冷却ユニット、冷却構造及び冷却システムの構築方法
【課題】冷媒を用いた冷却ユニットを用いて電子装置ラックの冷却を容易に実現する。
【解決手段】熱源より発生する熱気をラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、ファンの回転によってラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、ファンユニットとラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットと、電子装置ラックの排気側にラジエターユニット側を面して冷却ユニットを立位状態に配置し、冷却ユニットの一側と電子装置ラックの一側とを接続する風洞体とを有し、風洞体内を通して電子装置ラックから排出される熱気を冷却ユニットに導く。
【解決手段】熱源より発生する熱気をラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、ファンの回転によってラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、ファンユニットとラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットと、電子装置ラックの排気側にラジエターユニット側を面して冷却ユニットを立位状態に配置し、冷却ユニットの一側と電子装置ラックの一側とを接続する風洞体とを有し、風洞体内を通して電子装置ラックから排出される熱気を冷却ユニットに導く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ユニット、冷却構造及び冷却システムの構築方法に係り、特に、冷媒を用いてコンピュータ等の電子装置のラックを冷却する冷却用パネル、その冷却パネルを用いた電子装置ラックの冷却構造、及び冷却パネルを用いた冷却システムの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーバラックの冷却に関して、例えば、特許文献１には、空調ユニットから送風される冷気をラックの下部の給気口に供給し、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、ラックの上部の排気口から排出される空気を、空調ユニットに戻して循環させる、ラックの冷却構造が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、クーラーユニットから交換パネルを介して、サーバラック内の前面上部に着脱自在に設置されたダウンフローユニットに冷気を供給し、このダウンフローユニットにより冷気を下方に強制的に吹き込んで電子機器を冷却し、かつクーラーユニットの廃熱を、室外排気用ダクトを介して室外に排気するようにしたサーバラックの冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６３７５５号公報
【特許文献２】特開２００６−９３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献の技術は、いずれもラック内の機器に冷気を吹き付けて冷却するものであり、ラック内で熱くなった空気（熱気）の処置が重要となる。特許文献１の技術は、ラック内に発熱した空気を、空調ユニットを経由して循環させているが、サーバ及び空調ユニットから放出された廃熱により部屋の温度が上昇する。そこで、部屋の温度の上昇を抑えるために、部屋用のクーラーを十分に稼動させる必要がある。この冷却の仕方では、ラックの冷却効率は良くないし、全体的に電力消費が増加することは否めない。
特許文献２の技術は、ラック内の熱気を、室外排気用ダクトを用いて室外に排気しているので、部屋の温度上昇を抑えることができる。
【０００６】
然しながら、上記特許文献に記載のいずれの技術も、ラック内の熱くなった機器に冷気を吹き付けて冷却する形式なので、冷却効率は依然として良くない。また、上記いずれの技術も、サーバラック内に冷気又は熱気或いは排気を案内するために、サーバラック内の構造を大幅に設計変更したり、更にはラック内部の電子機器の配置や実装構造を変更しなければならない。そのための費用が増加する。
【０００７】
更に、このような設計変更を伴うために、これら従来の冷却方式を採用したサーバラックは、新機種からしか適用できず、既に顧客先に設置されたサーバラックに適用するのは困難である。従って、旧機種を使用している顧客は依然として、サーバ室を冷却するような従来の冷客方式を使用せざるを得ない。
【０００８】
本発明の目的は、冷媒を用いた冷却ユニットを用いて電子装置ラックの冷却を容易に実現する、冷却ユニット、冷却構造及び冷却システムの構築方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、大きさの異なる電子装置ラックにも柔軟に対応することが可能な冷却ユニットを用いた冷却構造を実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷却ユニットは、好ましくは、熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却ユニットであって、該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した構造体を立位状態で支持する支持部と、を有することを特徴とする冷却ユニットである。
好ましい例では、前記支持部は、該構造体を支持する支持脚と、該支持脚の下側に取り付けられたキャスタを備えて構成される。
【００１０】
本発明に係る電子装置ラックの冷却構造は、好ましくは、熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却構造であって、該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットと、
電子装置ラックの排気側に該ラジエターユニット側を面して該冷却ユニットを立位状態に配置し、該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側とを接続する該風洞体とを有し、
該風洞体内を通して該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導くことを特徴とする冷却構造である。
【００１１】
好ましい例では、前記風洞体は、少なくとも、該電子装置ラックの排気側に面する第１の枠と、該冷却ユニットの該ラジエターユニット側に面する第２の枠とを有し、該第1の枠及び該第２の枠を、接続手段を介して該電子装置ラックと該冷却ユニットに接続する。
好まくは、前記風洞体は、前記第１の枠と第２の枠の間に蛇腹構造を備え、かつ該風洞体の外装は柔軟性部材で構成される。
また、好ましくは、前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形と該第２の枠の四辺形は同形状である。
また、好ましくは、前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形の大きさは、該電子装置ラックの排気側の大きさに対応した形状である。
【００１２】
本発明に係る冷却システムの構築方法は、熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却システムの構築方法であって、該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットを、電子装置ラックの排気面側に配置するステップと、
