(57)【要約】【課題】十分な風量を確保しつつも騒音を抑制する。【解決手段】  送風システム３００が、シャフトと翼と筐体とを各々が有し、各々が、シャフトを回転させることで翼で風を起こして風を該筐体の筒口の一方側から他方側へと送る、風の流れに交わる方向に配列された複数のファン３１０と、ファン３１０へと流入する風をファン３１０の上記の筒口に導く、各々がその筒口に繋がった、その筒口よりも大きい正四角筒状の複数のダクトであって、その正四角筒の中心軸の延長線がシャフトに重なっている複数のダクト３２０とを備えた。【選択図】        図１
2011137397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトに取り付けられた翼と、該シャフトおよび該翼を囲んだ、該シャフトに沿った方向に延びた筒状の筐体とを各々が有し、各々が、該シャフトを回転させることで該翼で風を起こして該風を該筐体の筒口の一方側から他方側へと送る、該風の流れに交わる方向に配列された複数のファンと、
前記ファンへと流入する風を該ファンの前記筒口に導く、各々が該筒口に繋がった、該筒口よりも大きい正四角筒状の複数のダクトであって、該正四角筒の中心軸の延長線が前記シャフトに重なっている複数のダクトとを備えたことを特徴とする送風システム。
【請求項２】
前記複数のダクトは、互いに固有振動数が異なるものであることを特徴とする請求項１記載の送風システム。
【請求項３】
前記ダクトが、前記筒口に繋がった連結部分と該連結部分に繋がって延びた延長部分とを有し、該連結部分における振動伝達性が該延長部分における振動伝達性よりも低いものであることを特徴とする請求項１または２記載の送風システム。
【請求項４】
前記複数のファンが、互いに回転速度が異なるものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の送風システム。
【請求項５】
前記ダクトが、前記ファンの筐体が有する吸音性よりも高い吸音性を有するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の送風システム。
【請求項６】
電子機器が収納される収納筐体と、
前記収納筐体内に配置され、該収納筐体内における前記電子機器の収納空間に、該電子機器を冷却するための風を送り込む送風システムとを備え、
前記送風システムが、
シャフトと、該シャフトに取り付けられた翼と、該シャフトおよび該翼を囲んだ、該シャフトに沿った方向に延びた筒状の筐体とを各々が有し、各々が、該シャフトを回転させることで該翼で風を起こして該風を該筐体の筒口の一方側から他方側へと送る、該風の流れに交わる方向に配列された複数のファンと、
前記ファンへと流入する風を該ファンの前記筒口に導く、各々が該筒口に繋がった、該筒口よりも大きい正四角筒状の複数のダクトであって、該正四角筒の中心軸の延長線が前記シャフトに重なっている複数のダクトとを備えたことを特徴とする機器収納ラック。
【請求項７】
前記収納筐体内における、前記収納空間の周囲に配置された、該収納筐体が有する吸音性よりも高い吸音性を有する吸音部を備えたことを特徴とする請求項６記載の機器収納ラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンを使って送風を行う送風システムと、そのような送風システムを備え収納機器の冷却を行う機器収納ラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバ装置等の電子機器は、動作時に発生する熱を除去するために、内部に冷却用のファンを備え、このファンで機器の外部から内部に風を取り込んで冷却を行っていることが多い（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
近年、これらの電子機器の多くでは、高機能化に伴い動作時の発熱量が増大している。また、これらの電子機器では、小型化、薄型化が進んでおり機器内部に冷却用の風を通すことが難しく、上記のように増大している発熱量に対し風量が不足しがちになることが多い。そこで、多くの場合、これらの電子機器では、内部にファンを複数個並べて配置すると共に、個々のファンでの翼の回転速度を高めに設定して十分な風量を確保する等といった対処が行われている。
【０００４】
また、サーバ装置等の電子機器は、複数台が機器収納ラックに搭載された状態で使用されることが多い。このような機器収納ラックでは、収納されている各電子機器が動作中に出す騒音が合わさった大きな騒音がしばしば問題とされる。そこで、このような騒音を抑えるため、吸音材料の壁を電子機器の収納空間の周囲に配置するという騒音対策が施された機器収納ラックが提案されている。
【０００５】
ここで、このような騒音対策がとられた機器収納ラックでは、収納空間を囲う吸音材料の壁によってその収納空間への風の流入経路における流入抵抗が大きくなっている。その結果、各電子機器の内部に冷却用に取り込む風の量が不足しがちになることが多い。そこで、このような機器収納ラックには、ラック外部から内部に風を取り込んで収納空間に風を送り込むファンが備えられていることが多い。また、多くの場合、このようなファンは、電子機器の収納空間への十分な風量を確保するために、機器収納ラック内に複数個が並べられて配置されると共に、各ファンでの翼の回転速度が高めに設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−８７６９５号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８１５０号公報
【特許文献３】特許第２５７５９０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、一般に、上記のようなファンが動作時に発生する騒音は、翼の回転速度が高まると、回転速度の高まりの比率の５〜６乗に比例して著しく増大する。このため、十分な風量の確保のために回転速度が高めに設定されたファンを複数備えていることが多い近年の電子機器では、これらのファンが発生する騒音が大きくなる傾向がある。
