(57)【要約】【課題】各サーバー装置の発熱量、さらには、複数の発熱体からの発熱量に対し、適切に冷却を行う冷却装置を提供する。【解決手段】内部に蒸発器１０を有し、ラック２の背面側に設けた蒸発器部８と、内部に凝縮器１１と凝縮器用送風機１２を有した箱形の凝縮器部９をコンテナ３壁面に備え、凝縮器部９は蒸発器１０と凝縮器１１とを液管１５と蒸気管１７とで接続し、ラック２内からの発熱は、蒸発器１０内の液状の冷媒を気化させて冷却し、ラック２外へ排出すると共に、凝縮器１１では、内部の気化した冷媒を外部から吸い込んだ冷たい空気で冷却して液化する冷凍サイクルを備えたことにより、内部の発熱体１の配置に関係なく、コンテナ３から排出される発熱を個別に処理することができる。【選択図】図２
2013200762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナ内部に電子計算機などの発熱体を収納したラックを収めたコンテナ型データセンターにおいて、
前記ラック背面に取り付けられる蒸発器と、
前記コンテナ壁面に取り付けられる凝縮器部と、
前記凝縮器部には、凝縮器と、この凝縮器に外気を通風させる凝縮器用送風機とを備えており、
前記凝縮器は前記蒸発器よりも上方に配置されており、
前記蒸発器と前記凝縮器は冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、
前記蒸発器にはサーバ通過後の高温空気を通風させ、
前記凝縮器部は、前記コンテナ壁面に突出させて配置し、
前記凝縮器用送風機により前記凝縮器に外気を通風させることを特徴とした、ラック型電子機器の冷却装置。
【請求項２】
前記凝縮器部は、上辺を軸にして回動することが可能な請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記凝縮器部の天面は、回動軸側を上にして傾斜した請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記凝縮器部は、引き出し可能な棒状の支持具を備え、
前記凝縮器部は、この支持具を支えにして自立する請求項２または３記載の冷却装置。
【請求項５】
前記凝縮器部は、任意の角度で固定することが可能な角度調整機構を備えた請求項２〜４いずれかひとつに記載の冷却装置。
【請求項６】
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する蒸気管と前記蒸発器との接続部分において、
前記蒸発器の回動軸と直交するように曲げ自在のフレキシブル配管で接続した請求項２〜５いずれか一つに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック型の収納装置に納めた電子計算機などの電子機器を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の高性能化と制御基板に対する電子部品の高密度化が進み、制御基板からの発熱量は飛躍的に増加しているとともに、電子部品等の小型化、高集積化、そして、処理する情報量の増加も進み、発熱箇所近傍で効率的に冷却する、すなわち、ラック個別に冷却する方式が考案されている。（例えば、特許文献１）。
【０００３】
以下、従来のラック型電子機器の冷却装置について、図９を参照しながら説明する。
【０００４】
図９に示すように、従来のラック型電子機器は、筐体１０１の内部に電子回路を構成する回路基板群１０２とヒートパイプ１０３、熱交換器１０４などで構成される冷却装置を備えている。回路基板群１０２は、筐体１０１内で、ラック型に整然と並べられている。そして、ヒートパイプ１０３は回路基板群１０２の隙間を縫うように設けられている。熱交換器１０４は、筐体１０１の上部に設けられていて、ヒートパイプ１０３が接続されている。筐体１０１の上部には、吸込口１０５、吹出口１０６となる開口が設けられ、吸込口１０５近傍に設けられた送風機１０７を動かすことによって外部の空気を通すようになっている。そして、吸込口１０５から吸い込まれた空気は、熱交換器１０４を通過した後、吹出口１０６から排出されるのである。
【０００５】
回路基板群１０２で発熱した熱は、周りの空気を暖め、この高温の空気はヒートパイプ１０３内の冷媒と熱交換して冷やされる。熱を受けた冷媒は蒸発してヒートパイプ１０３内を上昇し、熱交換器１０４内へと移動する。熱交換器１０４では、送風機１０７によって吸い込まれた冷たい外気と熱交換して再び液体となり、ヒートパイプ１０３内を下降していくのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−７１２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の冷却方法では、エネルギー負荷が大きく、効率の良い冷却が困難であるという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するものであり、ラック単位での冷却により冷却効率を向上させ、コンテナ向け冷却装置の負荷を低減させることにより、省エネルギー化を図ることが可能なラック型電子機器の冷却装置提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のラック型電子機器の冷却装置は、上記目的を達成するために、コンテナ内部に電子計算機などの発熱体を収納したラックを収めたコンテナ型データセンターにおいて、
