(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン付きの複数の電子機器を収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面の開口には通気可能なリアドアを設け、前記ファンにより送風される前記電子機器の排熱を含む空気を、このリアドアを通して室内に戻す電子機器冷却装置において、
前記キャビネットの前面の開口に通気可能なフロントドアを設け、このフロントドアには冷凍サイクルを構成する第１蒸発器と、膨張弁と、該膨張弁制御用の電装箱とを一体に備え、該フロントドアの内面に前記第１蒸発器を覆うように配置された通気可能なカバー材を備え、室内の空気を前記フロントドアを通して吸込み、この空気を前記フロントドアの第１蒸発器で冷却して前記電子機器に送ることを特徴とする電子機器冷却装置。
【請求項２】
前記第１蒸発器を前記フロントドアの略全域に配置し、
前記第１蒸発器につながる冷媒管及び前記膨張弁を前記フロントドアのヒンジ側にまとめて配置し、前記電装箱を前記フロントドアの下方域に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却装置。
【請求項３】
前記第１蒸発器は、複数の蒸発部に分割され、各蒸発部に冷媒を選択的に流通可能に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器冷却装置。
【請求項４】
前記第１蒸発器と並列に接続されて前記冷凍サイクルを構成する第２蒸発器を前記リアドアに配置し、前記電子機器の排熱を含む空気を当該第２蒸発器で冷却して室内に戻すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子機器冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を冷却する電子機器冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子機器が収容されるためのキャビネットの空気出口側に空気−水熱交換器を配置し、キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を上記空気−水熱交換器で冷却して室内に戻す電子機器冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の電子機器冷却装置はコンピュータルームに設置され、コンピュータルームに設置されるサーバやネットワーク機器を冷却する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２３２９４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電子機器は水に弱いため、コンピュータルームには水を持ち込まないことが望ましい。しかし、従来のものでは、空気−水熱交換器は、電子機器の近傍に配置してあるため、この空気−水熱交換器にチラー水を循環する経路の一部からでも水漏れが生じると、この水によって電子機器が損傷するといったおそれがあった。
そこで、本発明の目的は、水を使用することなく電子機器を効果的に冷却することができる電子機器冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、ファン付きの複数の電子機器を収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面の開口には通気可能なリアドアを設け、前記ファンにより送風される前記電子機器の排熱を含む空気を、このリアドアを通して室内に戻す電子機器冷却装置において、前記キャビネットの前面の開口に通気可能なフロントドアを設け、このフロントドアには冷凍サイクルを構成する第１蒸発器と、膨張弁と、該膨張弁制御用の電装箱とを一体に備え、該フロントドアの内面に前記第１蒸発器を覆うように配置された通気可能なカバー材を備え、室内の空気を前記フロントドアを通して吸込み、この空気を前記フロントドアの第１蒸発器で冷却して前記電子機器に送ることを特徴とする。
この構成によれば、フロントドアに配置される第１蒸発器には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、この冷媒による電子機器のショートもしくは漏電といった損傷を防止することができる。また、フロントドアに第１蒸発器と膨張弁と電装箱とを一体に配置したため、当該第１蒸発器、膨張弁及び電装箱を１つのユニットとして取り扱うことができ、このユニットを、例えば、冷凍サイクルを構成する熱源機に接続することにより、簡単に電子機器の発する熱を冷却することができる。
さらに、室内の空気をフロントドアを通して吸込み、この空気を第１蒸発器で冷却して電子機器に送る構成としたため、室内空間全体を冷却する必要がなく、第１蒸発器を通過して電子機器に供給される空気を当該電子機器を冷却できる程度に冷却すれば良い。従って、容量の小さな蒸発器でも十分に電子機器を冷却することができ、第１蒸発器の小型化を図ることができ、製造コストの低減化を実現できる。