該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導く風洞体を、該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側に接続するステップと、
冷媒を流通するホースの一端を、前記ラジエターユニットのパイプに取付けるステップと、
該ホースの他端を熱交換器に取付けるステップと、を有することを特徴とする冷却システムの構築方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷媒を用いた冷却ユニットを電子装置ラックに配置して、容易にかつ冷却効率を向上させた電子装置ラックの冷却を実現することできる。また、大きさの異なる電子装置にも柔軟に対応することが可能な冷却ユニットによる冷却構造を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施例によるサーバラックの冷却構造を示す分解斜視図。
【図２】一実施例による冷却パネル１０の構造を示す分解斜視図。
【図３】一実施例によるラジエターユニット１１のパイプ集合体の構造を示す図（裏面側図）。
【図４】一実施例によるラジエターユニット１１の構造を示す図（表面側図）。
【図５】一実施例によるラジエターユニット１１のパイプ集合体２２の部分構成を示す図。
【図６】一実施例によるサーバラックの冷却システムの構成例を示す図。
【図７】他の実施例による冷却パネル１０の支持構造を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１はサーバラックの冷却構造を示す。
サーバラック９の背面（排気面側）に本発明による冷却ユニット１を配置して、サーバラックを冷却する構造が開示される。
サーバラック９は、複数例えば１２台（４段３列）のブレードサーバ９１を配列して収納する。このサーバラック９は、データセンタ等に設置された通常の構造のものでよい。各ブレードサーバ９１はＣＰＵやメモリ、ハードディスク、及び電源や送風ファンの電子部品を収納した電子装置であり、電源やメモリ等が発熱源となる。サーバ室に設置されたサーバラック９は、各ブレードサーバの送風ファンによって、装置の前面又は下側から冷却用の風を内部に導き、内部で発熱した空気（熱気）をその送風ファンの作用によって装置の背面から装置外へ（矢印Ｂ方向）排出させる。
【００１６】
冷却ユニット１は主として、背面から排出される熱気を除熱するラジエターユニット１１と、熱気の排出を強制的に行うための、多数例えば３６個（縦横１２×３）のファンが配列されたファンユニット１３と、これらのラジエターユニット１１とファンユニット１３を一体的に取付けたフレームユニット１２から構成される冷却パネルから構成される。ラジエターユニット１１には、冷却のための冷媒例えば水を流通するパイプ２２１が配列され、そのパイプの一端には冷媒を通すホースが接続される。一方のホースは吸熱前の冷媒をパイプ２２１内へ送り込み、他のホースは吸熱した冷媒をパイプから排出する方向へ送る。なお、冷却ユニット１の詳細な構成については、図２〜図５を参照して、後述する。
さらに、冷却ユニット１は、冷却パネルを支持する一対の脚１４と、脚１４に設けられた複数のキャスタ１５を備え、冷却ユニット１をサーバラック９の背面に立位状態で配置し、かつ移動し易くする。
【００１７】
冷却ユニット１をサーバラック９の背面に適確に接続するために風洞体７が用いられ、その風洞体１内にサーバラックから排出される熱気を流通する。風洞体７は、サーバラック９側の枠７１と冷却パネル1側の枠７２を備える。枠７１，７２は四辺形状を成し、その間は蛇腹構造を成している。蛇腹構造を維持するために、枠７１，７２間には更に１又は複数の枠を備えてもよい。風洞体７の外装は、合成樹脂製の柔軟性部材で構成される。
【００１８】
枠７１、７２を、サーバラック9の背面及び冷却ユニット１に接続するための接続手段として、枠７１、７２にはマジックファスナー（登録商標）（以下単にファスナーという）７３が固定される。一方、サーバラック9の背面及び冷却ユニット１にも、ファスナー７３を係合するための他方のファスナー７３´が設けられている。なお、サーバラック９の背面に固定されるファスナー７３´（図面の影で見えず）は、最初からサーバラックの背面に固定されている必要はない。サーバラック１に対して冷却ユニット１を設置する時に、作業者が、ファスナー７３´（裏面が接着面となっている）をサーバラック９の背面に適宜接着すればよい。
【００１９】
サーバラック９の背面（排気面）側の形状に合わせて、冷却パネル１０を用意できる場合には、枠７１と枠７２は同形状とするのが好ましい。しかし、風洞体７の枠７１と枠７２を必ずしも同じ大きさとする必要はない。実際にデータセンタ等で稼動しているサーバのラックは、種々の大きさのものがある。それらサーバラックの大きさに、冷却パネル１０の大きさをその都度合わせて製造するのは、製造工数やコストの点から好ましいとは言えない。そこで、大きさの異なる最低限の種類（１種類でもよい）の冷却パネル１０を予め用意しておき、種々異なるサーバラック９の背面側の大きさに対応させて、風洞体７の枠７１の大きさを変更したものと用意することで、枠７１とサーバラック９の背面側とを確実に接続することができる。そのため、既に稼働中のサーバラックの大きさが種々ある場合でも、その度に冷却パネル１０の大きさを変更したものを製造する必要はなく、サーバラックの冷却に柔軟かつ容易に対処することができる。
なお、風洞体７それ自体は独立した構造体として用意する必要はない。例えば、予め、枠７２側を冷却パネル１０側に固定して、冷却パネル１０と風洞体７を一体化しておいてもよい。
【００２０】
次に、図２〜図５を参照して、冷却ユニット１の構成を詳細に説明する。
ラジエターユニット１１とファンユニット１３をフレームユニット１２に一体的に固定して冷却パネル１０が構成される。ここで、図２の右側（サーバラック側）から見た図を表面側図（例えば、図４）と言い、その逆方向から見た図を表面側図と言うことにする。
【００２１】
理解の都合上、まずフレームユニット１２の構成について説明する。
図２を参照するに、フレームユニット１２は、ラジエターユニット１１を収容して固定するラジエターユニット収納枠部３１と、ファンユニット１３を収容して固定するファンフレーム収納枠部３２を備えて構成される。
【００２２】
ラジエターユニット収納枠部３１は、ラジエターユニット１１（厚さＷ１´）を収容するに足りる厚さＷ１が確保され、ファンフレーム収納枠部３２はファンユニット１３（厚さＷ２´）を収容するに足りる厚さＷ２が確保されている。
ラジエターユニット収納枠部３１は、ラジエターユニット１１の枠１１０１，１１０２に設けられた係合部２２５と位置合わせするための、例えば４ヶ所に設けた凹部３１１、及びラジエターユニット１１をネジ止めするための４ヶ所に設けられたネジ穴３１２を備える。ファンフレーム収納枠部３２は、ファンユニット１３をネジ止めするための、例えば、左右６箇所に設けたネジ取付け部３６を備える。
【００２３】
次に、ラジエターユニット１１の構成について説明する。
図２に示すように、ラジエターユニット１１は、サーバラック９側に配置される保護パネル２１と、その内側に配置されるパイプ集合体２２（図３）が、ラジエターユニット１１の枠１１０１，１１０２に固定して構成される。
保護パネル２１は、パイプ集合体２２を保護するものであり、表面に多数のスリットが形成されたアルミニウム製の板である。サーバラック９から排出される熱気は、保護パネル２１の多数のスリットを通過してパイプ集合体２２へ送られる。
【００２４】