【０００８】
また、これらの電子機器を上記の騒音対策がとられた機器収納ラックに収納した場合、電子機器自体のファンが発生する騒音は抑制される。しかし、今度は、これらの電子機器の収納空間に十分な量の風を送り込むために、回転速度が高めに設定され複数個備えられたファンが発生する騒音が大きくなってしまう。さらに、近年では、このような機器収納ラックが一般のオフィスに設置されることが多い。その結果、機器収納ラックのファンが発生する騒音に対して苦情が出される場面も多くなってきている。
【０００９】
本件は上記事情に鑑み、十分な風量を確保しつつも騒音が抑制された送風システムと、そのような送風システムを備え収納機器の冷却を行う機器収納ラックとを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する送風システムの基本形態は、複数のファンと、複数のダクトとを備えている。
【００１１】
各ファンは、シャフトと、そのシャフトに取り付けられた翼と、そのシャフトおよびその翼を囲んだ、そのシャフトに沿った方向に延びた筒状の筐体とを有している。そして、各ファンが、そのシャフトを回転させることでその翼で風を起こしてその風をその筐体の筒口の一方側から他方側へと送る。これら複数のファンは、その風の流れに交わる方向に配列されている。
【００１２】
各ダクトは、上記ファンへと流入する風をそのファンの上記筒口に導く、その筒口に繋がった、その筒口よりも大きい正四角筒状のものである。そして、各ダクトは、上記正四角筒の中心軸の延長線が上記シャフトに重なっている。
【００１３】
また、上記目的を達成する機器収納ラックの基本形態は、電子機器が収納される収納筐体と、上記送風システムとを備えている。
【００１４】
この機器収納ラックの基本形態では、上記送風システムは、上記収納筐体内に配置され、その収納筐体内における上記電子機器の収納空間に、その電子機器を冷却するための風を送り込むものとなっている。
【発明の効果】
【００１５】
本件によれば、十分な風量を確保しつつも騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】基本形態について説明した機器収納ラックの具体的な実施形態を示す図である。
【図２】サーバ機器の内部構造を模式的に示す図である。
【図３】比較例の機器収納ラックを示す図である。
【図４】送風システムを示す斜視図である。
【図５】送風システムにおける１個のファンと１個のダクトの組を詳細に示す図である。
【図６】ファンに、シャフトからの距離が互いに異なった複数の壁で構成されたダクトが取り付けられた場合に、翼の回転のバランスが崩れてしまう様子を示す図である。
【図７】各ファンにダクトが取り付けられる構造による、送風システムでの騒音の抑制について説明する説明図である。
【図８】複数台のファンに、ダクトが１つ取り付けられたという構造において、各ファンの翼の回転のバランスが崩れてしまう様子を示す図である。
【図９】ファンに円筒状のダクトが取り付けられた様子を示す図である。
【図１０】正四角筒状のダクト付きのファンにおける風量に対する静圧の変化である静圧（Ｐ）−風量（Ｑ）特性、風量に対する送風抵抗の変化であるインピーダンス特性、および、風量に対する騒音レベルの変化である騒音特性を示すグラフである。
【図１１】図１０に示す必要風量を円筒状のダクト付きのファンで確保した場合のＰ−Ｑ特性、インピーダンス特性、および騒音特性を示すグラフである。
【図１２】正四角筒状のダクトを取り付けた場合の騒音と円筒状のダクトを取り付けた場合の騒音との双方を、ファンにおける翼の回転周波数との関係で示したグラフである。
【図１３】各ファンへのダクトの取付け構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、上記に基本形態について説明した送風システムおよび機器収納ラックの具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、基本形態について説明した機器収納ラックの具体的な実施形態を示す図である。
【００１９】
この図１のパート（Ａ）には、機器収納ラック１００の側面が示されている。図１のパート（Ｂ）には、パート（Ａ）中の切断線Ａ−Ａに沿った断面図が示されている。また、パート（Ｃ）には、パート（Ａ）中の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図が示されている。
【００２０】
この図１に示す機器収納ラック１００は、ラック筐体１１０を備えており、このラック筐体１１０が、以下に説明する収納空間１１０ａ、第１導風路１１０ｂ、および第２導風路１１０ｃを有している。本実施形態のラック筐体１１０が、上述の基本形態における収納筐体の一例に相当する。
【００２１】
収納空間１１０ａは、６台のサーバ機器２００が重ねられて収納される空間である。第１導風路１１０ｂは、機器収納ラック１００の外部から収納空間１１０ａへ、サーバ機器２００を冷却するための風を導き入れるための通路である。また、第２導風路１１０ｃは、サーバ機器２００を冷却した後の風を収納空間１１０ａから機器収納ラック１００の外部へと導いて排出するための通路である。
【００２２】
ここで、収納空間１１０ａに収納されるサーバ機器２００は、機器外部から冷却用の風を機器内部に取り込んで、内蔵の電子部品等を冷却する機能を備えている。
【００２３】
図２は、サーバ機器の内部構造を模式的に示す図である。
【００２４】
この図２に示すように、サーバ機器２００には、電源ユニット２１０からの電力で動作し、その動作時に発熱する複数の電子部品２２０が内蔵されている。さらに、サーバ機器２００には、機器外部からこれらの電子部品２２０を冷却するための風を取り込む機器用ファン２３０が内蔵されている。
【００２５】