【０００５】
この構成において、前記第１蒸発器を前記フロントドアの略全域に配置し、前記第１蒸発器につながる冷媒管及び前記膨張弁を前記フロントドアのヒンジ側にまとめて配置し、前記電装箱を前記フロントドアの下方域に配置した構成としても良い。
また、前記第１蒸発器は、複数の蒸発部に分割され、各蒸発部に冷媒を選択的に流通可能に形成された構成としても良い。また、前記第１蒸発器と並列に接続されて前記冷凍サイクルを構成する第２蒸発器を前記リアドアに配置し、前記電子機器の排熱を含む空気を当該第２蒸発器で冷却して室内に戻す構成としても良い。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ファン付きの複数の電子機器を収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面の開口には通気可能なリアドアを設け、前記ファンにより送風される前記電子機器の排熱を含む空気を、このリアドアを通して室内に戻す電子機器冷却装置において、前記キャビネットの前面の開口に通気可能なフロントドアを設け、このフロントドアには冷凍サイクルを構成する第１蒸発器と、膨張弁と、該膨張弁制御用の電装箱とを一体に備え、室内の空気を前記フロントドアを通して吸込み、この空気を前記フロントドアの第１蒸発器で冷却して前記電子機器に送る構成としたため、水を使用することなく電子機器を効果的に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。
この電子機器冷却システム１は、コンピュータルーム２に配設される複数の電子機器３（図２参照）を冷却するシステムである。このコンピュータルーム２は、二重床に構成され、この二重床の上にサーバラック１０が床置きされる。
【０００８】
図２はサーバラック１０を示す図である。サーバラック１０は、前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、このキャビネット１１内に複数の電子機器３がその背面をキャビネット１１後面に向けて上下に段積み配置される。また、このキャビネット１１の後面には、後面開口６５を閉塞自在に開閉する片開きのリアドア１２、及び、当該キャビネット１１の前面には、前面開口６４を閉塞自在に開閉する片開きのフロントドア１４が設けられ、これらリアドア１２及びフロントドア１４は、それぞれ通気自在に構成されるとともに、当該フロントドア１４の内部に電子機器冷却ユニット２０が構成される。また、サーバラック１０の底にはキャスタ１３が設けられ、サーバラック１０を容易に移動可能にしている。
【０００９】
上記電子機器３は、サーバやネットワーク機器であり、一般に、この種の電子機器は冷却用のファン４を付設したファン付き電子機器であり、機器内の温度が所定温度を超えるとファン４を駆動し、機器内に外気を導入して機器背面から排出する強制空冷機能を備えている。このため、電子機器３をその背面をキャビネット１１背面に向けて配置することで、図２に冷却風の流れを破線矢印で示すように、電子機器３に付設したファン４により室内空気がキャビネット１１のフロントドア１４を通過してキャビネット１１に吸い込まれ、電子機器３を冷却してリアドア１２を通過して室内に戻る。また、これらリアドア１２及びフロントドア１４を開けることによって、キャビネット１１内の電子機器３へのアクセスが容易になる。
【００１０】
電子機器冷却ユニット２０は、サーバラック１０のフロントドア１４と一体に構成され、複数（本例では３台）のサーバラック１０に設けられた電子機器冷却ユニット２０が、一台の熱源機３０（図１参照）から延びるメイン冷媒配管３１（図１参照）に並列に接続される。すなわち、この複数（３台）の電子機器冷却ユニット２０と、これら電子機器冷却ユニット２０が配管接続される熱源機３０とによって電子機器冷却装置４０が構成される。なお、図１に示す例では、コンピュータルーム２に１２台のサーバラック１０を配置し、３台のサーバラック１０内の電子機器冷却ユニット２０を一台の熱源機３０に各々接続した一系統の電子機器冷却装置４０を４系統配設した場合を示している。
【００１１】
電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０と配管接続されることによって冷凍サイクルを行う冷凍回路を構成するユニットであり、図２に示すように、蒸発器（第１蒸発器）２１を備え、電子機器３から排出された空気がフロントドア１４内の蒸発器２１を流通した際に、蒸発器２１によってこの空気を冷却して室内に戻す。この蒸発器２１は、フロントドア１４の略上下に渡って延在し、上下略中間部を境に上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とに分割され、キャビネット１１上半分の電子機器３の冷却を上側蒸発部２２が受け持ち、下半分の電子機器３の冷却を下側蒸発部２３が受け持つように構成される。
