(57)【要約】      （修正有）【課題】ラック内に収納したサーバーを極めて効率良く、且つ均一に冷却することが可能なサーバーラック冷却装置を提供する。【解決手段】ラックＰ内部の左右両側面にマウントアングルＱを立設する。該マウントアングルＱにラックマウント型のサーバーを着脱自在に装着する。マウントアングルＱに装着されたサーバーの前面に冷気を供給する給気ファン１０を設ける。サーバーが装着されないマウントアングルＱの前面に装着された仕切り板で隔離して、サーバーの前面とラックＰの前面扉Ｐ１との間に冷気を保つ冷気通路を設ける。サーバーから排出される排熱や暖気を仕切り板で遮断し、該暖気が冷気通路に逆流しないように設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック内部の左右両側面にマウントアングルを立設し、該マウントアングルにラックマウント型のサーバーを着脱自在に装着するサーバーラックにおいて、マウントアングルに装着されたサーバーの前面に冷気を供給する給気ファンと、サーバーが装着されないマウントアングルの前面に装着された仕切り板で隔離され、サーバーの前面とラックの前面に設けた前面扉との間に形成された冷気通路とを有し、サーバーから排出される暖気を仕切り板で遮断し、該暖気が冷気通路に逆流しないように設けたことを特徴とするサーバーラック冷却装置。
【請求項２】
前記ラックの前面扉の内側に、前記給気ファンから供給される冷気を受ける送風室を装着し、該送風室の後面に、前記冷気通路に冷気を送風する送風孔を長手方向に沿って複数開穿すると共に、各送風孔からの冷気送風量を略均一に調整するフラップを送風室の内部に設けた請求項１記載のサーバーラック冷却装置。
【請求項３】
前記ラックに、サーバーから排出された暖気をラック外に排出する排気ファンを装着すると共に、ラックの後側面内側に、排気ファンにて吸引される排気室を設け、該排気室の前面に、サーバーから排出された排熱が通過する通気孔を開穿すると共に、該排気ファンから遠い通気孔ほど通気孔の径が大きくなるように設定し、排気室内に排熱を均一に吸引するように設けた請求項１又は２記載のサーバーラック冷却装置。
【請求項４】
ラック内部の左右両側面にマウントアングルを立設し、該マウントアングルにラックマウント型のサーバーを着脱自在に装着するサーバーラックにおいて、サーバーが収納されていないマウントアングルに装着する仕切り板でマウントアングルの開口部を閉塞し、ラックの前面に設けた前面扉と仕切り板との間に冷気を供給する冷気通路を形成し、該冷気通路の冷気をサーバーの前面開口部からサーバー内部に吸引させると共に、サーバーから排出される排熱が冷気通路に逆流しないように仕切り板で遮断することを特徴とするサーバーラック冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバーラック内に冷気を効率よく送風することでサーバーラック内の機器を均一に冷却するサーバーラック冷却装置及び冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却手段として、例えば特許文献１に記載された冷却手段が提案されている。この冷却手段によると、電子機器収納用ラックの前面扉と、ラック内に収納した電子機器との間に冷却用空気通路を形成し、換気扇の送風で、この冷却用空気通路からラックの後面方向に冷気を送ることで電子機器を冷却するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３９６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、ラックの前面側から後面方向に冷気を送風する手段では、ラック内に収納したサーバー等の機器類を、平均に冷却することが困難になる不都合がある。すなわち、特許文献１では、冷気の吹き出し口をラック前面の下端部に設けていることで、吹き出た冷気が、吹き出し口に近いラック下部よりも上部に集中し、冷却能力が偏る傾向にある。このような傾向は、冷気の吹き出し口をラックの前面上部に設けた場合も同様で、送風される冷気は、冷気の吹き出し口に近いラック上部より下部に集中するので、ラックに収納したサーバーは、ラックの下部に近い程冷却されることになり、また、冷気の吹き出し口に近い程、冷却性能が劣るといった現象が生じていた（図６参照）。このように、ラックの上段と下段とでは、冷気吹き出し口の位置により冷却ムラが極めて生じ易く、十分に冷却されない位置では、機器類に支障が生じるおそれもある。
【０００５】