ここで、本実施形態では、サーバ機器２００が薄型の構造となっているため、機器内部に冷却用の風を通すことが難しい。そのため、機器外部から取り込まれる風の量が少ないと、機器内部において風量が不足してしまう恐れがある。そのため、このサーバ機器２００には、なるべく多くの量の風を取り込むために、機器用ファン２３０が複数個並べられて配置されている。さらに、個々の機器用ファン２３０についても、取り込む風の量を増大させるために、翼の回転速度が高めに設定されている。
【００２６】
ところが、一般に、ファンが動作時に発生する騒音は、翼の回転速度が高まると、回転速度の高まりの比率の５〜６乗に比例して著しく増大する。このため、本実施形態のサーバ機器２００では、翼の回転速度が高めに設定された上記の機器用ファン２３０が大きな騒音を発生する。さらに、本実施形態のサーバ機器２００では、この機器用ファン２３０が複数搭載されていることから機器全体としてさらに大きな騒音を発生することとなっている。
【００２７】
以上に説明したように、本実施形態では、サーバ機器２００については、騒音を抑えることよりも、なるべく多くの量の風を内部に取り込むことの方が優先されている。
【００２８】
このため、図１の機器収納ラック１００では、内部のサーバ機器２００が発生する騒音をラック外に漏らさないように、以下のような騒音対策がとられている。
【００２９】
本実施形態では、図１のパート（Ｂ）に示すように、サーバ機器２００が収納される収納空間１１０ａが、図中の矢印Ｃが示す風の流れにおける上流側と下流側とから、第１および第２の２つの導風路１１０ｂ，１１０ｃで挟まれている。各サーバ機器２００の冷却用の風を機器収納ラック１００の内部に取り込むための取入れ口１００ａは、図１のパート（Ａ）やパート（Ｂ）に示すように、機器収納ラック１００の、第１導風路１１０ｂを構成する壁を兼ねた側壁に設けられている。また、冷却後の風の排出口１００ｂは、第２導風路１１０ｃを構成する壁を兼ねた側壁に設けられている。このような構造により、収納空間１１０ａが、機器収納ラック１００の外部から隔離され、サーバ機器２００で発生した騒音が外部に伝わり難くなっている。
【００３０】
さらに、収納空間１１０ａ、第１導風路１１０ｂ、および第２導風路１１０ｃそれぞれの内壁面には、ラック筐体１１０の壁が有している吸音性を上回る吸音性を有するゴム等で形成された板状の吸音部材１２０が取り付けられている。その結果、本実施形態では、収納空間１１０ａは吸音部材１２０に取り囲まれることとなっている。そして、この吸音部材１２０によって、サーバ機器２００で発生した騒音が吸収されるようになっている。
【００３１】
このことは、上述の基本形態に対し、上記収納筐体内における、上記収納空間の周囲に配置された、その収納筐体が有する吸音性よりも高い吸音性を有する吸音部を備えたという応用形態が好適であることを意味している。
【００３２】
本実施形態の吸音部材１２０は、この応用形態における吸音部の一例に相当する。
【００３３】
また、本実施形態では、第１導風路１１０ｂおよび第２導風路１１０ｃの吸音部材１２０は、この機器収納ラック１００に備えられている後述の複数のファンが発生させる騒音を吸収する役目も担っている。
【００３４】
ところで、この機器収納ラック１００では、取入れ口１００ａから機器収納ラック１００内に入って来た冷却用の風は、第１導風路１１０ｂを通ってから収納空間１１０ａに向かう。このため、例えば収納空間１１０ａを囲む壁に直接取入れ口を設けた場合等に比べると、収納空間１１０ａへの風の流れが滞りがちになる。そこで、この機器収納ラック１００には、第１導風路１１０ｂを通る風を収納空間１１０ａへと積極的に送り込む送風システム３００が第１導風路１１０ｂの途中に備えられている。この送風システム３００が、基本形態について上述した送風システムの具体的な実施形態に相当する。
【００３５】
この送風システム３００は、風の流れに交わる方向に配列された５台のファン３１０と、各々が各ファン３１０における風の流入口に繋がった５つのダクト３２０とを備えている。この送風システム３００では、上記のように滞りがちな風の流れを助け、収納空間１１０ａに流入する風の量を十分なものとするために、ファン３１０が５台使われている。さらに、各ファン３１０について、翼の回転速度が高めに設定され送風能力の向上が図られている。この送風システム３００が備える５台のファン３１０が、上述の基本形態における複数のファンの一例に相当する。また、この送風システム３００が備える５つのダクト３２０が、上述の基本形態における複数のダクトの一例に相当する。
【００３６】
また、機器収納ラック１００では、サーバ機器２００から排出される冷却後の風を、収納空間１１０ａから第２導風路１１０ｃへと導くために、収納空間１１０ａの出口に５台のファン４００が設置されている。ただし、この第２導風路１１０ｃ側のファン４００は、第１導風路１１０ｂ側のファン３１０のような高い送風能力は求められず、第２導風路１１０ｃに単に風を送り出せれば良い。このため、この第２導風路１１０ｃ側のファン４００では、送風能力よりもファン４００が発生する騒音に注目して翼の回転速度が低めに設定されている。
【００３７】
ここで、本実施形態の機器収納ラック１００と比較する比較例の機器収納ラックについて説明する。
【００３８】
図３は、比較例の機器収納ラックを示す図である。
【００３９】
この図３のパート（Ａ）には、比較例の機器収納ラック５００の側面が示されている。図３のパート（Ｂ）には、パート（Ａ）中の切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図が示されている。また、パート（Ｃ）には、パート（Ａ）中の切断線Ｅ−Ｅに沿った断面図が示されている。
【００４０】
尚、この図３では、図１に示す本実施形態の機器収納ラック１００の構成要素と同等な構成要素については図１と同じ符号が付されている。以下では、これら同等な構成要素については重複説明を省略する。
【００４１】
図３の比較例の機器収納ラック５００では、収納空間１１０ａに流入する風の量を十分なものとするための５台のファン５１０が、収納空間１１０ａの入口に設置されている。
【００４２】