本構成では、電子機器冷却ユニット２０の蒸発器２１には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から冷媒の漏れが生じたとしても、この冷媒は即座に蒸発し、電子機器３のショートもしくは漏電といった損傷を防止することができる。
【００１２】
図３は電子機器冷却装置４０の回路構成を示す図である。この図に示すように、電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１を構成するメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに対し、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して並列に接続される。フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、柔軟性及び冷媒不透過性を有するフレキシブルチューブが適用され、フレキシブル液管２５は比較的小径のチューブが適用され、フレキシブルガス管２６は比較的大径のチューブが適用される。
【００１３】
熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂにフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６の一端がそれぞれ接続される。フレキシブル液管２５の他端は、電子機器冷却ユニット２０の液管接続部ＰＩＮに接続される。この液管接続部ＰＩＮから延びる冷媒配管（液管）２７は２つに分岐し、一方の液分岐管２７Ａは膨張弁２８Ａを介して上側蒸発部２２の入口に接続され、他方の液分岐管２７Ｂは膨張弁２８Ｂを介して下側蒸発部２３の入口に接続される。
各蒸発部２２、２３の出口は１本の合流冷媒配管（ガス管）２９に配管接続され、この合流冷媒配管２９の端部に設けたガス管接続部ＰＯＵＴにフレキシブルガス管２６が接続される。これによって、電子機器冷却ユニット２０内の各蒸発部２２、２３に冷媒を選択的に流通可能に冷媒配管が接続される。
このように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して電子機器冷却ユニット２０の蒸発器２１を接続したため、この蒸発器２１が内蔵されるフロントドア１４を開閉した際に上記フレキシブル配管２５、２６が撓んでフロントドア１４の開閉を妨げない。また、これら配管を接続したままでもサーバラック１０の位置の微調整が可能である。
【００１４】
ここで、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂは、図１に示すように、コンピュータルーム２の上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回され、このメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂにつながるフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、上床２Ａの開口穴２Ｃ（図２参照）を通ってフロントドア１４内の蒸発器２１につながる。このため、図２に示すように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６が蒸発器２１から下方に延びた後に床下空間内で緩やかに曲がるように引き回され、これらフレキシブル配管２５、２６の長さに余裕を持たせておくことによってフロントドア１４の開閉時にフレキシブル配管２５、２６だけがフロントドア１４の動きに合わせて移動する。従って、フロントドア１４開閉時に他の配管に力が作用することがなく、他の配管、例えば、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに鋼管を適用することが可能である。
【００１５】
この電子機器冷却ユニット２０には、蒸発器２１の下方に電装ユニット（電装箱）５１と、この電装ユニット５１につながるリモートコントローラ５２が設けられている。この電装ユニット５１は、上側蒸発部２２の入口冷媒温度Ｌ１及び出口冷媒温度Ｇ１と、下側蒸発部２３の入口冷媒温度Ｌ２及び出口冷媒温度Ｇ２とを、４つの温度センサ（冷媒温度検出手段）２９Ａ〜２９Ｄを介して各々検出し、各蒸発部２２、２３の出入り口温度差（Ｌ１−Ｇ１、Ｌ２−Ｇ２）に基づいて適正な過熱度になるように各々の膨張弁２８Ａ、２８Ｂの制御を行うと共に、熱源機３０と通信する機能を備えている。
【００１６】