図４はパイプ集合体がラジエターユニット１１の枠１１０１，１１０２に固定された状態を示している。ラジエターユニット１１の主な構成は多重に蛇行したパイプの集合体（パイプ集合体）２２である。パイプ集合体２２は、冷媒を流通する１組の下パイプ２２１と、下パイプ２２１に接続され、縦方向に配列された１組の縦パイプ２２２１、２２２２と、この縦パイプ２２２１、２２２２に接続される上パイプ２２３１、２２３２と、縦パイプ２２２１、２２２２にそれぞれ接続され、多重に蛇行して横方向に配設された横パイプ２２４より構成される。
【００２５】
下パイプ２２１１、縦パイプ２２２１、及び上２２３１は、吸熱前の冷媒を矢印Ｃ１方向へ流す流入側パイプである。下パイプ２２１２、縦パイプ２２２２、及び上２２３２は吸熱後の冷媒を矢印Ｃ２方向へ流す流出側パイプである。下パイプ２２１の他端はホースを介して熱交換器８６（図７）に接続される。流出側パイプ２２１２を戻った、吸熱した冷媒は熱交換器８６へ流れて行くことで、冷媒が循環する冷却システムが構築される。
【００２６】
パイプ集合体２２は、主に横パイプ２２４の集合構造であり、この横パイプ２２４の作用によって冷却効果を奏すると言える。横パイプ２２４は、３つの蛇行を持つ蛇行パイプの構造を１つの組とした、複数の横パイプ組２２４１，２２４２〜２２４ｎの集合体である。これら複数の横パイプ組２２４１〜２２４ｎを、縦パイプ２２２１，２２２２に沿って上から下へ配置して、各横パイプ組のパイプ端を縦パイプに溶接することで、パイプ集合体２２の骨格が形成される。
【００２７】
ここで、図５を参照して、パイプ集合体２２の部分構成である横パイプ組について説明する。
横パイプ組２２４ｎは、多数並べられた長形状のフィン２３１に形成された穴に、複数本のパイプ２２４０が貫通し、そのパイプ２２４０のＵ字型に曲げられた両端は、お互いに隣りどうしが溶接されて、全体として１本の横パイプとして構成されている。パイプ２２４０の一端２２４０１は縦パイプ２２２１に接続され、その他端２２４０２は縦パイプ２２２２に接続される。ここで、多数のフィン２３１は放熱効果のあるアルミニウム製であり、多数のフィン２３１の間に形成されるスリット２３２の間を熱気が通過する。パイプ２３１を貫通させた、一定間隔で並べられた同じ長形状の多数枚のフィン２３１は、熱気を所定方向へ案内して流す作用をするだけでなく、パイプ２３１を頑丈に支持する役目も果たしている。
【００２８】
ここで、パイプ集合体２２は、これらのパイプ群（縦パイプ２２２＊、上パイプ２２３＊、横パイプ２２４＊）の適当な箇所に、止め金具を固定して枠１１０１，１１０２に取り付けられる。
また、他の例として、図５の右端のフィン２３１１と左端のフィン２３１２を、枠１１０１，１１０２を構成する部材と兼用して構成することもできる。左右端のフィン２３１１，２３１２を枠１１０１，１１０２として形成することで、全体のパイプ集合体２２をより頑丈に構成することができる。なお、図３ではフィン２３１の図示が省略され、図４では縦方向にフィン２３１が図示されている。
【００２９】
図４に示すように、ラジエターユニット１１に配列されたパイプ集合体２２のフィン２３１で仕切られた多数の長方形のスリット２３２が形成される。多数のフィン２３１は、ファン４３の回転によってサーバラック９から排出される熱気をパイプ集合体２２の方向へ強制的に導き、更にパイプ集合体２２を通過した熱気をファンユニット１３方向へ導く。このように、フィン２３１及びスリット２３２によって熱気の流路を形成して、パイプ集合体２２内に流通する冷媒による吸熱効率を高めている。
【００３０】
下パイプ２２１１，２２１２の一端にはそれぞれジョイント部２６１，２６２が固定される。ジョイント部２６１には、熱交換器８６（図７）からの冷媒を通すホース８１が接続され、他方のジョイント部２６２には、吸熱した冷媒を熱交換器８６へ送るホース８２が接続される。ジョイント部２６１には、ホース８１から送られる冷媒の流通を制御する開閉レバー２７が設けられる。
ラジエターユニット１１は、フレームユニット１２のラジエターユニット収納枠部３１に収容される程度の縦横長さ及び厚さＷ１´を持つ。ラジエターユニット１１の縁には、例えばその４箇所に、フレームユニット１２の凹部３１１にフックとして引っ掛かる、凸状の係合部２２５が設けられる。これら係合部２２５と凹部３１１が係合して、ラジエターユニット１１とフレームユニット１２のラジエターユニット収納枠部３１が固定される。
【００３１】
次に、ファンユニットの構成について説明する。
図２に示すように、ファンユニット１３は、縦横３６個（１２×３）に分けられた、鉄製のファンフレーム４１の各枠４２に、ファン４３が収納して取付けられる。なお、ファンフレーム４１は予め縦横１８個（６×３）の枠４２が形成されたものを、上下２段に接合して構成してもよい。ファンフレーム４１の縁には、当該ファンユニット１３をフレームユニット１２の取付け部３６にネジ止めするための、複数のネジ取付け部４６が設けられる。ファンフレーム４１は、フレームユニット１２のファンフレーム収納枠部３２に収容される程度の縦横長さ及び厚さＷ２´を持ち、ネジ取付け部３６とネジ取付け部４６とがそれぞれネジ止めされる。
これらのファン４３の回転によって、サーバラック９の背面から熱気を強制的に排出させる。
なお、各ファン４３に電源を供給する電源コードは図には見えないが、これらはファンフレーム４１の内側部に埋設されている。
【００３２】
図６はサーバラックの冷却システムの構成例を示す。
この例は、サーバ室に設置された複数台のサーバラック９を示している。サーバは稼働中であってよい。作業者によって、２台のサーバラック９の背面側に冷却ユニット１が設置され、風洞体７によってサーバラック９の背面側と冷却ユニット１とが接続される。
サーバ室はフリーアクセス床９９を有し、その床９９の下に冷媒を流通するホース８１，８２が配設される。ホース８１，８２の他端は、ポンプ８５を介して、屋外に配置された熱交換器８６に接続される。ポンプ８５は冷媒を強制的に循環させるために駆動される。
【００３３】
ここで、熱交換器８６は例えばＡＣ（Air Chiller）方式の熱交換器、又はＡＷ（Air Water）方式の熱交換器である。図示のような、ＡＣ方式の熱交換機の場合、冷媒の通るホース８１の途中にポンプ８５を配置し、そのポンプの作用によって冷媒を強制的に循環させる。ＡＣ方式の熱交換器８６は屋外に設置され、ファンの回転によって冷媒に含まれる熱を矢印Ｗ方向に排出する。ＡＣ方式は、強力な冷却効果が期待できるので、複数台のラックを同時に冷却することが可能である。
一方、ＡＷ方式の熱交換器は、ＡＣ方式よりも冷却能力がやや低下するが、冷却対象のサーバラックが設置されたサーバ室と同じ部屋に熱交換器を設置することが可能である。ＡＷ方式は、ＡＣ方式に比べて屋外の設備工事が不要のため、システムの導入が比較的容易である。
【００３４】
ＡＣ方式及びＡＷ方式のいずれも、サーバ室全体を冷却するという従来のサーバラックの冷却に比べて高効率である。そのため、ラック内に電子装置或いは電子部品を高密度に実装することが可能である。また、ＡＣ方式及びＡＷ方式のいずれも、共通の冷却ユニット１を使用することが可能である。そのため、当初はＡＷ方式の冷却を採用していたが、その後冷却能力を上げるために、ＡＣ方式に変更することが容易である。即ち、熱交換器８６をＡＷ方式用からＡＣ方式用のものに変えればよい。
なお、図示の例で、サーバラック９が更に増設された場合には、同様にして、増設されたサーバラックに対して新たな冷却ユニット１を配置して、そのサーバラックにホース８１´、８２´を接続し、そのホースの他端を共通のホース８１，８２に接続すればよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば、従来から在るサーバラックの排気面側に冷却ユニット１を容易に配置することができ、冷却効率を向上させた冷却システムを構築することが可能となる。その場合、従来のサーバラックの内部に収納されたサーバの実装やレイアウトを変更する必要がないので、サーバを稼動状態にしながら、冷却システムを構築できる。