ここで、これら５台のファン５１０は、上述した本実施形態の送風システム３００が備える５台のファン３１０と同様に、翼の回転速度が高めに設定され送風能力の向上が図られている。一般に、ファンが動作時に発生する騒音は、翼の回転速度が高まると、回転速度の高まりの比率の５〜６乗に比例して著しく増大する。このため、上記のように翼の回転速度が高めに設定されたファンからは大きな騒音が発生する。
【００４３】
比較例の機器収納ラック５００では、これら５台のファン５１０についての騒音の総量の抑制が、第１導風路１１０ｂの壁や吸音部材１２０だけで担われる。しかし、上記のように各ファン５１０が発生する騒音が大きく、第１導風路１１０ｂの壁や吸音部材１２０だけでは抑えきれない可能性が高い。また、近年では、このような機器収納ラックが一般のオフィスに設置されることが多い。このため、例えば、図３の比較例の機器収納ラック５００がオフィスに設置された場合には、この比較例の機器収納ラック５００が発生する大きな騒音に対して苦情が出される可能性が高い。
【００４４】
以上に説明した比較例の機器収納ラック５００に対し、図１に示す本実施形態の機器収納ラック１００では、翼の回転速度が高めに設定された送風システム３００の各ファン３１０の騒音が、各ファン３１０に繋がったダクト３２０によって抑制されている。
【００４５】
以下、上記の送風システム３００の詳細について、この送風システム３００が有するファン３１０の騒音を抑制する構成に注目して説明する。
【００４６】
図４は、送風システムを示す斜視図である。
【００４７】
この図４に示すように、送風システム３００は、５台のファン３１０が、風の流れＷに交わる方向に配列されている。また、各ファン３１０における風の流入口に繋がったダクト３２０は正四角筒状の形状を有している。
【００４８】
図５は、送風システムにおける１個のファンと１個のダクトの組を詳細に示す図である。
【００４９】
この図５のパート（Ａ）には、ファン３１０とダクト３２０との組を風の流入側から見た平面図が示されている。また、パート（Ｂ）には、ファン３１０とダクト３２０との組の、パート（Ａ）中の切断線Ｆ−Ｆに沿った断面図が示されている。また、パート（Ｃ）には、ファン３１０とダクト３２０との組の、パート（Ａ）中の切断線Ｇ−Ｇに沿った断面図が示されている。
【００５０】
ファン３１０は、シャフト３１１と、そのシャフト３１１に取り付けられた翼３１２と、シャフト３１１および翼３１２を囲んだ、シャフト３１１に沿った方向に延びた筒状の筐体３１３とを有している。また、本実施形態では、このファン３１０の筐体３１３は、図５のパート（Ａ）に示すように、風の流入側から見たときの形状が正四角形となる外形を有している。また、内部の筒は、翼３１２を囲んだ円筒状の筒となっている。
【００５１】
このファン３１０は、シャフト３１１を回転させることで翼３１２で風を起こしてその風を流入側の筒口３１３ａから流出側の筒口３１３ｂへと送る。そして、本実施形態の送風システム３００では、図４に示したように、このファン３１０が５台、この風の流れに交わる方向に配列されている。
【００５２】
ダクト３２０は、ファン３１０へと流入する風を上記の流入側の筒口３１３ａに導く、この流入側の筒口３１３ａに繋がった、この流入側の筒口３１３ａよりも大きい正四角筒状のダクトである。そして、ダクト３２０は、上記正四角筒の中心軸の延長線Ｈがシャフト３１１に重なっている。また、このダクト３２０の外形寸法は、ファン３１０の筐体３１３における正四角形の外形寸法と一致している。
【００５３】
ここで、本実施形態のファン３１０のように、シャフトを回転させることで翼で風を起こす構造を有するファンでは、ファンに流入してくる風が回転中の翼に当たる。このとき、各翼に当たる風の量が互いに不均一であると、この風から各翼が互いに不均一に力を受けることとなる。そして、このように各翼に不均一に力が加わることで、翼の回転のバランスが崩れて騒音が発生することとなる。
【００５４】
本実施形態では、風をファン３１０の流入側の筒口３１３ａに導くダクト３２０が、正四角筒状のダクトとなっている。そして、正四角筒の中心軸の延長線Ｈが、シャフト３１１に重なっている。この構造では、ダクト３２０を構成する４つの壁が、シャフト３１１から互いにほぼ均等の距離だけ離れることとなる。その結果、ダクト３２０の壁に平行な切断線Ｆ−Ｆに沿ったパート（Ｂ）の断面図に示すように、風は、壁に平行な断面において各翼３１２に均等に当たるようにファン３１０に導かれることとなる。また、この構造では、ダクト３２０内の４隅も、シャフト３１１から互いにほぼ均等の距離だけ離れることとなる。その結果、ダクト３２０の正四角形の断面の対角を結ぶ切断線Ｇ−Ｇに沿ったパート（Ｃ）の断面図に示すように、風は、対向する２隅を結ぶ断面においても、各翼３１２に均等に当たるようにファン３１０に導かれることとなる。
【００５５】
本実施形態では、ダクト３２０が正四角筒状のダクトとなっていることで、ダクト３２０の中心軸Ｈを含むどの断面においても、各翼３１２に均等に当たるようにファン３１０に導かれることとなる。これにより、ファン３１０の動作中、翼３１２の回転のバランスが良好に保たれる。
【００５６】
このような本実施形態の構造に対し、例えば、ファンに、シャフトからの距離が互いに異なった複数の壁で構成されたダクトが取り付けられた場合には、翼の回転のバランスが次のように崩れてしまう。
【００５７】
図６は、ファンに、シャフトからの距離が互いに異なった複数の壁で構成されたダクトが取り付けられた場合に、翼の回転のバランスが崩れてしまう様子を示す図である。
【００５８】
この図６には、本実施形態のファン３１０と同等なファン３１０＿１における風の流入側に、本実施形態とは異なり、シャフト３１１＿１からの距離が互いに異なった複数の壁で構成されたダクト３２０＿１が取り付けられた状態が断面図で示されている。この図では、ダクト３２０＿１の図中上側の壁が、下側の壁よりもシャフト３１１＿１から離れている。その結果、ダクト３２０＿１内を通る風は、図中上側の壁に近い翼３１２＿１ａに、図中下側の壁に近い翼３１２＿１ｂよりも多めに当たることとなる。その結果、前者の翼３１２＿１ａには後者の翼翼３１２＿１ｂよりも大きな力が加わることで翼の回転のバランスが崩れることとなる。
