(57)【要約】【課題】電力変換器からの放熱を効率的に行うこと。【解決手段】本発明は、ＩＣＴ装置を搭載するラック本体１に、電源装置から供給される電力をＩＣＴ装置の動作に適した電力に変換する電力変換器５が配置される変換器一体型ラックに適用される。本発明の変換器一体型ラックにおいて、電力変換器５は、ラック本体１の、外側の空気と接触するラック壁面の内側に、電力変換器５で発生した熱がラック壁面に伝熱するように、電力変換器５とラック壁面の内側とが密着するような構造で、ラック本体１の内部に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣＴ装置を搭載するラック本体に、電源装置から供給される電力を前記ＩＣＴ装置の動作に適した電力に変換する電力変換器が配置される変換器一体型ラックであって、
前記電力変換器は、前記ラック本体の、外側の空気と接触するラック壁面の内側に、前記電力変換器で発生した熱がラック壁面に伝熱するように、前記電力変換器とラック壁面の内側とが密着するような構造で、前記ラック本体の内部に配置されることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【請求項２】
請求項１に記載の変換器一体型ラックにおいて、
前記電力変換器は、前記ラック本体から着脱可能なユニット構造であることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【請求項３】
請求項２に記載の変換器一体型ラックにおいて、
前記電力変換器は、前記変換した電力を前記ＩＣＴ装置へ供給するための出力電源部を有し、
前記出力電源部の形状は、前記電力変換器の出力電圧に応じて異なることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の変換器一体型ラックにおいて、
前記ラック本体の、前記電力変換器と密着するラック壁面の外側は、放熱器が取り付け可能な構造であることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【請求項５】
請求項４に記載の変換器一体型ラックにおいて、
前記放熱器は、フィンまたは熱交換器であることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の変換器一体型ラックにおいて、
前記電力変換器は、発熱体を有し、
前記発熱体は、前記電力変換器の筐体の、前記ラック本体のラック壁面と密着する面である接触面の内側に接していることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【請求項７】
請求項６に記載の変換器一体型ラックにおいて、
前記電力変換器の前記接触面は、熱伝導率が２３０［Ｗ／ｍＫ］以上の材料で構成されていることを特徴とする、変換器一体型ラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）装置を搭載するラック本体に、電力変換器が配置される変圧器一体型ラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタや通信ビルにおいて、ルータやサーバなどのＩＣＴ装置が使用されている。現在、ＩＣＴ装置の入力電圧は、交流１００Ｖ、交流２００Ｖ、直流−４８Ｖなど様々である。
【０００３】
図５は、データセンタや通信ビルにおける従来の給電体系の一例を示す概念図である。
【０００４】
図５を参照すると、入力電圧が交流であるＩＣＴ装置１０５に対しては、交流用通信電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）１０１から交流用分配架１０３を介して電力が供給される。また、入力電圧が直流であるＩＣＴ装置１０６に対しては、直流用通信電源装置（整流装置）１０２から直流用分配架１０４を介して電力が供給される。
【０００５】
近年、ＩＣＴ装置の消費電力量の増大に伴い、直流４００Ｖ程度の電力を供給できる通信電源装置（高電圧直流給電システム）が注目されている。高電圧直流給電システムは、従来の交流用通信電源装置や直流用通信電源装置と比較して、高電圧の電力を供給できることから、電力ケーブルを細径化できるというメリットがある。
【０００６】
ただし、高電圧直流給電システムに従来のＩＣＴ装置（入力電圧が交流１００Ｖ、交流２００Ｖ、直流−４８Ｖなど）を接続する場合、電力変換器が必要となる。
【０００７】
図６は、高電圧直流給電システムに従来のＩＣＴ装置を接続する接続形態の一例を示す概念図である。
【０００８】
図６を参照すると、高電圧直流給電システム１０７から直流用分配架１０８を介して供給される直流４００Ｖ程度の電力は、電力変換器１０９によって各ＩＣＴ装置１０５，１０６の入力電圧に応じた電力に変換され、その変換後の電力が各ＩＣＴ装置１０５，１０６に供給される。
【０００９】
ところで、図６の例では、電力変換器１０９は、ＩＣＴ装置１０５，１０６が搭載されているラックとは別の電力変換器専用ラック１１０に設置されている。
【００１０】
しかし、最近の電力変換器は、設置面積削減のために小型化の検討が進められており、ＩＣＴ装置が搭載されているラック内に搭載できる大きさに小型化されたものも存在する。
【００１１】