【００３６】
また、サーバラックの大きさや、それに収納されるサーバの台数や容量に応じて発熱量も異なるが、本実施例によれば、サーバラックの大きさに応じて、設置される冷却ユニットの大きさ、または風洞体の枠の大きさを自在の変更することで、容易に対処することができる。また、サーバの発熱量に応じて、ファンユニットのファンの数を変更して調整することが可能である。更に、サーバラック内のサーバの発熱量、或いはサーバ室に設置されるサーバの台数や容量に応じて、ＡＷ方式かＡＣ方式の冷却を採用することができる。また、同じ冷却方式でも熱交換器の能力を変更することで、サーバ台数や容量の変更にも対応することができる。
【００３７】
[他の実施例、変形例]
本発明は上記実施例に限定されることなく、種々変形して実施し得る。
【００３８】
上述の実施例では、冷却パネル１０はキャスタ１５付きの脚１４を有するが、図９に示す例によれば、冷却パネル１０を固定した脚１４´には、所定の箇所に複数のねじ穴１６が形成されている。このねじ穴１６にねじを通して、サーバ室の床に、冷却ユニット１を固定するようにしてもよい。
【００３９】
風洞体７についても種々の変形例が考えられる。風洞体７の枠７１，７２を用いれば、冷却パネルと電子装置ラックに接続する作業が比較的容易であろうが、風洞体７の枠７１，７２は必ずしも必要ない。要するに、風洞体７の両端を、冷却パネルと電子装置ラックにそれぞれ接続できる構造であればよいので、例えば、風洞体７の両端を、ガムテープや接着剤を用いて、冷却パネルと電子装置ラックに接続してもよい。
また、風洞体７の形状は上記した例に限定されない。また必ずしも蛇腹構造を有している必要はない。
【００４０】
更に、他の変形例によれば、風洞体７は必ずしも必要ない。例えば、冷却パネル１０をサーバラックの背面に密接して設置することが出来れば、風洞体７が無くても、サーバラックから排出される熱気の大部分は、冷却パネルに吸収されていく。しかし、その場合でも冷却パネルとサーバラックの背面の隙間から、外気が冷却パネルに吸引される可能性があるので、結果として冷却効率が低下するか、或いは冷却ファンの駆動電力を上げて冷却効率を維持しなければならない。そのための簡便な手段として、サーバラックとその背面に配置した冷却パネルとの僅かな隙間の外縁をガムテープで貼るか、またはその隙間の外縁にビニールを配設してそのビニールを、ガムテープでサーバラックと冷却パネルに接着することも可能である。
【００４１】
また、上記実施例では、ラジエターユニット１１とファンユニット１３を、フレームユニット１２に一体的に取付けた構造体としているが、フレームユニット１２は独立して構成されるとは限らない。例えば、ファンユニット１３の外枠のファンフレーム４１を固定するために構成された構造体、或いは頑丈に構成されたファンフレーム４１それ自体、として構成することも可能である。また、ラジエターユニット１１を固定する頑丈なフレーム状の構造体があれば、その構造体を上記フレームユニット１２として利用してもよい。
また、ファンユニット１３におけるファン４３の配列数も適宜変更してよい。例えば、大型のサーバラックに対してはファンの数は多く必要となるので、ファンユニット１３の形状はより大型になる。
【００４２】
また、ファンユニット１３に実装されるファンの個数は適宜調整可能である。例えば、図１のサーバラック９の上２段のみに６台（３台×２）のブレードサーバ９１が搭載されている場合、ファンユニット１３のファン４３の数は、ラック９の背面全面に対応させた数である必要はなく、上２段のみに対応させた数で足りる場合もあろう。
【００４３】
また、上記実施例は、冷却ユニットを、ブレードサーバを収納したサーバラックに適用したものであるが、他の例によれば、サーバラックに限らず、多数のディスクユニットを収納したディスクアレイ装置や複数の通信機器を収納した通信ラック等、一般に熱源を有する電子機器を収納する電子装置ラックに適用可能である。
また、冷媒は低コストの観点から水冷が望ましいが、それに限らない。
【符号の説明】
【００４４】
１：冷却ユニット １０：冷却パネル １１：ラジエターユニット １２：フレームユニット １３：ファンユニット １４：脚 １５：キャスタ ２１：保護パネル ２２：パイプ集合体
７：風洞体 ７１，７２：枠 ９：サーバラック ９１：ブレードサーバ
３１：ラジエターユニット収納枠部 ３２：ファンフレーム収納枠部
８１，８２：ホース ８５：ポンプ ８６：熱交換器 ９９：床。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ユニット、冷却構造及び冷却システムの構築方法に係り、特に、冷媒を用いてコンピュータ等の電子装置のラックを冷却する冷却用パネル、その冷却パネルを用いた電子装置ラックの冷却構造、及び冷却パネルを用いた冷却システムの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーバラックの冷却に関して、例えば、特許文献１には、空調ユニットから送風される冷気をラックの下部の給気口に供給し、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、ラックの上部の排気口から排出される空気を、空調ユニットに戻して循環させる、ラックの冷却構造が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、クーラーユニットから交換パネルを介して、サーバラック内の前面上部に着脱自在に設置されたダウンフローユニットに冷気を供給し、このダウンフローユニットにより冷気を下方に強制的に吹き込んで電子機器を冷却し、かつクーラーユニットの廃熱を、室外排気用ダクトを介して室外に排気するようにしたサーバラックの冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６３７５５号公報
【特許文献２】特開２００６−９３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献の技術は、いずれもラック内の機器に冷気を吹き付けて冷却するものであり、ラック内で熱くなった空気（熱気）の処置が重要となる。特許文献１の技術は、ラック内に発熱した空気を、空調ユニットを経由して循環させているが、サーバ及び空調ユニットから放出された廃熱により部屋の温度が上昇する。そこで、部屋の温度の上昇を抑えるために、部屋用のクーラーを十分に稼動させる必要がある。この冷却の仕方では、ラックの冷却効率は良くないし、全体的に電力消費が増加することは否めない。
特許文献２の技術は、ラック内の熱気を、室外排気用ダクトを用いて室外に排気しているので、部屋の温度上昇を抑えることができる。
【０００６】
然しながら、上記特許文献に記載のいずれの技術も、ラック内の熱くなった機器に冷気を吹き付けて冷却する形式なので、冷却効率は依然として良くない。また、上記いずれの技術も、サーバラック内に冷気又は熱気或いは排気を案内するために、サーバラック内の構造を大幅に設計変更したり、更にはラック内部の電子機器の配置や実装構造を変更しなければならない。そのための費用が増加する。
【０００７】
更に、このような設計変更を伴うために、これら従来の冷却方式を採用したサーバラックは、新機種からしか適用できず、既に顧客先に設置されたサーバラックに適用するのは困難である。従って、旧機種を使用している顧客は依然として、サーバ室を冷却するような従来の冷客方式を使用せざるを得ない。
【０００８】
