(57)【要約】【課題】サーバーの局所的発熱を余裕のある空調装置で対処できるようにする。【解決手段】ダクトユニットと、ジェットファン４０を内蔵するジェットファンユニットとを適宜組み合わせてダクトを形成し、必要に応じてダクトのレイアウトを変更できるように天井から吊り下げ固定できるようにし、発熱が頻発するサーバーラックにダクトの吸気口６０を配設して排熱を吸引して、冷却能力に余裕のある空調機に送る。発熱状況の変化に応じて対処でき、空調機の能力を増大することなく低コストでサーバーの熱管理をおこなうことができる。ジェットファンの部分は電磁シールドが施してあり、不要な電磁波がサーバー室内に漏洩しない。【選択図】図１
2008051475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバーをラックに多数設置し、室内を複数の空調機で温度調整しているサーバー室において、ダクトユニットを天井から吊り下げて連結してダクトを形成し、ダクトの吸入開口を過熱状態のラックの上部に設け、ダクトの排出部を空調機の吸気部に位置させ、ダクトの中間部にジェットファンを配設したサーバー室の熱管理システム。
【請求項２】
請求項１において、ダクトの吸入開口に、ラックを包み込む大きさのフードが取り付けてあるサーバー室の熱管理システム。
【請求項３】
請求項１または２において、ダクトの内部が仕切られており、複数の風道が形成してあるサーバー室の熱管理システム。
【請求項４】
請求項３において、各風道に独立に操作可能なダンパーが設けてあるサーバー室の熱管理システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、ジェットファンの駆動部に電磁シールドが施してあると共にジェットファンの前後に静電遮蔽用ネットが設置してあるサーバー室の熱管理システム。
【請求項６】
断面四角形のダクトであり、内部が十字の仕切り材で風道が形成され、４つの角部に接続用の複数の穴を設けたチャンネル材が設けてある直線ダクト。
【請求項７】
請求項６において、各風道に風量調整用の独立に操作可能なダンパーが設けてある直線ダクト。
【請求項８】
リング部材とストリンガーで形成したフレキシブルな筒状の籠にスキン材を巻きつけて筒状としたフレキシブルダクト。
【請求項９】
ストリンガーに鋼線を螺旋状に巻きつけて固定した筒状の籠にスキン材を巻きつけて筒状としたフレキシブルダクト。
【請求項１０】
請求項８または９において、スキン材をジッパーまたは面ファスナーで筒状としたフレキシブルダクト。
【請求項１１】
請求項１０において、ジッパーのスライダーが複数取り付けてあり、適宜の部分のジッパーを開いて開口を形成することができるフレキシブルダクト。
【請求項１２】
ダクトの内部に電動モータ駆動のジェットファンが設けてあるジェットファンユニット。
【請求項１３】
請求項１２において、電動モータは静電遮蔽されると共に、ジェットファンの前後に静電遮蔽用ネットが設けてあるジェットファンユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多数のサーバーが収納されているサーバー室において、サーバーが暴走するなどの過熱状態とならないようにする熱管理システム及びそれに使用するダクト等の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のサーバーを収容するサーバー室では、発熱するサーバーが過熱状態となって暴走しないように複数のパッケージエアコンが設置され、室内の温度を調整して機器の温度が上昇しないようにしている。一般に、サーバー室は、ケーブルを配線するため二重床構造としてあり、パッケージエアコンも床下を風道として利用し、上部から吸い込み床面からサーバーが配置してあるラックに向けて、冷気を噴出して温度調整をおこなっている。
【０００３】
サーバー室では、図１３に示すように、サーバーを複数台収納したラックが複数列に並べられている。発熱量が高い機器が設置されている室内の空調をおこなう場合、従来のパッケージエアコンの設置台数を熱負荷に応じて設置する方式では、設置すべき台数が増加し、必要数の室内機を設置できなくなる恐れがある。また、室内に平均的に冷風を送風できなくなり、冷却能力にばらつきが生じる。局所的に発熱密度が高いエリアがある場合には、送風量の増加や冷風の温度を下げる必要があるが、従来システムでは局所的な熱負荷への対応が困難であった。