図７は、高電圧直流給電システムに従来のＩＣＴ装置を接続する接続形態の他の例を示す概念図である。
【００１２】
図７を参照すると、電力変換器１０９は、図６に示した電力変換器専用ラック１１０の立架を不要とするために、ＩＣＴ装置１０５，１０６が搭載されているラック内に搭載できる大きさや、ラックのデッドスペースに搭載できる大きさに小型化されている。
【００１３】
なお、本明細書では、ＩＣＴ装置を搭載するラック本体に電力変換器が配置されているラックを、変圧器一体型ラックと称する。変圧器一体型ラックは、ＩＣＴ装置が自身の入力電圧と異なる通信電源装置に接続される際に、電力変換器専用ラックの立架を不要とし、ＩＣＴ装置の入力電圧に応じた電力を供給することを目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１３−２１９０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、従来の電力変換器は、動作時に発熱したパワー素子などの発熱体を冷却するために冷却ファンや放熱器が装備されている（特許文献１には、発熱体を有する装置に冷却機構を装備することが記載されている）。
【００１６】
しかし、電力変換器が冷却ファンや放熱器を装備する場合、冷却機能を十分に機能させるために装備が大型化し、それに伴い電力変換器が大型化するという問題が生じる。また、冷却のための気流を確保するために電力変換器の設置場所が限定されるという問題や、冷却ファンを動作させることにより電力変換効率が低下するという問題も生じる。
【００１７】
以上の問題に対しては、冷却機能の向上のために、電力変換器からの放熱を効率的に行い、それによって、電力変換器に装備される冷却ファンや放熱器の省略や小型化を実現することが、有効な解決策であると考えられる。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、電力変換器からの放熱を効率的に行うことができる変圧器一体型ラックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の変圧器一体型ラックは、
ＩＣＴ装置を搭載するラック本体に、電源装置から供給される電力を前記ＩＣＴ装置の動作に適した電力に変換する電力変換器が配置される変換器一体型ラックであって、
前記電力変換器は、前記ラック本体の、外側の空気と接触するラック壁面の内側に、前記電力変換器で発生した熱がラック壁面に伝熱するように、前記電力変換器とラック壁面の内側とが密着するような構造で、前記ラック本体の内部に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の変圧器一体型ラックによれば、電力変換器からの放熱を、ラック本体の、外側の冷却された空気との接触面積が広いラック壁面を経由して効率的に行うことが可能となる。
【００２１】
したがって、電力変換器に装備される冷却ファンや放熱器の省略や小型化が可能となるため、電力変換器の小型化が可能となるという効果が得られる。
【００２２】
また、冷却ファンの省略が可能となれば、冷却のための気流を確保する必要がないため、電力変換器の設置場所が限定されることはなく、また、冷却ファンを動作させる必要がないため、電力変換器の電力変換効率の高効率化が図れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の変換器一体型ラックを示す全体外観図である。
【図２】図１に示した電力変換器の内部における発熱体の設置状態の一例を示す図である。
【図３】図１に示した電力変換器の一例を示す外観図である。
【図４】図１に示した変換器一体型ラックにＩＣＴ装置が搭載された状態の一例を示す外観図である。
【図５】データセンタや通信ビルにおける従来の給電体系の一例を示す概念図である。
【図６】高電圧直流給電システムに従来のＩＣＴ装置を接続する接続形態の一例を示す概念図である。
【図７】高電圧直流給電システムに従来のＩＣＴ装置を接続する接続形態の他の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態の変換器一体型ラックを示す全体外観図である。
【００２６】
図１を参照すると、本実施形態の変換器一体型ラックは、ラック本体１内に、マウントアングル２と、ケーブル口３と、入力電源部４と、電力変換器５と、放熱器６と、を備えている。
【００２７】
マウントアングル２は、４本の柱から構成される。ＩＣＴ装置（不図示）は、ラック本体１に搭載する場合、マウントアングル２に固定される。
【００２８】
ケーブル口３は、通信電源装置（不図示）と入力電源部４とを接続する電力ケーブル（不図示）を通すために開口している部分である。なお、図４では、ケーブル口３は、ラック本体１の上部および下部に設けられているが、電力ケーブルを上部から配線する場合は上部に、下部から配線する場合は下部に設けられる。
【００２９】
入力電源部４は、ラック本体１の内部の下部に位置する。通信電源装置（不図示）に接続される電力ケーブル（不図示）は、ラック本体１の下部にあるケーブル口３を通って入力電源部４に接続される。通信電源装置（不図示）から入力電源部４に供給される電力は、各電力変換器５へ分配される。なお、図４では、入力電源部４は、ラック本体１の内部の下部に設けられているが、一般的に電力ケーブルを上部から配線する場合は上部に、下部から配線する場合は下部に設けることが多い。