更に、ラック内に収納したサーバーの数が少ない場合は、ショートサーキット現象と称する不具合も生じている（図９参照）。この現象は、例えば、ラック前面の上部から冷気を送風し、ラック後面の上部から排気するように構成し、ラックの下部にサーバーを収納し、ラックの上部が空いている場合に生じ易い。この場合、通常の冷気は、ラック下部のサーバーを冷やし暖気となってラックの後面に移動するが、このラック上部では、ラック上部は空いているので、冷気が後面に直接移動し、冷気のままで排気されることがある。このときの排気温度は当然低くなるので、排気温度を感知するセンサーは、ラック内が十分に冷却されたと誤って判断し、冷却運転を停止するものである。
【０００６】
一方、ラックに収納されるラックマウント型のサーバーは、ラック内のマウントアングルに装着され、上下に積層した状態で収納されるので、上下に隣接するサーバーに妨げられないようにして電源周辺やＣＰＵなどの半導体装置を冷却する必要がある。そのため、現在のラックマウント型のサーバーでは、サーバーの前面に空気取り入れ口を設け、サーバー内部に装着したファンを使用して電源周辺や半導体装置を強制的に冷却し、サーバーの背面に設けた排出口から冷却後の排熱を排出する構造になっている。このように、ラックマウント型のサーバーには、ラック内に装着された状態で冷却する冷却手段が備えられているものである。ところが、サーバーラック側では、これまで、ラック内部全体を冷却し、サーバー全体を冷却する手段が採用されていた。前記特許文献１においても、ラックの前面から後面に至るように、ラックの内部全体を冷却するように冷気を送風している。しかしながら、サーバーの冷却が必要な部分は、サーバー内部の電源周辺や前記半導体装置に限られており、その他の部品は比較的耐熱性に優れている。したがって、ラック内部全体に冷気を送り、サーバー全体を冷却する従来の手法は極めて無駄が多い冷却手段であるといえる。
【０００７】
しかも、冷却の必要がない部分を冷却する冷気は、全くの無駄になるばかりでなく、暖気に変わった後で、有効な冷気の温度を上げてしまう不都合も生じる。すなわち、特許文献１の冷却手段では、ラックの前面からサーバー全体を冷却した冷気は、暖気となってラックの後面に循環し、その後、ラックの上端部等から排出されるように設けられている。ところが、暖気のラック外への排出が十分でない場合は、この暖気が再びラック前面に循環して冷気を暖めてしまうことになる（図４参照）。また、排気されない暖気の熱は、ラックの上部にこもり、当該位置に設置しているサーバーに悪影響を与えるおそれもある。
【０００８】
そこで本発明は、上述の観点から従来の欠点を解消すべく創出されたもので、ラック内に収納したサーバーを極めて効率良く、且つ均一に冷却することが可能なサーバーラック冷却装置及び冷却方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の手段は、ラックＰ内部の左右両側面にマウントアングルＱを立設し、該マウントアングルＱにラックマウント型のサーバーＳを着脱自在に装着するサーバーラックにおいて、マウントアングルＱに装着されたサーバーＳの前面に冷気を供給する給気ファン１０と、サーバーＳが装着されないマウントアングルＱの前面に装着された仕切り板２０で隔離され、サーバーＳの前面とラックＰの前面に設けた前面扉Ｐ１との間に形成された冷気通路３０と、を有し、サーバーＳから排出される暖気を仕切り板２０で遮断し、該暖気が冷気通路３０に逆流しないように設けたことにある。
【００１０】
第２の手段は、前記ラックＰの前面扉Ｐ１の内側に、前記給気ファン１０から供給される冷気を受ける送風室５０を装着し、該送風室５０の後面に、前記冷気通路３０に冷気を送風する送風孔５１を長手方向に沿って複数開穿すると共に、各送風孔５１からの冷気送風量を略均一に調整するフラップ５２を送風室５０の内部に設けている。
【００１１】
第３の手段は、前記ラックＰに、サーバーＳから排出された暖気をラックＰ外に排出する排気ファン４０を装着すると共に、ラックＰの後側面内側に、排気ファン４０にて吸引される排気室６０を設け、該排気室６０の前面に、サーバーＳから排出された排熱が通過する通気孔６１を開穿すると共に、該排気ファン４０から遠い通気孔６１ほど通気孔６１の径が大きくなるように設定し、排気室６０内に排熱を均一に吸引するように設けたものである。
【００１２】