そこで、特許文献１に示されるように、サーバーを搭載したラック列の各通路の上方に局所冷却装置を天井から吊下げて設置し、冷気を直接ラック内に取り入れて局所的に処理することが提案されている。  
【特許文献１】特開２００３−１６６７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時、高集積高発熱サーバーであるブレードサーバーが導入され、従来に比較して発熱量が増大している。サーバー室の熱処理は、このような高発熱のブレードサーバーを数多く密に設置することを想定しておらず、ブレードサーバーが過熱状態となる恐れがあるため、従来の設置密度では過熱状態となるので、間隔を従来より広くしてブレードサーバーを設置して温度が上がりすぎないようにしており、効率的な空間利用がおこなわれていない。
【０００５】
一方、室内全体としての発熱状態をみると、設置した全てのサーバーが過熱状態に同時になることはなく、発熱量が多いエリアと少ないエリアが存在するものであり、熱処理能力に余裕のあるエリアの空調機に排熱を送って冷却したり、余力のある空調機からの冷風を過熱状態のエリアに導くことが可能になれば、スペースを効率的に利用でき、より多くのブレードサーバーが設置可能となる。
【０００６】
本発明はサーバー室内の高熱エリアの空気を、能力に余裕のあるエリアの熱処理を担当している空調機に送り、室内全体として平均的に攪拌し、設置してある空調機の冷却能力を効率よく発揮させることを低コストで達成することができるようにするものである。
また、サーバー自体も冷却ファンを装備しており、発熱部に送風して上部に吹き上げて冷却しているが、排熱を含む高温の空気が天井に衝突してサーバーに逆戻りして冷却効率が低下するので、サーバーからの排熱を排除できるようにしてサーバーの過熱を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
サーバーをラックに多数設置し、室内を複数の空調機で温度調整しているサーバー室において、ダクトユニットを天井から吊り下げて連結してダクトを形成し、ダクトの吸入開口を過熱状態のラックの上部に設け、ダクトの排出部を空調機の吸気部に位置させ、ダクトの中間部にジェットファンを配設することによって、過熱状態のサーバーラックを効率的に冷却するものである。
【発明の効果】
【０００８】
ダクトは、連結したジェットファン及び吸排気ダクトユニット、また、フレキシブルなダクトユニットで構成されており、サーバーの発熱状況の変化に対応して吸排気ダクトのレイアウトの変更を柔軟に実施できるシステムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の熱管理システムは、図１に示すように、種々のダクトユニットを連結することによって発熱が多く過熱状態のサーバーラック５から空調機の吸気口までのダクトを天井に形成したものである。
ラック５から吹き上げられる排熱は、吊金具を利用するなどして天井から吊り下げて設置したフード２０から吸い込まれたダクト２を通って熱処理能力に余裕のある空調機まで送り込まれる。フード２０の開口がラック５全体を包み込むようにするのが好ましく、本実施例では、開口は１０００×１０００ｍｍである。
図２に示すように、フード２０の連結口２０１の上部には、ダクトユニットとの接続のための接続具３０が設けてある。接続具３０は、Ｃチャンネル材に複数の連結穴３０１を形成したものであり、連結穴３０１を設けた接続具３０を利用してボルトとナットで固定しする。
ダクト２は、後述の種々のダクトユニットから室内の状況に応じて選択したものを連結して過熱状態のラック５から冷却能力に余裕のある空調機１に通ずるダクトを形成する。
【００１０】
ダクトユニットは、図３、図４及び図５に示すように、種々のユニットを用意する。直線ダクト２１、コーナーダクト２２、分岐ダクト２３、フレキシブルダクト２４であり、また、単に空気を通すだけでなく、図５に示す長手方向に吸排気をおこなうための吸気口６０を底面側に設けたものも用意する。
サーバー室の天井にはケーブルなど種々の設備が既に設置されているため、直線的にダクトを配設できないことが多いので、室内の既設の設備の状況に応じてダクトユニットを選択してダクトを形成する。
【００１１】
基本的な直線ダクト２１は、図３に示すように、断面が５００×５００ｍｍ、長さは１０００ｍｍまたは５００ｍｍであり、ダクトの材質には、金属やプラスチックを使用できる。直線ダクト２１及びコーナーダクト２２はダクト内の空気の流れを整流するため十字の仕切６が設けてあり、この十字の仕切６によってダクト内は四分割された風道が形成される。吸込量の調整をするために各風道には風量調整用のダンパー（図示しない）を設ける場合があるが、基本的には後述のジェットファンによって風量を調整する。