リモートコントローラ５２は、コンピュータルーム２のサーバラック１０の側面或いは背面などに配置され、フロントドア１４内の電装ユニット５１に有線或いは無線で接続される。このリモートコントローラ５２には、図示は省略するが、室内温度センサ、操作ボタン、表示部、ブザー（報音部）などが設けられ、このリモートコントローラの操作に従って、電子機器冷却装置４０の運転開始／停止、設定温度Ｔ０の変更、各種エラーメッセージの報知（表示及びブザー音出力）などが行われる。ここで、設定温度Ｔ０は、電子機器冷却ユニット２０の目標温度であり、通常、コンピュータルーム２の室内目標温度が設定される。そして、この電子機器冷却装置４０においては、キャビネット１１の前面側開口から入る空気、或いは、蒸発器２１を通過した空気の温度が、該設定温度Ｔ０になるように各部の制御が実行される。
【００１７】
熱源機３０は、室外に設置され、概略的には、冷媒を圧縮する圧縮機３２、オイルセパレータ３３、四方弁３４、熱源側熱交換器（凝縮器）３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７の順に配管接続され、このレシーバタンク３７にメイン液管３１Ａが接続されると共に、圧縮機３２入口につながる低圧側配管４１にアキュムレータ３８を介してメインガス管３１Ｂが接続される。
圧縮機３２は、定速運転用のＡＣ圧縮機（能力一定型の圧縮機）３２Ａと、周波数可変運転用のインバータ圧縮機（能力可変型の圧縮機）３２Ｂとを有し、これらは並列に接続され、冷却の負荷に応じてこれら圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオンオフ制御及び圧縮機３２Ｂの運転周波数を可変制御することによって熱源機３０全体の冷却能力が可能に構成される。
【００１８】
より具体的に説明すると、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には、逆止弁４２Ａ、４２Ｂが各々設けられ、各逆止弁４２Ａ、４２Ｂの下流で合流する高圧側配管４２にオイルセパレータ３３、逆止弁４３、四方弁３４、熱源側熱交換器３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７が順に接続される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側につながる低圧側配管４１は、アキュムレータ３８の下流でつながり、このアキュムレータ３８の上流で四方弁３４につながり、この四方弁３４を介してメインガス管３１Ｂにつながる。なお、この四方弁３４の切換は行われず、図３の状態に固定される。
また、高圧側配管４２には、膨張弁３６と並列に逆止弁４４が接続され、この逆止弁４４により熱源側熱交換器３５からレシーバタンク３７への流れを許容すると共に逆方向の流れを禁止する。また、上記逆止弁４２Ａ、４２Ｂとオイルセパレータ３３の間には、冷媒戻し管４５が接続され、この冷媒戻し管４５の先端は圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に接続される。この冷媒戻し管４５には開閉弁４６が設けられ、この開閉弁４６を開けることによって圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された冷媒の一部を圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻すことができ、圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出能力を低減することができる。
【００１９】
なお、高圧側配管４２は、液側サービスバルブ４７を介してメイン液管３１Ａに接続され、低圧側配管４１は、ガス側サービスバルブ４８を介してメインガス管３１Ｂに接続される。また、オイルセパレータ３３によって分離されたオイルは、オイル戻し管４９を通って圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻される。また、一方の圧縮機３２Ａ、３２Ｂの高圧側と他方の圧縮機３２Ｂ、３２Ａの低圧側とはオイル戻し管３２Ｃ、３２Ｄで互いに接続され、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂ内のオイル量が適正に調整される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には高圧スイッチ５Ａ、５Ｂが各々設けられ、高圧スイッチ５、６により圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出圧が許容範囲の上限を超えた場合に各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転が停止される。
【００２０】
また、熱源機３０は、電装ユニット６１を有し、この電装ユニット６１は、内外通信線６２を介して当該熱源機３０に接続される電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１と通信可能に接続される。この電装ユニット６１は、各電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１との間で制御信号や運転信号を送受信すると共に、電子機器冷却ユニット２０側に設けられたリモートコントローラ５２の操作を入力し、これらによって電子機器冷却装置４０の各部の制御を行う。