本発明の目的は、冷媒を用いた冷却ユニットを用いて電子装置ラックの冷却を容易に実現する、冷却ユニット、冷却構造及び冷却システムの構築方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、大きさの異なる電子装置ラックにも柔軟に対応することが可能な冷却ユニットを用いた冷却構造を実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷却ユニットは、好ましくは、熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却ユニットであって、該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した構造体を立位状態で支持する支持部と、を有することを特徴とする冷却ユニットである。
好ましい例では、前記支持部は、該構造体を支持する支持脚と、該支持脚の下側に取り付けられたキャスタを備えて構成される。
【００１０】
本発明に係る電子装置ラックの冷却構造は、好ましくは、熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却構造であって、該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットと、
電子装置ラックの排気側に該ラジエターユニット側を面して該冷却ユニットを立位状態に配置し、該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側とを接続する該風洞体とを有し、
該風洞体内を通して該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導くことを特徴とする冷却構造である。
【００１１】
好ましい例では、前記風洞体は、少なくとも、該電子装置ラックの排気側に面する第１の枠と、該冷却ユニットの該ラジエターユニット側に面する第２の枠とを有し、該第1の枠及び該第２の枠を、接続手段を介して該電子装置ラックと該冷却ユニットに接続する。
好まくは、前記風洞体は、前記第１の枠と第２の枠の間に蛇腹構造を備え、かつ該風洞体の外装は柔軟性部材で構成される。
また、好ましくは、前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形と該第２の枠の四辺形は同形状である。
また、好ましくは、前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形の大きさは、該電子装置ラックの排気側の大きさに対応した形状である。
【００１２】
本発明に係る冷却システムの構築方法は、熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却システムの構築方法であって、該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットを、電子装置ラックの排気面側に配置するステップと、
該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導く風洞体を、該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側に接続するステップと、
冷媒を流通するホースの一端を、前記ラジエターユニットのパイプに取付けるステップと、
該ホースの他端を熱交換器に取付けるステップと、を有することを特徴とする冷却システムの構築方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷媒を用いた冷却ユニットを電子装置ラックに配置して、容易にかつ冷却効率を向上させた電子装置ラックの冷却を実現することできる。また、大きさの異なる電子装置にも柔軟に対応することが可能な冷却ユニットによる冷却構造を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施例によるサーバラックの冷却構造を示す分解斜視図。
【図２】一実施例による冷却パネル１０の構造を示す分解斜視図。
【図３】一実施例によるラジエターユニット１１のパイプ集合体の構造を示す図（裏面側図）。
【図４】一実施例によるラジエターユニット１１の構造を示す図（表面側図）。
【図５】一実施例によるラジエターユニット１１のパイプ集合体２２の部分構成を示す図。
【図６】一実施例によるサーバラックの冷却システムの構成例を示す図。
【図７】他の実施例による冷却パネル１０の支持構造を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１はサーバラックの冷却構造を示す。
サーバラック９の背面（排気面側）に本発明による冷却ユニット１を配置して、サーバラックを冷却する構造が開示される。
サーバラック９は、複数例えば１２台（４段３列）のブレードサーバ９１を配列して収納する。このサーバラック９は、データセンタ等に設置された通常の構造のものでよい。各ブレードサーバ９１はＣＰＵやメモリ、ハードディスク、及び電源や送風ファンの電子部品を収納した電子装置であり、電源やメモリ等が発熱源となる。サーバ室に設置されたサーバラック９は、各ブレードサーバの送風ファンによって、装置の前面又は下側から冷却用の風を内部に導き、内部で発熱した空気（熱気）をその送風ファンの作用によって装置の背面から装置外へ（矢印Ｂ方向）排出させる。
【００１６】
冷却ユニット１は主として、背面から排出される熱気を除熱するラジエターユニット１１と、熱気の排出を強制的に行うための、多数例えば３６個（縦横１２×３）のファンが配列されたファンユニット１３と、これらのラジエターユニット１１とファンユニット１３を一体的に取付けたフレームユニット１２から構成される冷却パネルから構成される。ラジエターユニット１１には、冷却のための冷媒例えば水を流通するパイプ２２１が配列され、そのパイプの一端には冷媒を通すホースが接続される。一方のホースは吸熱前の冷媒をパイプ２２１内へ送り込み、他のホースは吸熱した冷媒をパイプから排出する方向へ送る。なお、冷却ユニット１の詳細な構成については、図２〜図５を参照して、後述する。
さらに、冷却ユニット１は、冷却パネルを支持する一対の脚１４と、脚１４に設けられた複数のキャスタ１５を備え、冷却ユニット１をサーバラック９の背面に立位状態で配置し、かつ移動し易くする。
【００１７】
冷却ユニット１をサーバラック９の背面に適確に接続するために風洞体７が用いられ、その風洞体１内にサーバラックから排出される熱気を流通する。風洞体７は、サーバラック９側の枠７１と冷却パネル1側の枠７２を備える。枠７１，７２は四辺形状を成し、その間は蛇腹構造を成している。蛇腹構造を維持するために、枠７１，７２間には更に１又は複数の枠を備えてもよい。風洞体７の外装は、合成樹脂製の柔軟性部材で構成される。
【００１８】
枠７１、７２を、サーバラック9の背面及び冷却ユニット１に接続するための接続手段として、枠７１、７２にはマジックファスナー（登録商標）（以下単にファスナーという）７３が固定される。一方、サーバラック9の背面及び冷却ユニット１にも、ファスナー７３を係合するための他方のファスナー７３´が設けられている。なお、サーバラック９の背面に固定されるファスナー７３´（図面の影で見えず）は、最初からサーバラックの背面に固定されている必要はない。サーバラック１に対して冷却ユニット１を設置する時に、作業者が、ファスナー７３´（裏面が接着面となっている）をサーバラック９の背面に適宜接着すればよい。
【００１９】