前記ラック背面に取り付けられる蒸発器と、
前記コンテナ壁面に取り付けられる凝縮器と、
前記凝縮器に外気を通風させる凝縮器用送風機とを備えており、
この凝縮器は蒸発器よりも上方に配置されており、
前記蒸発器と前記凝縮器は冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、
前記蒸発器にはサーバ通過後の高温空気を通風させ、
前記凝縮器は、前記コンテナ壁面に突出させて配置し、
前記凝縮器用送風機により前記凝縮器に外気を通風させることを特徴としたことにより、所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コンテナ内部に電子計算機などの発熱体を収納したラックを収めたコンテナ型データセンターにおいて、前記ラック背面に取り付けられる蒸発器と、前記コンテナ壁面に取り付けられる凝縮器と、前記凝縮器に外気を通風させる凝縮器用送風機とを備えており、この凝縮器は蒸発器よりも上方に配置されており、前記蒸発器と前記凝縮器は冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器にはサーバ通過後の高温空気を通風させ、前記凝縮器は、前記コンテナ壁面に突出させて配置し、前記凝縮器用送風機により前記凝縮器に外気を通風させることにより、内部の発熱体の配置に関係なく、サーバー装置から排出される発熱を個別に処理することができる冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるコンテナ型データセンターの概略断面図
【図２】同実施の形態１におけるラックに取り付けられた冷却装置の概略断面図
【図３】同冷却装置の配管接続図
【図４】同冷却装置の運搬形態図
【図５】同冷却装置の運搬状態図
【図６】同コンテナのパネル取り外し状態図
【図７】同冷却装置の凝縮器部回動図
【図８】同コンテナ型データセンターの概略全体図
【図９】従来の発熱体収納箱冷却装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１に示すのは、電子計算機などの発熱体１を収納したラック２を複数台納めたコンテナ型データセンター  （以降、コンテナ３）の概略断面図である。コンテナ３内には複数のラック２が設置されている。ラック２は前面側と背面側に開口を設けた筐体４を有し、その筐体４内部に発熱体１を備えている。さらに、ラック２自体も前面側と背面側に開口を設けて通風可能に構成されている。また、コンテナ３内にはラック２に送り込まれる冷却された空気エリアであるコールドアイル５と発熱体１を通過した熱せられた空気エリアであるホットアイル６を形成しており、コールドアイル５とホットアイル６の空気同士が混ざり合うことは無い。
【００１３】
本実施の形態による冷却装置７は、図２に示すとおり、ラック２背面に取り付けられる蒸発器部８と、コンテナ３の壁面に取り付けられる凝縮器部９とで構成されている。凝縮器部９は、上辺を軸にして回動するフラップ型となっている。図７に凝縮器部９の回動方向を示す。すなわち、コンテナ３の運搬時には、凝縮器部９は（図７の点線で示すように）コンテナ３の壁面に張り付いたように固定される。そして、コンテナ３を稼動する位置で固定したときには、凝縮器部９は、（図７の実線で示すように）上辺を軸にしてフラップを開くようにして固定されるのである。蒸発器部８には平板上の蒸発器１０が複数取り付けられ、凝縮器部９には平板上の凝縮器１１と凝縮器１１に外気を通風させる凝縮器用送風機１２が内蔵されている。また、凝縮器部９、蒸発器部８はともに内部を前後に空気が通過するように開口を有している。すなわち、凝縮器部９には外気吸込口１３、外気吹出口１４、蒸発器部８には排気吸込口、排気吹出口が設けられている。そして、蒸発器部８は、コンテナ３の壁面に取り付けられている。
【００１４】