【００２１】
この電子機器冷却装置４０にあっては、熱源機３０の電装ユニット５１の制御の下、圧縮機３２Ａ、３２Ｂが運転される。この場合、電装ユニット５１は、図示せぬ温度センサで検出した室外温度Ｔ２とリモートコントローラ５２で検出した室内温度Ｔ１との差の温度（差温）などに基づき、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオン／オフ及び運転周波数を制御すると共に、熱源側熱交換器３５の出入り口温度を図示せぬ温度センサにより検出し、この出入り口温度差が適正範囲になるように膨張弁３６の弁開度を制御する。
この場合、圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された高温高圧冷媒は、熱源側熱交換器３５で凝縮されて液化された後、熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａを通ってコンピュータルーム２内の電子機器冷却ユニット２０に供給される。
【００２２】
各電子機器冷却ユニット２０では、メイン液管３１Ａを流れる液冷媒がフレキシブル液管２５を通って液管２７を流れ、ここで二系統に分流されて、一方が膨張弁２８Ａを通って上側蒸発部２２を流れると共に、他方が膨張弁２８Ｂを通って下側蒸発部２３を流れ、各蒸発部２２、２３で蒸発してガス化し、各蒸発部２２、２３での冷媒蒸発熱により各蒸発部２２、２３を通過する空気が冷却される。
そして、各蒸発部２２、２３でガス化した冷媒は、ガス管２９で合流した後にフレキシブルガス管２６を通ってメインガス管３１Ｂに流れ、熱源機３０に戻る。以上のようにして冷凍サイクルが行われる。
【００２３】
次に、サーバラックについて説明する。
図４はサーバラックの外観図であり、図５はフロントドアを開いた状態を示す斜視図である。サーバラック１０は、電子機器３（図２参照）を収納するためのキャビネット１１と、このキャビネット１１の後面開口６５を閉塞自在に開閉するリアドア１２と、当該キャビネット１１の前面開口６４を閉塞自在に開閉するフロントドア１４とを備える。
キャビネット１１は、収納される電子機器の規格に合致した大きさを有し、板金性の天板１１Ａ、底板１１Ｂ及び側板１１Ｃ、１１Ｄを備えて矩形状に形成されている。このキャビネット１１の前面及び後面にはそれぞれ前面開口６４及び後面開口６５（図２参照）が形成され、これら開口６４、６５を通じてキャビネット１１内にコンピュータルーム２の室内空気が流通する。また、キャビネット１１は、天板１１Ａと底板１１Ｂとの間に、これら天板１１Ａ及び底板１１Ｂと略平行に配置された仕切り板（棚部）１１Ｅを備える。この仕切り板１１Ｅは、キャビネット１１内を区分けするものであり、仕切り板１１Ｅ上に電子機器３が配置される。この仕切り板１１Ｅは、両側板１１Ｃ、１１Ｄに形成された支持部（不図示）によって支持されており、この支持部は上下方向に所定間隔ごとに複数設けられている。これによって、仕切り板１１Ｅを所望の位置の支持部に配置したり、複数の当該仕切り板１１Ｅをキャビネット１１内に配置することができる。
【００２４】
リアドア１２は、金属（例えば、アルミニウム）板を折り曲げて形成されており、このリアドア１２の一端側はヒンジ１０１を介してキャビネット１１に連結され、他端側に当該リアドア１２を開閉する際に操作されるハンドル１０２（図１参照）が形成されている。また、リアドア１２の外面の略中央部には、パンチングメタル加工等により通気孔が形成された表面材（不図示）が配置されて通気可能に構成されている。
【００２５】
一方、フロントドア１４は、上記リアドア１２と同様に金属（例えば、アルミニウム）板を折り曲げて形成されており、このフロントドア１４の一端側はヒンジ６６を介してキャビネット１１に連結され、他端側に当該フロントドア１４を開閉する際に操作されるハンドル６７が形成されている。このハンドル６７を操作して当該ハンドル６７を手前側に引くと、図５に示すように、フロントドア１４は、ヒンジ６６を中心に回動してキャビネット１１の前面開口６４が開放されるようになっている。また、リアドア１２の外面の略中央部には、図４に示すように、開口部１４Ａが形成されており、この開口部１４Ａには、所定径の通気孔６８が略一面に形成された表面材６９が配置されている。この表面材６９は、各通気孔６８を通じてフロントドア１４を通気可能とするとともに、このフロントドア１４の内部に配置される蒸発器２１を外部に露出させないように機能し、サーバラック１０の美観の向上を図っている。
ここで、上記表面材６９の各通気孔６８は、通風を阻害しないように開口率が例えば６０パーセント以上となるように形成されている。さらに、この通気孔６８孔の径は、人の手指よりも小さな径に設定されている。これによれば、例えば、サーバラック１０に配置される電子機器３のオペレータがこの通気孔６８を通じて蒸発器２１に触れることが防止され、この蒸発器２１のフィンで手指をけがするといった事故を防ぐことができる。