【００５９】
これに対し、本実施形態では、正四角筒状のダクト３２０によって各翼３１２に均等に当たるようにファン３１０に風が導かれることで、ファン３１０の動作中、翼３１２の回転のバランスが良好に保たれる。その結果、ファン３１０での騒音が抑制されることとなる。
【００６０】
また、本実施形態の送風システム３００では、上述したように５台のファン３１０が、風の流れに交わる方向に配列されている。そして、図４に示すように、上記のダクト３２０が、５台のファン３１０それぞれに取り付けられている。本実施形態の送風システム３００では、このように各ファン３１０にダクト３２０が取り付けられる構造によっても、送風システム３００での騒音が抑制されることとなっている。
【００６１】
図７は、各ファンにダクトが取り付けられる構造による、送風システムでの騒音の抑制について説明する説明図である。
【００６２】
この図７には、図４のようにファン３１０とダクト３２０とが配列された送風システム３００の、ダクト３２０の長さ方向の断面図が示されている。
【００６３】
この図７に示すように、本実施形態では、１台のファン３１０に１つ取り付けられた正四角筒状のダクト３２０によって、各ファン３１０の翼３１２に風が均等に当てられる。その結果、上記のように各ファン３１０に翼３１２の回転のバランスが良好に保たれる。
【００６４】
このような本実施形態の構造に対し、例えば、複数台のファンに、ダクトが１つ取り付けられたという構造では、各ファンにおいて翼の回転のバランスが次のように崩れてしまう。
【００６５】
図８は、複数台のファンに、ダクトが１つ取り付けられたという構造において、各ファンの翼の回転のバランスが崩れてしまう様子を示す図である。
【００６６】
この図８には、各々が本実施形態のファン３１０と同等な３台のファン３１０＿２に、縦長の長方形筒状のダクト３２０＿２が１つ取り付けられたという構造が断面図で示されている。この構造では、互いに隣り合うファン３１０＿２同士の間で、各ファン３１０＿２に流入しようとする風が混じり合うことで流れが乱れてしまう。その結果、各ファン３１０＿２の翼３１２＿２への力の加わり方も乱れるので、各ファン３１０＿２の翼３１２＿２の回転のバランスが崩れてしまうこととなる。
【００６７】
これに対し、本実施形態では、各ファン３１０に取り付けられたダクト３２０によって、翼３１２に均等に当たるように風が各ファン３１０に個別に導かれる。その結果、上記のような風の流れにおける乱れの発生が回避される。これにより、全てのファン３１０について、動作中の翼３１２の回転のバランスが良好に保たれる。その結果、送風システム３００全体として騒音が抑制されることとなる。
【００６８】
ところで、本実施形態では、ここまでに説明したように、ファン３１０に取り付けられた正四角筒状のダクト３２０が、翼３１２に均等に当たるように風をファン３１０に導くことで、ファン３１０の騒音が抑えられる。
【００６９】
ここで、ファン３１０に上記のように風を導くには、ダクトの形状が、本実施形態のダクト３２０のように正四角筒状であるよりも円筒状である方が好ましいように思われる。しかしながら、本実施形態では、以下に説明する理由により、正四角筒状のダクト３２０が採用されている。
【００７０】
図９は、ファンに円筒状のダクトが取り付けられた様子を示す図である。
【００７１】
この図９には、本実施形態のファン３１０と同等なファン３１０＿３における風の流入側に、本実施形態とは異なり、円筒状のダクト３２０＿３が取り付けられた状態が斜視図で示されている。また、この円筒状のダクト３２０＿３は、円筒の中心軸の延長線Ｉがファン３１０＿３のシャフトに重なっている。この構造により、ダクト３２０＿３の内壁面は、本実施形態の正四角筒状のダクト３２０の内壁面よりも、厳密な意味で、シャフト３１１から均等の距離だけ離れることとなる。その結果、この図９に示す構造では、ファン３１０＿３の翼により均等に当たるように風が導かれることとなる。
【００７２】
しかしながら、一方で、この円筒状のダクト３２０＿３は、長手方向に交わる円形断面の面積が、本実施形態の正四角筒状のダクト３２０の、長手方向に交わる正四角形断面の面積よりも小さくなってしまう。その結果、円筒状のダクト３２０＿３は、風の流れにおける送風抵抗が、正四角筒状のダクト３２０よりも大きくなる。このような送風抵抗の上昇は、風量を減少させてしまう。そのため、そのような減少分を補って、本実施形態における風量と同等な風量を確保するためには、図９に示す構造では、翼の回転速度を上昇させてファン３１０＿３の送風能力を向上させる必要がある。ところが、このような回転速度の上昇は、ファンでの騒音の増大を招いてしまう。
【００７３】
以下、正四角筒状のダクト付きのファンで得られる風量と同等な風量を、円筒状のダクト付きのファンで確保した場合に騒音が増大してしまうことについて説明する。
【００７４】
図１０は、正四角筒状のダクト付きのファンにおける風量に対する静圧の変化である静圧（Ｐ）−風量（Ｑ）特性、風量に対する送風抵抗の変化であるインピーダンス特性、および、風量に対する騒音レベルの変化である騒音特性を示すグラフである。
【００７５】
図１０のグラフＧ１では、横軸に風量がとられ、縦軸に静圧、送風抵抗、および騒音レベルがとられている。
【００７６】
このグラフＧ１には、正四角筒状のダクト付きのファンにおけるＰ−Ｑ特性を表わす第１Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１、インピーダンス特性を表わす第１インピーダンス特性ラインＬ２、および、騒音特性を表わす第１騒音特性ラインＬ３が記載されている。
【００７７】
ここで、図１０のグラフＧ１上の一点鎖線に対応する風量を、冷却に要する必要風量Ｐ１であるとする。そして、この必要風量Ｐ１を円筒状のダクト付きのファンで確保した場合に、Ｐ−Ｑ特性、インピーダンス特性、および騒音特性がどのように変化するかについて検証する。