第４の手段は、ラックＰ内部の左右両側面にマウントアングルＱを立設し、該マウントアングルＱにラックマウント型のサーバーＳを着脱自在に装着するサーバーラックにおいて、サーバーＳが収納されていないマウントアングルＱに装着する仕切り板２０でマウントアングルＱの開口部を閉塞し、ラックＰの前面に設けた前面扉Ｐ１と仕切り板２０との間に冷気を供給する冷気通路３０を形成し、該冷気通路３０の冷気をサーバーＳの前面開口部からサーバーＳ内部に吸引させると共に、サーバーＳから排出される排熱が冷気通路３０に逆流しないように仕切り板２０で遮断することを課題解消のための手段とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１、４により、サーバーＳから排出される暖気を仕切り板２０で遮断し、該暖気が冷気通路３０に逆流しないように設けたことにより、ラックＰ内に収納した各サーバーＳは、冷気通路３０内の冷気を取り込んで、必要な部位を効率良く冷却することができる。また、冷気通路３０内の冷気は、サーバーＳから排出される排熱や冷却後の暖気で暖められることがなくなった。この結果、ラックＰに収納したサーバーＳを極めて効率良く冷却することができるものである。
【００１４】
また、請求項２に記載の送風室５０により、冷気通路３０に送風される冷気を均一にすることが可能になり、サーバーＳを収納した位置によって冷却能力が偏るといった従来の不都合は解消された。
【００１５】
更に請求項３の排気室６０により、サーバーＳから排出された排熱や暖気を効率良くラックＰ外に排出するので、この暖気がラックＰ上部に残ってサーバーＳに与える悪影響を防止することができるものである。
【００１６】
このように、本発明によると、ラック内に収納したサーバーを極めて効率良く、且つ均一に冷却することが可能になるなどといった優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の最良の形態は、マウントアングルＱに装着されたサーバーＳの前面に冷気を供給する給気ファン１０を設ける。サーバーＳが装着されないマウントアングルＱの前面に装着された仕切り板２０で隔離して、サーバーＳの前面とラックＰの前面扉Ｐ１との間に冷気を保つ冷気通路３０を設ける。サーバーＳから排出される排熱や暖気を仕切り板２０で遮断し、該暖気が冷気通路３０に逆流しないように設けることで、当初の目的を達成するものである。
【実施例】
【００１８】
本発明装置は、ラックマウント型のサーバーＳを着脱自在に装着するサーバーラックに使用する。このラックＰは、ラックＰ内部の左右両側面にマウントアングルＱを立設し、該マウントアングルＱの間に、サーバーＳを装着するように設けたラックＰである。本発明では、特に、ＥＩＡ（米国電子工業会）によって幅１９インチ（482.6mm）に標準化された、所謂19インチラックの使用が好適であるが、ＪＩＳ規格の「電子機器用ラック」を用いることも可能である。
【００１９】
本発明装置では、この種のラックＰに、給気ファン１０、仕切り板２０、冷気通路３０、排気ファン４０を備えるものである。
【００２０】
給気ファン１０は、マウントアングルＱに装着されたサーバーＳの前面に冷気を供給する。図示の給気ファン１０は、ラックＰの上部に装着し、ラックＰに連設したクーラーＲからの冷気を、ラックＰの前面上部から下方に向けて送風する（図２参照）。送風された冷気は、収納したサーバーＳの前面の冷気通路３０に送られる。図示のクーラーＲは、ラックＰの側面に一体に設けてあり、冷気を給気ファン１０方向に送風する冷気供給ダクトＲ１と、排気ファン４０からの暖気をクーラーＲに戻す循環ダクトＲ２とを備えている。更に、クーラーＲの下部には、クーラーＲから排出されるドレン水を蒸発せしめる蒸発処理ユニットＲ３も備えている。また、クーラーＲの排熱は、図示しない排気用ダクトで室外に排出される。
【００２１】
冷気通路３０は、サーバーＳの前面とラックＰの前面扉Ｐ１との間に形成された空間で、この冷気通路３０は、ラックＰの後側と仕切り板２０で隔離されている。この仕切り板２０は、サーバーＳが装着されないマウントアングルＱの前面に装着するもので、ラックＰ後側の暖気が冷気通路３０に逆流しないように設けている。すなわち、冷気通路３０は、マウントアングルＱに装着されたサーバーＳの前面と、この仕切り板２０とで、サーバーＳの排熱側から送風される暖気が戻らない構造にしている（図３参照）。この仕切り板２０は、サーバーＳの前面と同様に、マウントアングルＱに着脱自在に形成したものである（同図イ参照）。そして、サーバーＳが装着されていないマウントアングルＱの開口部に、この仕切り板２０を装着する（同図ロ参照）。サーバーＳは、ラックＰのマウントアングルＱに着脱自在に装着可能なラックマウント型のサーバーを装着する。この結果、マウントアングルＱに開口部が残らないようにしている（同図ハ参照）。仕切り板２０と装着したサーバーＳとによって仕切られた冷気通路３０の冷気は、サーバーＳの前面に設けられた空気取り入れ口からサーバーＳ内部に取り込まれて必要な各部を冷却し、サーバーＳの後面等の排気口から暖気が排出されるものである。一般に、サーバーＳの稼動に適した環境は、サーバーＳ前面の吸気温度が17〜26度であると言われている。