【００１２】
ダクトユニットの接続は、図８の直線ダクト２１を例にして示すように、角部に接続用の穴を設けたチャンネル材が接続具３０として設けてある。この接続具３０同士をＬ字形の接続プレート３２を使って角部４ヶ所をボルト・ナットで固定する。その際、ダクトの振動による破損防止と空気の漏れを防止するため接続部面にゴムパッキングまたはＯリング等のシール５２を挟んで接続する。
【００１３】
サーバー室の天井部にはケーブルダクト・空調配管・照明等の機器が多数設置されており、本発明のダクトを直線的に配置しようとするとそれらに干渉する場合があるので、機器が設置されていない場所にダクトを回避させて設置する必要があり、そのような場合は、図４（２）及び（３）のフレキシブルダクト２４を使用する。四角断面のフレキシブルダクト２４は、５００×５００ｍｍのダクトを四分割してあり、柔軟な材料で蛇腹としてあり、ダクトのレイアウトの自由度を高めるものである。フレキシブルダクト２４は、断面四角形だけでなく、図４（３）のように、接続部２４１を四角形断面としたチューブ状のものでもよい。チューブの断面積は、四角断面の面積に対応させるか、または、縮小サイズとする。また、図４（１）に示す分岐ダクト２３を必要に応じて使用する。
【００１４】
フレキシブルダクトは、鋼線等で筒状の籠の表面に光を通過させる布・ビニール等のスキン材をかぶせたものであり、筒状の籠は、強度の大きな鋼線などからなるリングフレームと柔軟性のあるストリンガーから構成され、接点をスポット溶接したものである。ダクト内を空気が流れる際にスキン材に作用する力を考慮してスキン材を選択して、また、筒状の籠のリングフレームの間隔を決定する。リングフレームの形状は、円形のみならず楕円形や長方形を採用することができ、サーバー室の天井部の空きスペースの大きさに応じて形状を決定する。または、複数の鋼線ストリンガーを円周上に配置し、鋼線を螺旋状に巻きつけて交点を溶接して筒状の籠としてもよい。
【００１５】
筒状の籠へのスキン材の取り付けは、柔軟なスキン材を筒状の籠にかぶせてジッパーや面ファスナーでスキン材を筒状に形成するのが簡単であり、スキン材が老朽化した場合でも交換が容易である。
スキン材をジッパーで筒状に形成する場合、ジッパーの開閉具（スライダー）を複数設けておくことによってダクトの途中に吸排気のための開口を必要に応じて形成することができる。スライダーはオートマッチクタイプとし引手から手を離すとロックがかかり移動しないものとする。ジッパーを開いた部分のスキン材を内面に折り込んでストリンガーに金具で固定することによって開口が形成される。
【００１６】
同様に面ファスナーでスキン材を筒状に形成した場合は、必要に応じて面ファスナーを外して開口を形成し、金具でスキン材をストリンガーに固定する。
フレキシブルダクト同士の接続は、ジッパーまたは面ファスナーを利用して簡単におこなえるようにしてある。
フレキシブルダクトの天井への固定は、リングフレームに沿ってバンドを巻きつけて吊金具で固定することができるので、金属性のダクトユニットに比較して簡単に設備の変更が可能である。
【００１７】
ダクトの中間部には排熱で高温となった空気を吸引して空調機１に送り込むためのジェットファンユニット２５がダクトの長さに応じて適宜の台数が取り付けてある。
ジェットファンユニット２５は図９に示すように、他のダクトユニットと同じ断面であり、中央に電動モータで駆動されるジェットファン４０が設けてある。このファン４０は両方向に送風ができるものであり、排熱によって高温となった空気を吸引して空調機まで送り込んだり、また、逆に、空調機から冷気を高熱エリアに送り込むことができる。
【００１８】
ジェットファン４０の能力は、１分間に１００〜２００ｍ3程度の風量を吸い込みまたは、送り出し可能な能力のものとする。
ジェットファン４０は、その稼動状態を監視し、障害時には障害アラームを発する監視装置（図示しない）が装備されている。想定以上の熱が発生した場合においても適切に対処できるように、また、ジェットファンに障害が発生して熱管理システムの機能を確保するため、予備のジェットファンを運用できるようにする。ジェットファンに障害が生じて一台が停止した場合であっても、熱管理システムが機能するように、残りの一台の送風量を定常運転の１．５〜２．０倍にすることができる余力を持たせるようにする。
【００１９】