【００７８】
図１１は、図１０に示す必要風量を円筒状のダクト付きのファンで確保した場合のＰ−Ｑ特性、インピーダンス特性、および騒音特性を示すグラフである。
【００７９】
この図１１のグラフＧ２でも、横軸に風量がとられ、縦軸に静圧、送風抵抗、および騒音レベルがとられている。このグラフＧ２には、図１０のグラフＧ１上の第１Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１、第１インピーダンス特性ラインＬ２、および、第１騒音特性ラインＬ３が、それぞれ点線で記載されている。
【００８０】
円筒状のダクト付きのファンでは、上記のように円筒状のダクトの断面積が正四角筒状のダクトの断面積よりも小さいので、任意の量の風をファンで送風したときの送風抵抗が、正四角筒状のダクト付きのファンにおける送風抵抗よりも大きくなる。このため、円筒状のダクト付きのファンにおけるインピーダンス特性は、正四角筒状のダクト付きのファンにおけるインピーダンス特性よりも大きくなる。図１１のグラフＧ２には、この円筒状のダクト付きのファンにおけるインピーダンス特性を表わす第２インピーダンス特性ラインＬ２’が記載されている。
【００８１】
ここで、円筒状のダクト付きのファンの送風能力が、正四角筒状のダクト付きのファンと同等である、即ち、円筒状のダクト付きのファンにおけるＰ−Ｑ特性が、上記の第１Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１が表わすＰ−Ｑ特性と同等であるとする。
【００８２】
すると、この円筒状のダクト付きのファンで確保できる風量は、上記のように大きなインピーダンス特性を表わす第２インピーダンス特性ラインＬ２’と第１Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１との交点に対応する風量Ｐ２となってしまう。この風量Ｐ２は、図１１から分かるように、上記の必要風量Ｐ１を下回ることとなる。
【００８３】
必要風量Ｐ１に対する不足分を補って円筒状のダクト付きのファンでこの必要風量Ｐ１を確保するためには、第１Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１が表わすＰ−Ｑ特性を、次のようなＰ−Ｑ特性まで上昇させる必要がある。即ち、必要風量Ｐ１を確保するためには、Ｐ−Ｑ特性を、第２インピーダンス特性ラインＬ２’上の必要風量Ｐ１に対応する点を通る、グラフＧ２上の第２Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１’が表わすＰ−Ｑ特性まで上昇させる必要がある。
【００８４】
このようなＰ−Ｑ特性の上昇は、円筒状のダクト付きのファンの回転速度の上昇によって実現される。ここで、第２Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１’が表わすＰ−Ｑ特性までの上昇に、回転速度を、第１Ｐ−Ｑ特性ラインＬ１が表わすＰ−Ｑ特性に対応する回転速度のｎ倍に上昇させる必要があったとする。
【００８５】
上述したように、ファンの回転速度が上昇した場合、その上昇の比率の５〜６乗に比例して、ファンが発生させる騒音が増大する。つまり、そのファンの騒音特性が、回転速度上昇の比率の５〜６乗に比例して上昇する。さらに、ファンの回転速度が変化すると、そのファンの騒音特性を表わすラインの形状も変化する。
【００８６】
図１１のグラフＧ２には、円筒状のダクト付きのファンの回転速度の上記のようなｎ倍の上昇によって、ｎ５〜６に比例して上昇した騒音特性を表わすとともに、回転速度の変化に応じて形状が変化した第２騒音特性ラインＬ３’が記載されている。
【００８７】
円筒状のダクト付きのファンで上記の必要風量Ｐ１を確保した場合、ファンの回転速度の上昇に伴って、グラフＧ２上の第１および第２騒音特性ラインＬ３，Ｌ３’の差に相当する分だけ騒音が増すこととなる。
【００８８】
以下に、具体的なファンについて、正四角筒状のダクトを取り付けた場合の騒音に対し、円筒状のダクトを取り付けた場合の騒音がどの程度上昇するか算出した結果を２つの表に示す。
【００８９】
【表１】
2011137397.tif 000003
【００９０】
【表２】
2011137397.tif 000004
【００９１】
表１には、図５のパート（Ａ）に示す風の流入側から見たときの形状が、一辺の長さが４０ｍｍの正四角形となる筐体を有するファンに、次のような正四角筒状のダクトと円筒状のダクトとのそれぞれを取り付けたときの算出結果が示されている。正四角筒状のダクトは、上記のファンの筐体の形と一致する一辺の長さが４０ｍｍの正四角筒状のダクトである。また、円筒状のダクトは、直径の長さが４０ｍｍの円筒状のダクトである。
【００９２】
表２には、風の流入側から見たときの形状が、一辺の長さが１４０ｍｍの正四角形となる筐体を有するファンに、次のような正四角筒状のダクトと円筒状のダクトとのそれぞれを取り付けたときの算出結果が示されている。正四角筒状のダクトは、一辺の長さが１４０ｍｍの正四角筒状のダクトである。また、円筒状のダクトは、直径の長さが１４０ｍｍの円筒状のダクトである。
【００９３】
これら２つの表に示されている計算結果から、円筒状のダクト付きのファンでは、正四角筒状のダクトを取り付けた場合の騒音に対し、騒音が５．７７ｄＢ（Ａ）上昇していることが分かる。この騒音の上昇は、円筒状のダクトを取り付けた場合に、正四角筒状のダクトの場合の０．７９まで低下する風量を上昇させるために回転速度を１．２７倍に上昇させたことに起因している。
【００９４】
図１２は、正四角筒状のダクトを取り付けた場合の騒音と円筒状のダクトを取り付けた場合の騒音との双方を、ファンにおける翼の回転周波数との関係で示したグラフである。
【００９５】
尚、この図１２のグラフＧ３では、一辺の長さが４０ｍｍの正四角形となる筐体を有するファンについて騒音と回転周波数との関係が示されている。