【００２２】
図４は、仕切り板２０を装着しない場合における、サーバーＳ冷却後の暖気の逆流現象を示している。すなわち、ラックＰの上段において、サーバーＳが収納されていないマウントアングルＱの開口部分から冷気通路３０に暖気が逆流して給気ファン１０から送風される冷気の温度を高めてしまう現象である。この現象による温度変化を確認するために、図１０に示す如く、ラックＰの冷気通路３０における、上段、中段、下段にセンサーＴを配置し、各位置の温度分布を２秒毎に計測したところ、表１に示すデータが得られた。この結果、ラックＰの下段では23度程度であるにもかかわらず、ラックＰ上段の温度は31度にも上昇しており、ラックの上段と下段とで平均8.06度の温度差が生じることが判明している。これは、送風室５０の送風孔５１から冷気通路３０に送られた冷気を、冷気通路３０に逆流した暖気が暖めることによる。尚、本発明における風流実験は、ドライアイスとスリオンテープを使用し、テープのなびく方向で風向や強弱を特定したものである。
【表１】
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【００２３】
一方、図５は、本発明の仕切り板２０を装着した場合における暖気の流れを示している。この場合、サーバーＳから排出される暖気は、仕切り板２０によって遮断されるので、冷気通路３０側への逆流はなくなっている。この場合の温度変化を測定すると、表２に示すデータが得られた。この結果、上段の温度は下段の温度との温度差は平均0.06度となっており、上下段共、サーバーＳの稼動に適した25度弱の冷気であることを示している。このように、仕切り板２０によって暖気が遮断されることで、冷気通路３０内の冷気は、給気ファン１０で送風された温度のまま維持されていることがわかる。
【表２】
2006140343.tif 000004
【００２４】
ラックＰの前面に設けた前面扉Ｐ１の内側に、送風室５０を装着している（図１参照）。この送風室５０は、前記給気ファン１０から供給される冷気を一旦受け止めて、送風室５０の後面に設けた送風孔５１から冷気通路３０に冷気を送るものである。このとき、送風室５０の内部にフラップ５２を設け、各送風孔５１からの冷気送風量を略均一にしている（図８参照）。図示のフラップ５２は、側面略Ｌ字状を成し、送風室５０における給気ファン１０に近い送風孔５１に対向する内側面に突設している。これは、給気ファン１０に近い送風孔５１程、冷気が急速に下降するので送風孔５１を通過し難いことによる。そこで、給気ファン１０に近い部分にフラップ５２を設けると、冷気は、略Ｌ字状に突出したフラップ５２に当たって風向を転換し、送風孔５１から冷気通路３０へ通過するものである。
【００２５】
図７は、送風室５０にフラップ５２を装着したときの冷気の流れを示している。この実験も、ドライアイスを使用して風流実験を行い、スリオンテープのなびく方向で、風向や強弱を特定したものである。尚、マウントアングルＱに装着するサーバーＳを次の３パターン、「上半分に装着する」、「下半部に装着する」、「全体に装着する」、の３パターンで実験している。この結果、いずれのパターンでも各送風孔５１における風量が均一になっていることが証明された。
【００２６】
一方、図６は、本発明フラップ５２を装着しない状態で冷気を送風した状態を示している。すなわち、給気ファン１０から送風室５０に送風された冷気は、送風孔５１から冷気通路３０方向に送られるが、給気ファン１０近いラックＰの上段では、送風孔５１から送られる冷気の量が少なくなっている。これに対し、ラックＰの下段では、冷気の量が多くなっており、風量が偏っていることがわかる。
【００２７】
ラックＰの後面上部には、サーバーＳから排出された暖気をラックＰ外に排出する排気ファン４０を装着している。このとき、ラックＰの後面内側に、排気ファン４０にて吸引される排気室６０を設け、この排気室６０を介して暖気を排出するものである。排気室６０の前面には、サーバーＳから排出された排熱が通過する通気孔６１を開穿している。この通気孔６１は、排気ファン４０から遠くなるほど通気孔６１の径を大きく形成している（図１２参照）。これは、排気ファン４０による吸引力が、排気ファン４０から離れるほど低下するので、排気ファン４０から遠くなるほど通気孔６１の径を大きくすることで、排気室６０内に排熱を均一に吸引するように設けたものである。