【００３０】
電力変換器５は、入力電源部４から供給される電力を、ＩＣＴ装置（不図示）の入力電圧に応じた電力（ＩＣＴ装置の動作に適した電力）に変換する機能を有している。
【００３１】
また、電力変換器５は、ラック本体１の内部のデッドスペース（ラック本体１の、外側の空気と接触するラック壁面の内側とマウントアングル２との間のスペース）に収まる大きさに小型化されており、そのデッドスペースに配置される。
【００３２】
このとき、電力変換器５は、電力変換器５で発生した熱がラック本体１のラック壁面に伝熱するように、電力変換器５とラック壁面の内側とが密着するような構造で、ラック本体１の内部のデッドスペースに配置される。
【００３３】
図２は、電力変換器５の内部における発熱体の設置状態の一例を示す図である。
【００３４】
図２を参照すると、電力変換器５の内部において、パワー素子などの発熱体５１は、電力変換器５の筺体の、ある面（発熱体接触面５２）の内側に接している。そして、電力変換器５の発熱体接触面５２の外側がラック本体１のラック壁面の内側に密着している。
【００３５】
なお、図１および図２では、電力変換器５は、ラック本体１の側面のラック壁面と密着することを想定しているが、ラック本体１の外側の空気と接触するラック壁面であれば、側面に限らず、どの面に密着させても良い。この場合も、そのラック壁面の内側に発熱体接触面５２の外側が密着すれば良い。
【００３６】
以上の構成により、電力変換器５からの放熱を、ラック本体１の、外側の冷却された空気との接触面積が広いラック壁面を経由して効率的に行うことが可能となる。
【００３７】
したがって、電力変換器５に装備される冷却ファンや放熱器の省略や小型化が可能となるため、電力変換器５の小型化が可能となる。
【００３８】
また、冷却ファンの省略が可能となれば、冷却のための気流を確保する必要がないため、電力変換器５の設置場所が限定されることはなく、また、冷却ファンを動作させる必要がないため、電力変換器５の電力変換効率の高効率化が図れる。
【００３９】
また、図６のように従来の電力変換器は、ラックのマウントアングルに搭載する形状であるためラックの壁面に密接することはなく、ラック壁面からの放熱はできなかった。
【００４０】
これに対して本実施形態の電力変換器５は、ラック本体１のラック壁面と密着する構成であり、ラック壁面は、表面積を十分に確保でき、ラック本体１の外側の冷却された空気との接触面積が広いことから、電力変換器５からの放熱をより効率的に行うことが可能となる。
【００４１】
また、ラック本体１の電力変換器５と密着するラック壁面の外側は、フィンや熱交換器などの放熱器６が取り付け可能な構造である。そのため、電力変換器５の放熱量が大きい場合は、放熱器６を取り付けることによって十分な冷却機能を担保できる。
【００４２】
また、電力変換器５は、ラック本体１から着脱可能なユニット構造になっており、ラック本体１に搭載されるＩＣＴ装置（不図示）の入力電圧に応じたユニットに変更できる。
【００４３】
図３は、電力変換器５の一例を示す外観図である。
【００４４】
図３を参照すると、電力変換器５は、自身が変換した電力をＩＣＴ装置（不図示）へ供給するための出力電源部５３を有している。なお、電力変換器５は、入力電源部４から電力が供給される入力部も有しているが、この入力部は、図３に図示されている角度からは見えない位置に配置されており、図３には図示されていない。
【００４５】
電力変換器５は、入力電源部４から入力部（不図示）に供給された電力を、ＩＣＴ装置（不図示）の入力電圧に応じた電力に変換し、その変換後の電力を出力電源部５３から電力ケーブル（不図示）を介してＩＣＴ装置（不図示）へ供給する。
【００４６】
また、電力変換器５のラック壁面と接する面（図２の発熱体接触面５２）は、ラック壁面へ十分に放熱が行えるように熱伝導率が大きい材料とすることが好ましい。より具体的には、動作温度において熱伝導率がアルミニウムと同等程度以上、すなわち２３０［Ｗ／ｍＫ］以上の材料とすることが好ましい。
【００４７】
また、電力変換器５は、出力電圧に関わらず筐体の形は同じだが、ユニット選定の間違いを防ぐために、出力電圧に応じて出力電源部５３の形状が異なっている。
【００４８】
図４は、本実施形態の変換器一体型ラックにＩＣＴ装置７が搭載された状態の一例を示す外観図である。
【００４９】
図４を参照すると、電力変換器５の出力電源部５３（図３参照）とＩＣＴ装置７の電源部７１とは電力ケーブル８によって接続されており、電力変換器５から電力ケーブル８を介してＩＣＴ装置７へ電力が供給される。
【符号の説明】
【００５０】
１    ラック本体
２    マウントアングル
３    ケーブル口
４    入力電源部
５    電力変換器
５１    発熱体
５２    発熱体接触面
５３    出力電源部
６    放熱器
７    ＩＣＴ装置
７１    電源部
８    電力ケーブル
【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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