ジェットファン４０の駆動源は電気モータであり、放射ノイズが発生する可能性がある。サーバー等の通信機器はノイズの影響を受けるのでモータから出るノイズは、サーバーに到達することがないように、モータ駆動部及びダクト部を静電遮蔽する必要がある。
ジェットファン４０の前後には静電遮蔽用ネット４１を１枚または複数枚取り付けて静電遮蔽をおこなう。これは、モータからのノイズが拡散することを防ぐと伴に、ダクトが導波管の役目をして、異なる場所のノイズが他の場所に伝播するのを防止する。
【００２０】
基本的なダクト構成は、直線ダクト２１、ジェットファンユニット２５、コーナーダクト２２を直列に組み合わせたものが一組の送風セットとなる。図１０に示すように、この送風セットを並列させると風量を増大させることができ、大きな熱負荷にも対応できる。送風セットの間にＴ字形プレート３３を介在させて相互固定してダブルのダクトを構成する。その際、図１１に示すように、Ｔ字形プレート３３の足の部分は、ゴム等の緩衝材３３１とし、ジェットファンの回転に伴う振動・騒音を緩衝する。ダブルのダクトの一方を予備として使用するようにしてもよい。
【００２１】
本発明のダクトは、稼動中のサーバー上に設置するものであり、サーバーに影響を与えることは避けなければならず、取り付け作業時のボルト締めが迅速かつ容易におこなえるものが好ましい。
図１２に示すように、接続プレート３２の端部にテーパー状の突起３２１を設けておき、直線ダクト２１等の端部のシール５２が相互に密着していない状態に仮止めし、テーパー状の突起３２１を、ボルトの穴に差込み、順次ボルトを締め付けていくと両端部のテーパー突起がボルト穴に進入するに従って両ダクトを相互に近接させ、シール５が互いに押し付けられて密着するので、接続設置作業が簡単におこなうことができる。
【００２２】
サーバー室の高温部は、複数箇所発生する場合があるので、このような場合に対処するには、複数箇所発生するあまり高熱でないホットスポットを、１つの本ダクトシステムで簡易に対策する場合、５００×５００ｍｍのダクトを四分割の上１／４ダクトを作り、その１／４ダクトを各々異なる方向に分岐させるダクトを使用して対処することができる。
本ダクトシステム敷設時に途中にあるホットスポット部分の高温部の空気を吸収することが可能となると伴に、少しはなれた場所の対策にも有効である。
【００２３】
高熱負荷サーバーは、２〜１０ラック程度連続して機器室に設置される場合があり、熱溜まりエリアが部分的とはいえず広域にわたる場合はフード２０では対応できない場合がある。このようなときには、図５に示す底面に吸気口６０を複数設けた吸排気ダクト２６を使用すると広域にわたって排熱を効率よくダクト内に取り込むことが可能となる。
吸気口６０は、どの吸気口からも平均的に吸気ができるよう、図５（２）に示すように、ジェットファンに近づくにつれて吸気口６０の間隔（ａ1，ａ2，…ａn）を広くして（ａ1＜ａ2…＜ａn）ダクト内の静圧を均一に保つことが好ましい。吸気口５の間隔を調節できるように、ダクトに沿って吸気口を定間隔で数多く開けておき、適宜の吸気口に蓋６１をして閉塞することによって間隔を調節し、吸気量を調整できる構造とする。
【００２４】
吸気の方向は、図６に示すように、吸気口６０が真下に向くように設置することを標準とするが、図７に示すように、吸気口６０が斜めになるように吊金具に固定することにより、真下のみならず斜め方向からの吸い込みも可能である。また、逆に吸気口として利用した開口を、通路に沿って冷気を吐き出す排出口としても利用可能である。この場合は、ジェットファンは逆転して使用する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の概念図。
【図２】フードの斜視図。
【図３】直線ダクト及びコーナーダクトの斜視図。
【図４】分岐ダクト、フレキシブルダクトの斜視図。
【図５】吸排気ダクトの斜視図。
【図６】吸気口を真下に向けた場合の空気流れの説明図。
【図７】吸気口を斜めに向けた場合の空気流れの説明図。
【図８】ダクトの接続部の斜視図。
【図９】ジェットファンユニットの断面図。
【図１０】送風ユニットの斜視図。
【図１１】並列ダクトの詳細図。
【図１２】接続補助具の正面図。
【図１３】従来のサーバー室のラックと空調機の配列の概念図。
【符号の説明】
【００２６】
１    空調機
２    ダクト
２１  直線ダクト  
２２  コーナーダクト    
２５  ジェットファンユニット  
４０  ジェットファン  
５    サーバーラック
【図１】
2008051475.tif 000003
【図２】
