするものである。

本発明の第１の手段は、サーバーラックＰ内の前面上部に着脱自在なダウンフローユニット１０と、サーバーラックＰの側板の一枚と交換自在に設けられた交換パネル２０と、交換パネル２０を介してダウンフローユニット１０に冷気を供給するクーラーユニット３０と、該クーラーユニット３０を覆い室外排気用ダクトＱに連結してクーラーユニット３０の排熱を室外に排気せしめるクーラーカバー４０と、を備え、クーラーユニット３０からの冷気をダウンフローユニット１０でサーバーラックＰの下方に向けて強制的に吹き込むことにある。

第２の手段において、前記ダウンフローユニット１０の側面に、前記クーラーユニット３０の上部に設けた冷気ダクト３１を連結し、クーラーユニット３０からの冷気をダウンフローユニット１０内に配置された送風ファン１１で強制的に送風するものである。

第３の手段の前記クーラーユニット３０は、前記サーバーラックＰの横に併置する縦長状をなし、冷却時に発生するドレンを蒸発せしめるドレン蒸発装置３２を備えている。

第４の手段における前記クーラーカバー４０は、前記クーラーユニット３０側面の三方に面する側板４１と、前記交換パネル２０とでクーラーユニット３０の四方を囲み、クーラーユニット３０の上部に配した略箱状のファンフード４２でクーラーユニット３０の上部を覆うと共に、ファンフード４２を室外排気用ダクトＱに連通せしめ、ファンフード４２の内部に装着した排気用ファン４３でクーラーユニット３０の排熱を強制的に排気するように設けている。

第５の手段は、前記サーバーラックＰに１９インチラックを使用し、該１９インチラックのマウントアングルＰ１に前記ダウンフローユニット２０を装着するように設けたことを課題解消のための手段とする。

本発明の請求項１及び請求項２により、サーバーラックＰ内の前面上部に配したダウンフローユニット２０から下方に向けて冷気を強制的に吹き込むことで、サーバーラックＰ内に収納した機器を極めて効率よく冷却することができる。

また、請求項３に記載のクーラーユニット３０により、サーバーラックＰの横に併置可能で、しかも冷却時に発生するドレンを蒸発せしめるドレン蒸発装置３２を備えているから、サーバーラックＰごとにクーラーユニット３０を装着することが可能になる。

更に、請求項４に記載のクーラーカバー４０により、クーラーユニット３０の排熱を室内に放出せず、室外に排気するように設けているから、本発明の使用によっても室内の温度を上げずに冷却することが可能になる。この結果、室内の更なる冷却は不要になり、地球温暖化防止を目的とするコ対策に寄与するものである。

そして、請求項５に記載のサーバーラックＰは、１９インチラックを使用することで、汎用性のサーバーラックに適応可能となる。この結果、本発明冷却装置を広範囲で使用することができるものである。

このように、本発明によると、汎用性のサーバーラックを効率よく冷却することができ、しかも、部屋の温度を上げずに冷却することで、エコ対策に寄与するなどといった優れた効果を奏するものである。

本発明の最良の形態は、１９インチラック製のサーバーラックＰ内の前面上部に着脱自在なダウンフローユニット１０を設ける。サーバーラックＰの側板の一枚と交換自在に設けられた交換パネル２０を設ける。交換パネル２０を介してダウンフローユニット１０に冷気を供給するクーラーユニット３０を設ける。クーラーユニット３０からの冷気をダウンフローユニット１０でサーバーラックＰの下方に向けて強制的に吹き込む。クーラーユニット３０を覆い室外排気用ダクトＱに連結したクーラーカバー４０で、クーラーユニット３０の排熱を室外に排気する。クーラーユニット３０を、サーバーラックＰの横に併置する縦長状とし、冷却時に発生するドレンを蒸発せしめるドレン蒸発装置３２を備える。クーラーカバー４０は、クーラーユニット３０側面の三方に面する側板４１と、前記交換パネル２０とでクーラーユニット３０の四方を囲む。クーラーユニット３０の上部に配した略箱状のファンフード４２でクーラーユニット３０の上部を覆う。ファンフード４２を室外排気用ダクトＱに連通せしめ、ファンフード４２の内部に装着した排気用ファン４３でクーラーユニット３０の排熱を強制的に排気することで、当初の目的を達成するものである。