【００９６】
この図１２のグラフＧ３では、横軸にファンにおける翼の回転周波数がとられ、縦軸に騒音レベル（音圧レベル）がとられている。そして、このグラフＧ３には、正四角筒状のダクトを取り付けた場合の騒音と回転周波数との関係を実線で示す第１ラインＬ４が記載されている。また、このグラフＧ３には、ファンの送風能力を変えずに円筒状のダクトを取り付けた場合の騒音と回転周波数との関係を一点鎖線で示す第２ラインＬ５が記載されている。さらに、このグラフＧ３には、ファンの送風能力を必要風量が得られるまで上昇させて円筒状のダクトを取り付けた場合の騒音と回転周波数との関係を点線で示す第３ラインＬ６が記載されている。
【００９７】
この図１２のグラフＧ３からは、ファンの送風能力が互いに同等である場合には、約５ｋＨｚの回転周波数のときに、円筒状のダクトを取り付けた場合の騒音が、正四角筒状のダクトを取り付けた場合の騒音を下回っていることが分かる。これは、上述したように円筒状のダクトの方が、翼に均等に風を当てるという点で、正四角筒状のダクトよりも若干優れていることに起因している。しかしながら、上述したように、ファンの送風能力を変えずに円筒状のダクトを取り付けた場合には、送風抵抗が上昇することから、確保できる風量がそもそも必要風量を下回ってしまう。そして、ファンの送風能力を必要風量が得られるまで上昇させた場合には、グラフＧ３上の第３ラインＬ６からも分かるように、騒音が、広範な周波数範囲に亘って大きく上昇してしまう。
【００９８】
以上、図９から図１３までを参照して説明したように、円筒状のダクトは、翼に均等に風を当てるという点で正四角筒状のダクトよりも若干優れている反面、送風抵抗の上昇により、結果的に騒音が大きくなるという欠点を有している。このため、図４から図８までを参照して説明した本実施形態の送風システム３００では、正四角筒状のダクト３２０が採用されている。そして、この正四角筒状のダクト３２０によって、翼３１２に均等に当たるように風が各ファン３１０に導かれることで、ファン３１０の騒音が抑えられる。
【００９９】
また、この送風システム３００では、ファン３１０の筐体３１３における風の流入側の筒口３１３ａに取り付けられたダクト３２０は、図１の機器収納ラック１００のメンテナンス等の際に、いわゆるフィンガガードの役割も担うこととなっている。
【０１００】
ここで、この正四角筒状のダクト３２０については、以下に説明するように、ダクトの長さが、ファン３１０の筐体３１３のサイズに対応した正四角筒における一辺の長さの約１．５倍から約４倍の範囲の長さであることが好ましい。
【０１０１】
このダクトの長さについての好ましい範囲の下限は、騒音について０．５ｄＢ（Ａ）の減衰量が得られる長さに相当する。この０．５ｄＢ（Ａ）という減衰量は、一般的な騒音の測定において測定誤差等に埋もれずに確認可能な最小の減衰量である。また、上記の好ましい範囲の上限は、騒音について２．０ｄＢ（Ａ）の減衰量が得られる長さに相当する。この２．０ｄＢ（Ａ）という減衰量は、騒音について、人間が減衰を知覚できる最大の減衰量である。
【０１０２】
そして、これらの下限および上限に対応するダクトの長さが、ダクトの長さを変えながら騒音の減衰量を計算することで求められる。以下の２つの表に、この計算の結果を示す。
【０１０３】
【表３】
2011137397.tif 000005
【０１０４】
【表４】
2011137397.tif 000006
【０１０５】
表３には、ダクトの複数の長さそれぞれについての騒音の減衰量が、一辺の長さが４０ｍｍの正四角形となる筐体を有するファンと、一辺の長さが１４０ｍｍの正四角形となる筐体を有するファンとについて記載されている。
【０１０６】
この表３の計算結果から、０．５ｄＢ（Ａ）の減衰量が得られる長さが、ファンの筐体のサイズに対応した、正四角筒における一辺の長さの約１．５倍であることが分かる。また、この表３の計算結果から、２．０ｄＢ（Ａ）の減衰量が得られる長さが、正四角筒における一辺の長さの約４倍であることが分かる。
【０１０７】
表４には、上記の好ましい範囲内の長さを有するダクトで得られる減衰量が、正四角筒における一辺の長さが４０ｍｍのダクトと１４０ｍｍのダクトとについて記載されている。この表４では、一辺の長さが４０ｍｍで、長さが６０ｍｍのダクトで得られる減衰量として０．５０ｄＢ（Ａ）という値が示されている。また、一辺の長さが１４０ｍｍで、長さが３５０ｍｍのダクトで得られる減衰量として１．５０ｄＢ（Ａ）という値が示されている。
【０１０８】
図４から図８までを参照して説明した本実施形態の送風システム３００でも、正四角筒状のダクト３２０の長さとして、以上に説明した好ましい範囲内の長さが採用されている。
【０１０９】
ここで、各ファン３１０では、上記のダクト３２０によって翼３１２に均等に風が当てられることで抑制されてはいるが、翼３１２を囲む筐体３１３が翼３１２の回転時に若干振動する。その振動は、筐体３１３に取り付けられているダクト３２０に伝わる。図４や図７に示すように互いに隣り合うダクト３２０どうしは接し合っているため、ファン３１０からダクト３２０に伝わった振動は、ダクト３２０間で相互に影響を及ぼし合う。
【０１１０】
本実施形態では、５つのダクト３２０は、固有振動数が互いにずらされている。その結果、上記のようなダクト３２０相互間で共振が生じて大きな騒音が発生するといった事態が回避されている。
【０１１１】
このことは、上述の基本形態に対し、上記複数のダクトは、互いに固有振動数が異なるものであるという応用形態が好適であることを意味している。
【０１１２】
本実施形態の５つのダクト３２０は、この応用形態における複数のダクトの一例にも相当している。
【０１１３】
尚、固有振動数を互いにずらす方法としては、ダクト３２０の構成材料を、ダクト３２０間で相互に異ならせる方法や、ダクト３２０の壁の厚みを相互に異ならせる方法等が挙げられるが、ここでは特定しないものとする。
【０１１４】