サーバラック９の背面（排気面）側の形状に合わせて、冷却パネル１０を用意できる場合には、枠７１と枠７２は同形状とするのが好ましい。しかし、風洞体７の枠７１と枠７２を必ずしも同じ大きさとする必要はない。実際にデータセンタ等で稼動しているサーバのラックは、種々の大きさのものがある。それらサーバラックの大きさに、冷却パネル１０の大きさをその都度合わせて製造するのは、製造工数やコストの点から好ましいとは言えない。そこで、大きさの異なる最低限の種類（１種類でもよい）の冷却パネル１０を予め用意しておき、種々異なるサーバラック９の背面側の大きさに対応させて、風洞体７の枠７１の大きさを変更したものと用意することで、枠７１とサーバラック９の背面側とを確実に接続することができる。そのため、既に稼働中のサーバラックの大きさが種々ある場合でも、その度に冷却パネル１０の大きさを変更したものを製造する必要はなく、サーバラックの冷却に柔軟かつ容易に対処することができる。
なお、風洞体７それ自体は独立した構造体として用意する必要はない。例えば、予め、枠７２側を冷却パネル１０側に固定して、冷却パネル１０と風洞体７を一体化しておいてもよい。
【００２０】
次に、図２〜図５を参照して、冷却ユニット１の構成を詳細に説明する。
ラジエターユニット１１とファンユニット１３をフレームユニット１２に一体的に固定して冷却パネル１０が構成される。ここで、図２の右側（サーバラック側）から見た図を表面側図（例えば、図４）と言い、その逆方向から見た図を表面側図と言うことにする。
【００２１】
理解の都合上、まずフレームユニット１２の構成について説明する。
図２を参照するに、フレームユニット１２は、ラジエターユニット１１を収容して固定するラジエターユニット収納枠部３１と、ファンユニット１３を収容して固定するファンフレーム収納枠部３２を備えて構成される。
【００２２】
ラジエターユニット収納枠部３１は、ラジエターユニット１１（厚さＷ１´）を収容するに足りる厚さＷ１が確保され、ファンフレーム収納枠部３２はファンユニット１３（厚さＷ２´）を収容するに足りる厚さＷ２が確保されている。
ラジエターユニット収納枠部３１は、ラジエターユニット１１の枠１１０１，１１０２に設けられた係合部２２５と位置合わせするための、例えば４ヶ所に設けた凹部３１１、及びラジエターユニット１１をネジ止めするための４ヶ所に設けられたネジ穴３１２を備える。ファンフレーム収納枠部３２は、ファンユニット１３をネジ止めするための、例えば、左右６箇所に設けたネジ取付け部３６を備える。
【００２３】
次に、ラジエターユニット１１の構成について説明する。
図２に示すように、ラジエターユニット１１は、サーバラック９側に配置される保護パネル２１と、その内側に配置されるパイプ集合体２２（図３）が、ラジエターユニット１１の枠１１０１，１１０２に固定して構成される。
保護パネル２１は、パイプ集合体２２を保護するものであり、表面に多数のスリットが形成されたアルミニウム製の板である。サーバラック９から排出される熱気は、保護パネル２１の多数のスリットを通過してパイプ集合体２２へ送られる。
【００２４】
図４はパイプ集合体がラジエターユニット１１の枠１１０１，１１０２に固定された状態を示している。ラジエターユニット１１の主な構成は多重に蛇行したパイプの集合体（パイプ集合体）２２である。パイプ集合体２２は、冷媒を流通する１組の下パイプ２２１と、下パイプ２２１に接続され、縦方向に配列された１組の縦パイプ２２２１、２２２２と、この縦パイプ２２２１、２２２２に接続される上パイプ２２３１、２２３２と、縦パイプ２２２１、２２２２にそれぞれ接続され、多重に蛇行して横方向に配設された横パイプ２２４より構成される。
【００２５】
下パイプ２２１１、縦パイプ２２２１、及び上２２３１は、吸熱前の冷媒を矢印Ｃ１方向へ流す流入側パイプである。下パイプ２２１２、縦パイプ２２２２、及び上２２３２は吸熱後の冷媒を矢印Ｃ２方向へ流す流出側パイプである。下パイプ２２１の他端はホースを介して熱交換器８６（図７）に接続される。流出側パイプ２２１２を戻った、吸熱した冷媒は熱交換器８６へ流れて行くことで、冷媒が循環する冷却システムが構築される。
【００２６】
パイプ集合体２２は、主に横パイプ２２４の集合構造であり、この横パイプ２２４の作用によって冷却効果を奏すると言える。横パイプ２２４は、３つの蛇行を持つ蛇行パイプの構造を１つの組とした、複数の横パイプ組２２４１，２２４２〜２２４ｎの集合体である。これら複数の横パイプ組２２４１〜２２４ｎを、縦パイプ２２２１，２２２２に沿って上から下へ配置して、各横パイプ組のパイプ端を縦パイプに溶接することで、パイプ集合体２２の骨格が形成される。
【００２７】
ここで、図５を参照して、パイプ集合体２２の部分構成である横パイプ組について説明する。
横パイプ組２２４ｎは、多数並べられた長形状のフィン２３１に形成された穴に、複数本のパイプ２２４０が貫通し、そのパイプ２２４０のＵ字型に曲げられた両端は、お互いに隣りどうしが溶接されて、全体として１本の横パイプとして構成されている。パイプ２２４０の一端２２４０１は縦パイプ２２２１に接続され、その他端２２４０２は縦パイプ２２２２に接続される。ここで、多数のフィン２３１は放熱効果のあるアルミニウム製であり、多数のフィン２３１の間に形成されるスリット２３２の間を熱気が通過する。パイプ２３１を貫通させた、一定間隔で並べられた同じ長形状の多数枚のフィン２３１は、熱気を所定方向へ案内して流す作用をするだけでなく、パイプ２３１を頑丈に支持する役目も果たしている。
【００２８】
ここで、パイプ集合体２２は、これらのパイプ群（縦パイプ２２２＊、上パイプ２２３＊、横パイプ２２４＊）の適当な箇所に、止め金具を固定して枠１１０１，１１０２に取り付けられる。
また、他の例として、図５の右端のフィン２３１１と左端のフィン２３１２を、枠１１０１，１１０２を構成する部材と兼用して構成することもできる。左右端のフィン２３１１，２３１２を枠１１０１，１１０２として形成することで、全体のパイプ集合体２２をより頑丈に構成することができる。なお、図３ではフィン２３１の図示が省略され、図４では縦方向にフィン２３１が図示されている。
【００２９】
図４に示すように、ラジエターユニット１１に配列されたパイプ集合体２２のフィン２３１で仕切られた多数の長方形のスリット２３２が形成される。多数のフィン２３１は、ファン４３の回転によってサーバラック９から排出される熱気をパイプ集合体２２の方向へ強制的に導き、更にパイプ集合体２２を通過した熱気をファンユニット１３方向へ導く。このように、フィン２３１及びスリット２３２によって熱気の流路を形成して、パイプ集合体２２内に流通する冷媒による吸熱効率を高めている。
【００３０】
下パイプ２２１１，２２１２の一端にはそれぞれジョイント部２６１，２６２が固定される。ジョイント部２６１には、熱交換器８６（図７）からの冷媒を通すホース８１が接続され、他方のジョイント部２６２には、吸熱した冷媒を熱交換器８６へ送るホース８２が接続される。ジョイント部２６１には、ホース８１から送られる冷媒の流通を制御する開閉レバー２７が設けられる。
ラジエターユニット１１は、フレームユニット１２のラジエターユニット収納枠部３１に収容される程度の縦横長さ及び厚さＷ１´を持つ。ラジエターユニット１１の縁には、例えばその４箇所に、フレームユニット１２の凹部３１１にフックとして引っ掛かる、凸状の係合部２２５が設けられる。これら係合部２２５と凹部３１１が係合して、ラジエターユニット１１とフレームユニット１２のラジエターユニット収納枠部３１が固定される。
【００３１】
次に、ファンユニットの構成について説明する。
図２に示すように、ファンユニット１３は、縦横３６個（１２×３）に分けられた、鉄製のファンフレーム４１の各枠４２に、ファン４３が収納して取付けられる。なお、ファンフレーム４１は予め縦横１８個（６×３）の枠４２が形成されたものを、上下２段に接合して構成してもよい。ファンフレーム４１の縁には、当該ファンユニット１３をフレームユニット１２の取付け部３６にネジ止めするための、複数のネジ取付け部４６が設けられる。ファンフレーム４１は、フレームユニット１２のファンフレーム収納枠部３２に収容される程度の縦横長さ及び厚さＷ２´を持ち、ネジ取付け部３６とネジ取付け部４６とがそれぞれネジ止めされる。