本発明冷却装置の基本構成は、ダウンフローユニット１０、交換パネル２０、クーラーユニット３０、クーラーカバー４０からなり、この冷却装置を既存のサーバーラックＰに装着して使用するものである。

サーバーラックＰは、従来使用されているすべてのサーバーラックＰを装着対象とすることが可能であるが、特に汎用性の高い、所謂１９インチラックと称するＥＩＡ規格のサーバーラックＰを装着対象とすることで、最も多くの需要に応えることができる。

ダウンフローユニット１０は、サーバーラックＰのサーバーラックＰ内の前面上部に着脱自在に装着されると共に、後述するクーラーユニット３０の上部に設けた冷気ダクト３１に連結されている（図１参照）。そして、クーラーユニット３０からの冷気をサーバーラックＰの下方に向けて強制的に吹き込む装置である。そのため、ダウンフローユニット１０の内部には、送風ファン１１が配置されている（図３参照）。

ここで、サーバーラックＰ内の前面とは、サーバーラックＰ内に収納した機器の前面に位置する側を言う。この前面は、機器の各種設定や操作に必要な空間部が設けられており、冷気の多くは、この空間部を通って速やかに下方まで吹き込まれる。また、一般のサーバーにおいて、ＣＰＵを冷却する冷却ファン（図示せず）は、サーバーの前面パネルから外気を吸引し、サーバーの後面から排出するようになっている。したがって、サーバーの前面側に大量の冷気を吹き込むことで、サーバー内部を極めて効率よく冷却することが可能になる。

図示のダウンフローユニット１０では、クーラーユニット３０の冷気ダクト３１を連結するジョイント用ダクト１２を設け、このジョイント用ダクト１２にダウンフローダクト１３を連結している（図３参照）。そして、このダウンフローダクト１３の開口部をサーバーラックＰの内側前面の鉛直上方に配置すると共に、このダウンフローダクト１３の内部に送風ファン１１を装着したものである。また、図示の送風ファン１１は、横長状をなし、サーバーラックＰの内部前面に沿って効率よく冷気を送り込むものである。この冷気は、各サーバーに内蔵されている冷却ファンにて各サーバー内にそれぞれ吸引され、すべてのサーバー内部を冷却した後、サーバーの後面を通過し、サーバーラックＰの側板に設けられた換気口（図示せず）から外へ排出される。

交換パネル２０は、サーバーラックＰの側板の一枚と交換自在に設けられる部材である（図２参照）。交換パネル２０の上部には貫通口２１が開穿され、この貫通口２１にクーラーユニット３０の冷気ダクト３１を貫通せしめるものである（図４参照）。また、この交換パネル２０をサーバーラックＰに装着するための連結孔２２が設けられている。この連結孔２２は、装着対象となるサーバーラックＰの規格に合わせた位置に設けている（図 ２参照）。更に、交換パネル２０にクーラーユニット３０を装着する装着孔２３を開穿し、この装着孔２３を利用してクーラーユニット３０を交換パネル２０に固定する（図２、図４参照）。また、この交換パネル２０は、後述するクーラーカバー４０の一側面として機能するものである（図１参照）。

クーラーユニット３０は、交換パネル２０を介してダウンフローユニット１０に冷気を供給するもので、サーバーラックＰの横に併置する（図１参照）。図示例のクーラーユニット３０は、１９インチラックの規格にあわせた縦長状に形成している。すなわち、クーラー用ベース３５の上に架台３６を載置し、更にこの架台３６の上に冷却装置３７を設置している。また、サーバーラックＰの側面に装着するので、冷却時に発生するドレンを蒸発せしめるドレン蒸発装置３２を架台３６に備えている。このドレン蒸発装置３２を装着することで、冷却時のドレン排水を気にすることなく使用できるものである。