2008051475.tif 000004
【図４】
2008051475.tif 000005
【図６】
2008051475.tif 000006
【図７】
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【図９】
2008051475.tif 000008
【図１３】
2008051475.tif 000009
【図３】
2008051475.tif 000010
【図５】
2008051475.tif 000011
【図８】
2008051475.tif 000012
【図１０】
2008051475.tif 000013
【図１１】
2008051475.tif 000014
【図１２】
2008051475.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバーをラックに多数設置し、室内を複数の空調機で温度調整しているサーバー室において、連結用の接続具を有するダクトユニットを天井から吊り下げて連結してダクトを形成し、ダクトの中間部にジェットファンを配設し、過熱状態の領域には下面に間隔が調節可能な複数の吸気口が設けてあるダクトユニットとを連結し、吸気口の間隔をジェットファンに近づくにつれて広くし、ダクトの排出部を能力に余裕のある空調機の吸気部に位置させたサーバー室の熱管理システム。
【請求項２】
請求項１において、間隔が調節可能な複数の吸気口が設けてあるダクトユニットは、筒状の籠に柔軟なスキン材をかぶせてジッパーでスキン材を筒状に形成してあり、ジッパーの開閉具（スライダー）を複数設けることによって吸気口を適宜の位置に形成することができるものであるサーバー室の熱管理システム。
【請求項３】
請求項２において、間隔が調節可能な複数の吸気口が設けてあるダクトユニットは、筒状の籠に柔軟なスキン材をかぶせて面ファスナーでスキン材を筒状に形成してあり、面ファスナーを外して適宜の位置に吸気口を形成するものであるサーバー室の熱管理システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、多数のサーバーが収納されているサーバー室において、サーバーが暴走するなどの過熱状態とならないようにする熱管理システムに関する。
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバーをラックに多数設置して室内を複数の空調機で温度調整しているサーバー室において、連結用の接続具を有するダクトユニットが連結されて天井から吊り下げられてダクトが形成してあり、ダクトの中間部にジェットファンが配設してあり、ダクトの排出部が能力に余裕のある空調機の吸気部に位置させてあり、過熱状態の領域には、筒状の籠に柔軟なスキン材を被せ、スライドファスナーでスキン材を筒状に形成したダクトが配設してあり、このダクトにはスライドファスナーの開閉具（スライダー）が複数設けてあって吸気口の間隔をジェットファンに近づくにつれて広く形成できるようにしたサーバー室の熱管理システム。
【請求項２】
サーバーをラックに多数設置して室内を複数の空調機で温度調整しているサーバー室において、連結用の接続具を有するダクトユニットが連結されて天井から吊り下げられてダクトが形成してあり、ダクトの中間部にジェットファンが配設してあり、ダクトの排出部が能力に余裕のある空調機の吸気部に位置させてあり、過熱状態の領域には、筒状の籠に柔軟なスキン材を被せ、面ファスナーでスキン材を筒状に形成したダクトを配設して吸気口の間隔をジェットファンに近づくにつれて広く形成できるようにしたサーバー室の熱管理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
サーバーをラックに多数設置して室内を複数の空調機で温度調整しているサーバー室において、連結用の接続具を有するダクトユニットが連結されて天井から吊り下げられてダクトが形成してあり、ダクトの中間部にジェットファンが配設してあり、ダクトの排出部が能力に余裕のある空調機の吸気部に位置させてあり、過熱状態の領域には、筒状の籠に柔軟なスキン材を被せ、スライドファスナーでスキン材を筒状に形成したダクトが配設してあり、このダクトにはスライドファスナーの開閉具（スライダー）が複数設けてあって吸気口の間隔をジェットファンに近づくにつれて広く形成できるようにしたサーバー室の熱管理システムである。
また、スライドファスナーを面ファスナーに替えることによってよっても同様にサーバー室の熱管理をおこなうことができる。