これらのファン４３の回転によって、サーバラック９の背面から熱気を強制的に排出させる。
なお、各ファン４３に電源を供給する電源コードは図には見えないが、これらはファンフレーム４１の内側部に埋設されている。
【００３２】
図６はサーバラックの冷却システムの構成例を示す。
この例は、サーバ室に設置された複数台のサーバラック９を示している。サーバは稼働中であってよい。作業者によって、２台のサーバラック９の背面側に冷却ユニット１が設置され、風洞体７によってサーバラック９の背面側と冷却ユニット１とが接続される。
サーバ室はフリーアクセス床９９を有し、その床９９の下に冷媒を流通するホース８１，８２が配設される。ホース８１，８２の他端は、ポンプ８５を介して、屋外に配置された熱交換器８６に接続される。ポンプ８５は冷媒を強制的に循環させるために駆動される。
【００３３】
ここで、熱交換器８６は例えばＡＣ（Air Chiller）方式の熱交換器、又はＡＷ（Air Water）方式の熱交換器である。図示のような、ＡＣ方式の熱交換機の場合、冷媒の通るホース８１の途中にポンプ８５を配置し、そのポンプの作用によって冷媒を強制的に循環させる。ＡＣ方式の熱交換器８６は屋外に設置され、ファンの回転によって冷媒に含まれる熱を矢印Ｗ方向に排出する。ＡＣ方式は、強力な冷却効果が期待できるので、複数台のラックを同時に冷却することが可能である。
一方、ＡＷ方式の熱交換器は、ＡＣ方式よりも冷却能力がやや低下するが、冷却対象のサーバラックが設置されたサーバ室と同じ部屋に熱交換器を設置することが可能である。ＡＷ方式は、ＡＣ方式に比べて屋外の設備工事が不要のため、システムの導入が比較的容易である。
【００３４】
ＡＣ方式及びＡＷ方式のいずれも、サーバ室全体を冷却するという従来のサーバラックの冷却に比べて高効率である。そのため、ラック内に電子装置或いは電子部品を高密度に実装することが可能である。また、ＡＣ方式及びＡＷ方式のいずれも、共通の冷却ユニット１を使用することが可能である。そのため、当初はＡＷ方式の冷却を採用していたが、その後冷却能力を上げるために、ＡＣ方式に変更することが容易である。即ち、熱交換器８６をＡＷ方式用からＡＣ方式用のものに変えればよい。
なお、図示の例で、サーバラック９が更に増設された場合には、同様にして、増設されたサーバラックに対して新たな冷却ユニット１を配置して、そのサーバラックにホース８１´、８２´を接続し、そのホースの他端を共通のホース８１，８２に接続すればよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば、従来から在るサーバラックの排気面側に冷却ユニット１を容易に配置することができ、冷却効率を向上させた冷却システムを構築することが可能となる。その場合、従来のサーバラックの内部に収納されたサーバの実装やレイアウトを変更する必要がないので、サーバを稼動状態にしながら、冷却システムを構築できる。
【００３６】
また、サーバラックの大きさや、それに収納されるサーバの台数や容量に応じて発熱量も異なるが、本実施例によれば、サーバラックの大きさに応じて、設置される冷却ユニットの大きさ、または風洞体の枠の大きさを自在の変更することで、容易に対処することができる。また、サーバの発熱量に応じて、ファンユニットのファンの数を変更して調整することが可能である。更に、サーバラック内のサーバの発熱量、或いはサーバ室に設置されるサーバの台数や容量に応じて、ＡＷ方式かＡＣ方式の冷却を採用することができる。また、同じ冷却方式でも熱交換器の能力を変更することで、サーバ台数や容量の変更にも対応することができる。
【００３７】
[他の実施例、変形例]
本発明は上記実施例に限定されることなく、種々変形して実施し得る。
【００３８】
上述の実施例では、冷却パネル１０はキャスタ１５付きの脚１４を有するが、図９に示す例によれば、冷却パネル１０を固定した脚１４´には、所定の箇所に複数のねじ穴１６が形成されている。このねじ穴１６にねじを通して、サーバ室の床に、冷却ユニット１を固定するようにしてもよい。
【００３９】
風洞体７についても種々の変形例が考えられる。風洞体７の枠７１，７２を用いれば、冷却パネルと電子装置ラックに接続する作業が比較的容易であろうが、風洞体７の枠７１，７２は必ずしも必要ない。要するに、風洞体７の両端を、冷却パネルと電子装置ラックにそれぞれ接続できる構造であればよいので、例えば、風洞体７の両端を、ガムテープや接着剤を用いて、冷却パネルと電子装置ラックに接続してもよい。
また、風洞体７の形状は上記した例に限定されない。また必ずしも蛇腹構造を有している必要はない。
【００４０】
更に、他の変形例によれば、風洞体７は必ずしも必要ない。例えば、冷却パネル１０をサーバラックの背面に密接して設置することが出来れば、風洞体７が無くても、サーバラックから排出される熱気の大部分は、冷却パネルに吸収されていく。しかし、その場合でも冷却パネルとサーバラックの背面の隙間から、外気が冷却パネルに吸引される可能性があるので、結果として冷却効率が低下するか、或いは冷却ファンの駆動電力を上げて冷却効率を維持しなければならない。そのための簡便な手段として、サーバラックとその背面に配置した冷却パネルとの僅かな隙間の外縁をガムテープで貼るか、またはその隙間の外縁にビニールを配設してそのビニールを、ガムテープでサーバラックと冷却パネルに接着することも可能である。
【００４１】
また、上記実施例では、ラジエターユニット１１とファンユニット１３を、フレームユニット１２に一体的に取付けた構造体としているが、フレームユニット１２は独立して構成されるとは限らない。例えば、ファンユニット１３の外枠のファンフレーム４１を固定するために構成された構造体、或いは頑丈に構成されたファンフレーム４１それ自体、として構成することも可能である。また、ラジエターユニット１１を固定する頑丈なフレーム状の構造体があれば、その構造体を上記フレームユニット１２として利用してもよい。
また、ファンユニット１３におけるファン４３の配列数も適宜変更してよい。例えば、大型のサーバラックに対してはファンの数は多く必要となるので、ファンユニット１３の形状はより大型になる。
【００４２】
また、ファンユニット１３に実装されるファンの個数は適宜調整可能である。例えば、図１のサーバラック９の上２段のみに６台（３台×２）のブレードサーバ９１が搭載されている場合、ファンユニット１３のファン４３の数は、ラック９の背面全面に対応させた数である必要はなく、上２段のみに対応させた数で足りる場合もあろう。
【００４３】
また、上記実施例は、冷却ユニットを、ブレードサーバを収納したサーバラックに適用したものであるが、他の例によれば、サーバラックに限らず、多数のディスクユニットを収納したディスクアレイ装置や複数の通信機器を収納した通信ラック等、一般に熱源を有する電子機器を収納する電子装置ラックに適用可能である。
また、冷媒は低コストの観点から水冷が望ましいが、それに限らない。
【符号の説明】
【００４４】
１：冷却ユニット １０：冷却パネル １１：ラジエターユニット １２：フレームユニット １３：ファンユニット １４：脚 １５：キャスタ ２１：保護パネル ２２：パイプ集合体
７：風洞体 ７１，７２：枠 ９：サーバラック ９１：ブレードサーバ
３１：ラジエターユニット収納枠部 ３２：ファンフレーム収納枠部
８１，８２：ホース ８５：ポンプ ８６：熱交換器 ９９：床。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却ユニットであって、