また、本実施形態では、５つのファン３１０は、回転速度が互いにずらされている。その結果、ファン３１０で生じる振動の周波数が、ファン３１０の相互間で互いにずれることとなる。その結果、各ファン３１０で生じた振動が上記のようにダクト３２０に伝わったときのダクト３２０での振動も、ダクト３２０の相互間で互いにずれることとなる。本実施形態では、この構成によっても、ダクト３２０相互間で共振が生じて大きな騒音が発生するといった事態が回避されている。
【０１１５】
このことは、上述の基本形態に対し、上記複数のファンが、互いに回転速度が異なるものであるという応用形態が好適であることを意味している。
【０１１６】
本実施形態の５つのファン３１０は、この応用形態における複数のファンの一例にも相当している。
【０１１７】
また、本実施形態では、各ファン３１０へのダクト３２０の取付けが次のような構造によって行われている。
【０１１８】
図１３は、各ファンへのダクトの取付け構造を示す断面図である。
【０１１９】
この図１３に示すように、ダクト３２０は、ファン３１０の筐体３１３における風の流入側の筒口３１３ａに繋がった連結部分３２１と、この連結部分３２１に繋がって延びた延長部分３２２とを有している。そして、本実施形態では、連結部分３２１がゴムで形成され、延長部分３２２が金属製の壁によって形成されることで、連結部分３２１における振動伝達性が、延長部分３２２における振動伝達性よりも低く抑えられている。その結果、各ファン３１０で生じた振動が上記のようにダクト３２０に伝わること自体が抑制されることとなっている。
【０１２０】
このことは、上述の基本形態に対し、以下に説明する応用形態が好適であることを意味している。この応用形態では、上記ダクトが、上記筒口に繋がった連結部分とその連結部分に繋がって延びた延長部分とを有している。そして、その連結部分における振動伝達性がその延長部分における振動伝達性よりも低いものとなっている。
【０１２１】
本実施形態のダクト３２０は、この応用形態におけるダクトの一例にも相当している。また、本実施形態の連結部分３２１および延長部分３２２が、それぞれこの応用形態における連結部分および延長部分の各一例に相当する。
【０１２２】
尚、本実施形態では、この応用形態における連結部分および延長部分の各一例として、ゴム製の連結部分３２１および金属製の延長部分３２２を例示したが、この応用形態における連結部分および延長部分はこれらに限るものではない。この応用形態における連結部分および延長部分は、振動伝達性についての上記の条件を満たすものであれば、上記材料以外の材料で形成されたものであっても良い。
【０１２３】
また、本実施形態では、図１３に示すように、ダクト３２０における上記の延長部分３２２は、金属製の壁の内面にゴム製の吸音材３２２ａが貼付された構造となっている。この吸音材３２２ａは、ファン３１０の筐体３１３が有する吸音性よりも高い吸音性を有したものとなっている。本実施形態では、このような構成のダクト３２０によって、上述したように抑制された後の僅かに残った騒音も、ダクト３２０で吸収されることとなっている。
【０１２４】
このことは、上述の基本形態に対し、上記ダクトが、上記ファンの筐体が有する吸音性よりも高い吸音性を有するものであるという応用形態が好適であることを意味している。
【０１２５】
本実施形態のダクト３２０は、この応用形態におけるダクトの一例にも相当している。
【０１２６】
尚、上記では、基本形態について上述した送風システムの具体的な実施形態として、ファンおよびダクトの数が５つとなっている形態を例示した。しかしながら、基本形態について上述した送風システムは、この形態に限るものではなく、ファンおよびダクトの数は、５つ以外の複数であっても良い。
【０１２７】
また、上記では、基本形態について上述した機器収納ラックの具体的な実施形態として、サーバ機器が収納される形態を例示した。しかしながら、基本形態について上述した機器収納ラックは、この形態に限るものではなく、サーバ機器以外の冷却を要する電子機器が搭載されるラックであっても良い。また、電子機器の収納数も、上述の実施形態における６台という数以外の収納数であっても良い。
【０１２８】
また、上記では、基本形態について上述した送風システムの具体的な実施形態として、機器収納ラック内を冷却するという形態を例示した。しかしながら、基本形態について上述した送風システムは、この形態に限るものではなく、サーバ機器等の電子機器内に搭載されてその電子機器内を冷却するという形態であっても良い。
【符号の説明】
【０１２９】
１００，５００    機器収納ラック
１００ａ    取入れ口
１００ｂ    排出口
１１０    ラック筐体
１１０ａ    収納空間
１１０ｂ    第１導風路
１１０ｃ    第２導風路
１２０    吸音部材
２００    サーバ機器
２１０    電源ユニット
２２０    電子部品
３００    送風システム
３１０，４００，２３０，５１０，３１０＿１，３１０＿２，３１０＿３    ファン
３１１，３１１＿１    シャフト
３１２，３１２＿１ａ，３１２＿１ｂ，３１２＿２    翼
３１３    筐体
３１３ａ    流入側の筒口
３１３ｂ    流出側の筒口
３２０，３２０＿１，３２０＿２，３２０＿３    ダクト
３２１    連結部分
３２２    延長部分
３２２ａ    吸音材
【図１】
2011137397.tif 000007
【図２】
2011137397.tif 000008
【図３】
2011137397.tif 000009
【図４】
2011137397.tif 000010
【図５】
2011137397.tif 000011
【図６】
2011137397.tif 000012
【図７】
2011137397.tif 000013
【図８】
2011137397.tif 000014
【図９】
2011137397.tif 000015
【図１０】
2011137397.tif 000016
【図１１】
2011137397.tif 000017
【図１２】
2011137397.tif 000018
【図１３】
2011137397.tif 000019