一方、ラック２は、前述のように前面と背面に空気の通過する開口を有している。この前面側の開口を空気取入口、背面側の開口を空気吐出口とする。これらの開口（空気取入口、空気吐出口）は、実質的に空気が通過する開口であればよく、空気取入口は、パンチング、あるいは格子状、網状などの形態をとることが可能である。筐体４の内部には、複数の発熱体１が天井面（あるいは床面）と平行に並んでいる。なお、発熱体１は、側面に平行に並べてもよい。そして、ラック２の内部を冷却するときには、空気取入口から空気を吸い込んで、天井面（あるいは床面）に平行に並んだ発熱体１を通過するときに、発熱体１から発する熱を奪った後、空気吐出口から排出されるのである。
【００１５】
次に蒸発器部８について説明する。
【００１６】
蒸発器部８は、周囲の枠と蒸発器１０とラック２側から蒸発器１０へと空気が通り抜けられるように格子状のパネル部で構成されており、パネル部によって整流された空気が蒸発器１０に流れる。パネル部は、ラック２の空気取入口と同様、空気が通過する構成であれば、パンチング、あるいは、網状などのものでもよい。蒸発器１０は板状であり、枠体と平行に取り付けられ、ラック２の筐体４内を通過した空気が冷却されるよう、蒸発器部８全体に配置されている。本実施の形態では、２枚の蒸発器１０を上下に並べた構成である。
【００１７】
図３に示すように、蒸発器１０と凝縮器１１とを接続する液管１５と蒸気管１７は、枠部の内壁面に沿って配置されている。液管１５は、蒸発器１０の下辺付近および凝縮器１１の下辺付近に端部を設けている。ただし、蒸発器１０側の端部は凝縮器１１端部より下部に位置する。そして、各液管１５の端部とを曲げ自在のゴムホース１６で接続している。一方、蒸気管１７は、蒸発器１０の上辺よりも上側と凝縮器１１の上辺に端部を設け、蒸発器１０側の端部は凝縮器１１側の端部より下部に位置し、各蒸気管１７の端部とをゴムホース１６で接続している。
【００１８】
蒸発器１０と凝縮器１１は冷媒配管で接続して冷媒サイクルを形成し、凝縮器１１には、凝縮器用送風機１２によって下方から上方に向かって空気を通風させる構成となっている。
【００１９】
ゴムホース１６は、内面をＩＩＲ系ゴムとしたものや、内面をナイロン系樹脂にてコーティングした、例えば冷媒用ホースを用いるとよい。そして、ゴムホース１６のそれぞれの両端における接続部分（液管１５とゴムホース１６との接続部分および蒸気管１７とゴムホース１６との接続部分）では、エルボを介してもよいし、ゴムホース１６を曲げてもよい。この実施の形態では、ゴムホース１６としたが、曲げることができれば、ゴム以外の材質のチューブを用いることが可能である。例えば、金属製のフレキシブルホースなどのフレキシブル配管を適用することができる。
【００２０】
次に凝縮器部９について説明する。
【００２１】
凝縮器部９は、向かい合う面を通風可能に開口（外気吸込口１３、外気吹出口１４）した箱形の筐体４内に、凝縮器１１と凝縮器用送風機１２を納めたものである。外気吸込口１３、外気吹出口１４は、他の通気口同様、空気が通過する構成であれば、格子状、パンチング、あるいは、網状など様々な形態をとることができる。凝縮器部９天面において浮遊物（例えば木の葉など）が堆積することを防止するために、凝縮器部９の天面を傾斜させている。あるいは天面を傾斜させる方法として、形状や凝縮器部９の回動軸１８に角度調整機構を備え、任意の角度で固定させても良い。凝縮器１１は、凝縮器用送風機１２が送り出す空気をあてて通過させるように配置する。また、凝縮器１１は、蒸発器１０の枚数と同数備え、一枚の蒸発器１０と一枚の凝縮器１１とを液管１５、蒸気管１７とで接続して一つのサーモサイフォン型冷媒サイクルを構成している。
【００２２】
図４は、凝縮器部９を閉じた状態を示したものである。図４では示していないが、前述したように凝縮器部９は、回動軸１８を軸にしてフラップ状に開閉可能に構成されている。図４のように閉じた状態で、コンテナ３に配置し、運搬するのである。
【００２３】
凝縮器部９をフラップ状に開けるようにするため、コンテナ３の壁面には開口が設けられる。図５は、凝縮器部９を閉じた状態でコンテナ３に設置し、コンテナ３の壁面の開口にコンテナパネル２０を取り付けて運搬可能な状態にした図である。このコンテナパネル２０は、図６に示すように、さらに撤去パネル２１と再取付パネル２２とに分割できるようになっている。コンテナ３を稼動させる場所に据付け、凝縮器部９を開けるときには、コンテナパネル２０を取り外して凝縮器部９を開けて固定する。そして、再取付パネル２２で開口部を塞ぐようになっている。
【００２４】
前述したように、コンテナ３内には複数のラック２が設けられている。冷却装置７は、ラック２が背負うような形態で取り付けられている。すなわち、蒸発器部８をラック２の背面に背負わせ、凝縮器部９はコンテナの壁面に位置するように配置されている。前述したように、コンテナ３が稼動するとき、すなわち、冷却装置７を動作させるときには、凝縮器部９は、上辺を軸にしてフラップを開くようにして回動して固定する。また、コンテナ３には、その内部の温度調節を行う空調装置が設けられていて、コンテナ３内の全体空調を行っている。図８は、コンテナ３を稼動位置に据付け、凝縮器部９を開けて運転可能な状態にしたときの図である。