該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した構造体を立位状態で支持する支持部と、を有することを特徴とする冷却ユニット。
【請求項２】
前記支持部は、該構造体を支持する支持脚と、該支持脚の下側に取り付けられたキャスタを備えて構成されることを特徴とする請求項１の冷却ユニット。
【請求項３】
前記支持部は、該構造体を支持する支持脚と、該支持脚を床に固定するねじ穴を備えて構成されることを特徴とする請求項１の冷却ユニット。
【請求項４】
熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却構造であって、
該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットと、
電子装置ラックの排気側に該ラジエターユニット側を面して該冷却ユニットを立位状態に配置し、該該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側とを接続する該風洞体とを有し、
該風洞体内を通して該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導くことを特徴とする冷却構造。
【請求項５】
前記風洞体は、少なくとも、該電子装置ラックの排気側に面する第１の枠と、該冷却ユニットの該ラジエターユニット側に面する第２の枠とを有し、該第1の枠及び該第２の枠を、接続手段を介して該電子装置ラックと該冷却ユニットに接続することを特徴とする請求項４の冷却構造。
【請求項６】
前記風洞体は、前記第１の枠と第２の枠の間に蛇腹構造を備え、かつ該風洞体の外装は柔軟性部材で構成されることを特徴とする請求項４又は５の冷却構造。
【請求項７】
前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形と該第２の枠の四辺形は同形状であることを特徴とする請求項５又は６の冷却構造。
【請求項８】
前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形の大きさは、該電子装置ラックの排気側の大きさに対応した形状であることを特徴とする請求項５又は６の冷却構造。
【請求項９】
前記接続手段はファスナーであり、該電子装置ラックの排気側と該第１の枠とを接続する第１のファスナーと、該冷却ユニットの該ラジエターユニット側と該第２の枠とを接続する第２のファスナーにより構成されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかの項記載の冷却構造。
【請求項１０】
熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却システムの構築方法であって、
該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットを、電子装置ラックの排気面側に配置するステップと、
該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導く風洞体を、該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側に接続するステップと、
冷媒を流通するホースの一端を、前記ラジエターユニットのパイプに取付けるステップと、
該ホースの他端を熱交換器に取付けるステップと、
を有することを特徴とする冷却システムの構築方法。
【請求項１】
熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却ユニットであって、
該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した構造体を立位状態で支持する支持部と、を有することを特徴とする冷却ユニット。
【請求項２】
前記支持部は、該構造体を支持する支持脚と、該支持脚の下側に取り付けられたキャスタを備えて構成されることを特徴とする請求項１の冷却ユニット。
【請求項３】
前記支持部は、該構造体を支持する支持脚と、該支持脚を床に固定するねじ穴を備えて構成されることを特徴とする請求項１の冷却ユニット。
【請求項４】
熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却構造であって、
該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットと、
電子装置ラックの排気側に該ラジエターユニット側を面して該冷却ユニットを立位状態に配置し、該該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側とを接続する該風洞体とを有し、
該風洞体内を通して該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導くことを特徴とする冷却構造。
【請求項５】
前記風洞体は、少なくとも、該電子装置ラックの排気側に面する第１の枠と、該冷却ユニットの該ラジエターユニット側に面する第２の枠とを有し、該第1の枠及び該第２の枠を、接続手段を介して該電子装置ラックと該冷却ユニットに接続することを特徴とする請求項４の冷却構造。
【請求項６】
前記風洞体は、前記第１の枠と第２の枠の間に蛇腹構造を備え、かつ該風洞体の外装は柔軟性部材で構成されることを特徴とする請求項４又は５の冷却構造。
【請求項７】
前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形と該第２の枠の四辺形は同形状であることを特徴とする請求項５又は６の冷却構造。
【請求項８】
前記第１の枠及び第２の枠は四辺形であり、該第１の枠の四辺形の大きさは、該電子装置ラックの排気側の大きさに対応した形状であることを特徴とする請求項５又は６の冷却構造。
【請求項９】
前記接続手段はファスナーであり、該電子装置ラックの排気側と該第１の枠とを接続する第１のファスナーと、該冷却ユニットの該ラジエターユニット側と該第２の枠とを接続する第２のファスナーにより構成されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかの項記載の冷却構造。
【請求項１０】
熱源を含む電子装置ラックを冷却する冷却システムの構築方法であって、
該熱源より発生する熱気を該ラックから排出させる、複数のファンが配列されたファンユニットと、該ファンの回転によって該ラックから排出される熱気を除熱する、冷媒を案内するパイプが配列されたラジエターユニットと、該ファンユニットと該ラジエターユニットを一体的に構成した冷却パネルを立位状態で支持する支持部を有する冷却ユニットを、電子装置ラックの排気面側に配置するステップと、
該電子装置ラックから排出される熱気を該冷却ユニットに導く風洞体を、該冷却ユニットの一側と該電子装置ラックの一側に接続するステップと、
冷媒を流通するホースの一端を、前記ラジエターユニットのパイプに取付けるステップと、
該ホースの他端を熱交換器に取付けるステップと、
を有することを特徴とする冷却システムの構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２６７８４１（Ｐ２０１０−２６７８４１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１８４２９（Ｐ２００９−１１８４２９）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
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