【００２８】
表３は、ラックＰの背面における上段、中段、下段の夫々にセンサーＴを設置し（図示せず）、図１２に示す通気孔６１を有する排気室６０を使用したときの各段の温度を計測したデータである。この結果、ラックＰの上下段の温度差はほとんど変わらず、平均0.22度となっており、サーバーＳから排出された暖気が各段から均一に排出されていることがわかる。
【表３】
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【００２９】
一方、表４は、図１１に示す従来の通気孔６１を有する排気室６０を使用した場合の各段の温度を示している。各通気孔６１は、いずれも同じ径で形成されている。この結果、ラックＰ上段や中段の温度が高くなっており、温度差は、平均2.18度も生じていることがわかる。これは、排気ファン４０から離れるほど吸引力が落ちるので、同じ径の通気孔６１では、下段の暖気を十分に吸い込むことができないことによる。このため、排出できなかった暖気はラックＰの上方に逃げてしまい、ラックＰ中段や上段の温度を高めているものである。
【表４】
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【００３０】
このように、サーバーＳから排出される暖気は、本発明の通気孔６１によって効率よく排出できるようになり、排出できない暖気がラックＰの上部に残留し、ラックＰ上部のサーバーＳに悪影響を与えるおそれは解消された。
【００３１】
本発明冷却方法は、上述の装置を利用するもので、サーバーＳが収納されていないマウントアングルＱに装着する仕切り板２０でマウントアングルＱの開口部を閉塞し、ラックＰの前面扉Ｐ１と仕切り板２０との間に冷気を供給する冷気通路３０を形成し、該冷気通路３０の冷気をサーバーＳの前面開口部からサーバーＳ内部に吸引させると共に、サーバーＳから排出される排熱が冷気通路３０に逆流しないように仕切り板２０で遮断する冷却方法である。このとき、サーバーＳは、自身に装着しているファン等で、サーバーＳの前面開口部から冷気を取り入れ、サーバーＳ内のファン等にて、電源周辺やＣＰＵなどの半導体装置を十分に冷却するものである。冷却後の暖気は、サーバーＳの後面や側面等から排出され、冷気通路３０に戻ることなくラックＰから排出されるものである。この結果、サーバーＳの前面に設けた冷気通路３０には、常に冷気のみが供給され、サーバーＳを冷却するのに好適な温度に保たれるものである。
【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】同じく側面から見た斜視図である。
【図３】（イ）はマウントアングルと本発明の仕切り板とを示し、（ロ）はマウントアングルＱへの装着前、（ハ）は同じく装着後の状態を示す斜視図である。
【図４】従来のラックにおける暖気の逆流状態を示す概略図である。
【図５】本発明における暖気の逆流状態を示す概略図である。
【図６】従来のラックにおける冷気の流れを示す概略図である。
【図７】本発明における冷気の流れを示す概略図である。
【図８】本発明のフラップを示す要部拡大図である。
【図９】従来のラックにおけるショートサーキット現象を示す概略図である。
【図１０】ラックに装着したセンサーの位置を示す概略図である。
【図１１】従来のラックにおける排気室の通気孔を示す正面図である。
【図１２】本発明における排気室の通気孔を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｐ    ラック
Ｐ１  前面扉 
Ｑ    マウントアングル
Ｒ    クーラー
Ｒ１  冷気供給ダクト
Ｒ２  循環ダクト
Ｒ３  蒸発処理ユニット
Ｓ    サーバー
１０  給気ファン
２０  仕切り板
３０  冷気通路
４０  排気ファン
５０  送風室
５１  送風孔  
６０  排気室
６１  通気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006140343.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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