【００２５】
上記構成において、ラック２に収められた筐体４の内部にある発熱体１からの発熱の処理方法について説明する。
【００２６】
まず、凝縮器部９では、通過する外気によって凝縮器１１内の冷媒を冷却・凝縮させる。液化した冷媒は、蒸発器１０へと降下していく。一方、筐体４から発生する熱は、筐体４内に設けられた排気送風機（図示せず）によってホットアイル６に排出される。そのとき、高温の排気空気は、蒸発器部８を通過するので、蒸発器１０内の冷媒を気化させて熱交換し、冷却される。さらに、コンテナ３全体を空調装置によって温度調節しているのである。
【００２７】
従って、冷却装置７によって、コンテナ３壁面に突出して凝縮器部９を設けたことにより、圧力損失が凝縮器部９によるもののみとなり、低エネルギーにて外気を通風させることが可能となる。すなわち、少ない消費エネルギーで効率よく熱交換を実現でき、ホットアイル６に排出される熱量を小さくするので、空調装置の負荷が軽減される。すなわち、コンテナ３全体として、エネルギー消費の少ない温度制御が可能となる。また、ラック２ごとに冷却装置７が設けられているので、各冷却装置７ごとに凝縮器用送風機１２の送風量制御を行うことによって、ラック２ごとの発熱量に対し、適切な冷却を行うことができる。
【００２８】
なお、凝縮器部９の回動軸１８は水平方向になるので、蒸発器１０を接続するゴムホース１６の回動軸１８近傍は、ほぼ鉛直方向になるように設ける。この場合には、凝縮器１１ごとに開閉できるようにすることによって、背面側に必要なスペースを小さくすることができる。また、蒸発器１０と凝縮器１１の間の接続にゴムホース１６が用いられているので、蒸発器部８を開閉できるよう扉状にしても良い。コンテナ３は、必要とされる場所にコンテナ３ごとに設置することで容易なデータセンターの構築を可能としている。すなわち、コンテナ３を運搬して必要な場所に設置するのである。運搬手段にはトラックを利用することが考えられる。その際には、凝縮器部９をコンテナ３壁面に沿わせて固定することが可能となるので、コンテナ３運搬が容易となる。
【００２９】
また、凝縮器部９には、図３に示すような棒状の支持具１９が備わっている。この支持具１９は、凝縮器部９との接続部で回動するようにしてもよいし、あるいは、ねじ込み式でも構わない。この支持具１９によって、凝縮器部９をコンテナ３壁面に固定することなく自立させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、コンテナ内部に電子計算機などの発熱体を収納したラックを収めたコンテナ型データセンターにおいて、前記ラック背面に取り付けられる蒸発器と、前記コンテナ壁面に取り付けられる凝縮器と、前記凝縮器に外気を通風させる凝縮器用送風機とを備えており、この凝縮器は蒸発器よりも上方に配置されており、前記蒸発器と前記凝縮器は冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器にはサーバ通過後の高温空気を通風させ、前記凝縮器は、前記コンテナ壁面に突出させて配置し、前記凝縮器用送風機により前記凝縮器に外気を通風させることにより、内部の発熱体の配置に関係なく、サーバー装置から排出される発熱を個別に処理することができるので、内部に電子機器を備えた屋内型の発熱体収納装置の冷却に利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１    発熱体
２    ラック
３    コンテナ
４    筐体
５    コールドアイル
６    ホットアイル
７    冷却装置
８    蒸発器部
９    凝縮器部
１０  蒸発器
１１  凝縮器
１２  凝縮器用送風機
１３  外気吸込口
１４  外気吹出口
１５  液管
１６  ゴムホース
１７  蒸気管
１８  回動軸
１９  支持具
２０  コンテナパネル
２１  撤去パネル
２２  再取付パネル
２３  凝縮器部回動方向
１０１  筐体
１０２  回路基板群
１０３  ヒートパイプ
１０４  熱交換器
１０５  吸込口
１０６  吹出口
１０７  送風機
【図１】
2013200762.tif 000003
【図２】
2013200762.tif 000004
【図３】
2013200762.tif 000005
【図４】
2013200762.tif 000006
【図５】
2013200762.tif 000007
【図６】
2013200762.tif 000008
【図７】
2013200762.tif 000009
【図８】
2013200762.tif 000010
【図９】
2013200762.tif 000011