クーラーカバー４０は、クーラーユニット３０を囲繞してクーラーユニット３０から排出される排熱が室内に排出されないようにする部材である（図５参照）。このクーラーカバー４０は、クーラーユニット３０側面の三方に面する側板４１と、前記交換パネル２０とでクーラーユニット３０の側面四方を囲んでいる。更に、クーラーユニット３０の上部には、略箱状のファンフード４２を配して上部全体を覆っている。このファンフード４２は、室外排気用ダクトＱに連通するもので、ファンフード４２の内部に装着した排気用ファン４３でクーラーユニット３０の排熱を強制的に排気するように設けている。

図示のクーラーカバー４０は、本体フレーム４５で固定した３枚の側板４１を、サーバーラックＰの上面に設けた連結金具４４で吊持して装着している（図７参照）。また、図８中、符号４６は、クーラーユニット３０の吸気口３３と排気口３４との位置にあわせて設けた仕切り板である。この仕切り板４６は、ファンフード４２から排気する排気熱のみをファンフード４２側に取り込むようにするため、吸気口３３と排気口３４とを仕切る部材である（図６参照）。また、クーラーカバー４０の吸気口３３側に吸気口４７を開穿し（図５参照）、この吸気口４７からクーラーユニット３０の吸気口３３に吸気されるものである（図６参照）。

尚、本発明における図示例の各構成は、本発明の一実施例に過ぎず、各構成部材の形状、寸法等の設計変更、形態の変更など、現在知られている技術範囲で自由に変更することができるものである。

本発明においてサーバーラックにクーラーユニットを装着した一実施例を示す正面図である。 同じく側面図である。 同じく平断面図である。 本発明の交換パネルを示す正面図である。 本発明においてクーラーユニットにクーラーカバーを装着した一実施例を示す背面図である。 同じく側面図である。 同じく平面図である。 同じく平断面図である。

符号の説明

Ｐ サーバーラック
Ｐ１ マウントアングル
Ｑ 室外排気用ダクト

１０ ダウンフローユニット
１１ 送風ファン
１２ ジョイント用ダクト
１３ ダウンフローダクト

２０ 交換パネル
２１ 貫通口
２２ 連結孔
２３ 装着孔

３０ クーラーユニット
３１ 冷気ダクト
３２ ドレン蒸発装置
３３ 吸気口
３４ 排気口
３５ クーラー用ベース
３６ 架台
３７ 冷却装置

４０ クーラーカバー
４１ 側板
４２ ファンフード
４３ 排気用ファン
４４ 連結金具
４５ 本体フレーム
４６ 仕切り板
４７ 吸気口

Claims (5)

1. サーバーラック内の前面上部に着脱自在なダウンフローユニットと、サーバーラックの側板の一枚と交換自在に設けられた交換パネルと、該交換パネルを介してダウンフローユニットに冷気を供給するクーラーユニットと、該クーラーユニットを覆い室外排気用ダクトに連結してクーラーユニットの排熱を室外に排気せしめるクーラーカバーと、を備え、クーラーユニットからの冷気をダウンフローユニットでサーバーラックの下方に向けて強制的に吹き込むことを特徴とするサーバーラック用冷却装置。
2. 前記ダウンフローユニットの側面に、前記クーラーユニットの上部に設けた冷気ダクトを連結し、クーラーユニットからの冷気をダウンフローユニット内に配置された送風ファンで強制的に送風する請求項１記載のサーバーラック用冷却装置。
3. 前記クーラーユニットは、前記サーバーラックの横に併置する縦長状をなし、冷却時に発生するドレンを蒸発せしめるドレン蒸発装置を備えた請求項１記載のサーバーラック用冷却装置。
4. 前記クーラーカバーは、前記クーラーユニット側面の三方に面する側板と、前記交換パネルとでクーラーユニットの四方を囲み、クーラーユニットの上部に配した略箱状のファンフードでクーラーユニットの上部を覆うと共に、ファンフードを室外排気用ダクトに連通せしめ、ファンフードの内部に装着した排気用ファンでクーラーユニットの排熱を強制的に排気するように設けた請求項１記載のサーバーラック用冷却装置。
5. 前記サーバーラックに１９インチラックを使用し、該１９インチラックのマウントアングルに前記ダウンフローユニットを装着するように設けた請求項１記載のサーバーラック用冷却装置。
   

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