【００２６】
フロントドア１４の内面には、図６に示すように、このフロントドア１４の略全域に配置される蒸発器２１と、この蒸発器２１に繋がる液分岐管２７Ａ、２７Ｂに設けられる各膨張弁２８Ａ、２８Ｂと、これら膨張弁２８Ａ、２８Ｂの開度を制御するための電装ユニット５１とを一体的に備えている。このように、蒸発器２１、膨張弁２８Ａ、２８Ｂ及び電装ユニット５１をフロントドア１４の内面に一体的に配置することにより、これらを一体の電子機器冷却ユニット２０として取り扱うことができ、この電子機器冷却ユニット２０を熱源機３０に接続することにより、簡単に電子機器３の発する熱を冷却することができる。
蒸発器２１は、図６及び図７に示すように、上下方向の略中間部を境に上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とに分割されている。上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３は、それぞれ各蒸発部２２、２３に繋がる細径の液分岐管２７Ａ、２７Ｂと、太径のガス管２９とを備え、これら液分岐管２７Ａ、２７Ｂ及びガス管２９は、フロントドア１４のヒンジ６６側にまとめて配置されている。本構成では、図６に示すように、ガス管２９を液管２７（液分岐管２７Ａ、２７Ｂ）よりもフロントドア１４のヒンジ６６側に配置されている。このため、ガス管２９のガス管接続部ＰＯＵＴに繋がる太径のフレキシブルガス管２６は、ヒンジ６６のより近い位置に配置されるため、フロントドア１４を開閉する際に、フレキシブルガス管２６の撓み量を小さく抑えることができ、このフロントドア１４を小さな力で開閉することができる。
蒸発器２１は、図７に示すように、冷媒が流れる冷媒管７０と、この冷媒管７０に積層配置される複数の放熱用のフィン７１とを備えて構成されるフィンチューブ型の熱交換器であり、この蒸発器２１の両端には、フィン７１を押さえる管板７２が配置されている。この管板７２は、蒸発器２１をフロントドア１４（図６参照）に配置する場合に、このフロントドア１４側に当該フロントドア１４と略平行に延びる取付部７２Ａを備えて略Ｌ字状に形成されている。本実施形態では、この取付部７２Ａを用いてフロントドア１４にねじ止めされることにより、蒸発器２１がフロントドア１４内に固定されている。
【００２７】
電装ユニット５１は、図６に示すように、蒸発器２１の下方領域に配置されている。これによれば、蒸発器２１で冷却された空気の一部が下降することにより、電装ユニット５１を冷却するため、この電装ユニット５１自体に冷却機器を設ける必要がない。さらに、電装ユニット５１を蒸発器２１の下方に配置したため、この電装ユニット５１と熱源機３０の電装ユニット６１（図３参照）とを接続する内外通信線６２（図３参照）は、フレキシブル配管２５、２６とともに、開口穴２Ｃを通って上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回されるため、当該内外通信線６２の長さを短縮することができる。このため、この内外通信線６２がノイズを拾うことが防止され、電子機器冷却ユニット２０、すなわち蒸発器２１に繋がる各膨張弁２８Ａ、２８Ｂを安定して動作させることができる。
【００２８】
本実施形態では、フロントドア１４の内面には、図５及び図６に示すように、蒸発器２１を覆うように、所定径の通気孔７３が略一面に形成されたカバー材７４が配置されている。このカバー材７４は、上記表面材６９と同様にパンチングメタル加工が施された板材で形成されており、各通気孔７３を通じてフロントドア１４を通風可能としている。
カバー材７４は、フロントドア１４を開放した場合であっても、電子機器冷却ユニット２０のサービスマン以外が誤って蒸発器２１のフィンに触れることを防止するものである。このカバー材７４は、周囲に形成されたねじ孔（不図示）を通じてフロントドア１４にねじ止めで固定されている。ここで、ねじ孔の一部をダルマ孔として、カバー材７４をフロントドア１４に仮止めしたねじに引掛けられるようにすることが望ましい。これによれば、メンテナンス時にカバー材７４をフロントドア１４に仮固定することができるため、このカバー材７４をフロントドア１４に容易に着脱することができる。
また、カバー材７４は、このカバー材７４を取り扱うための一対のハンドル７５を備える。このハンドル７５は、カバー材７４の高さ方向の略中央の縁部にそれぞれ取り付けられており、通風を阻害するものではない。
また、カバー材７４には、図５に示すように、このカバー材７４をフロントドア１４に取り付けた際に、膨張弁２８Ａ、２８Ｂに相当する位置に開口７６が形成されている。この開口７６は、カバー材７４を取り外すことなく、膨張弁２８Ａ、２８Ｂをメンテナンスするためのものであり、例えば、膨張弁２８Ａ、２８Ｂの動作を確認したり、当該膨張弁２８Ａ、２８Ｂのコイル部が不良の場合には、この開口７６を通じてコイル部の交換が可能である。
また、蒸発器２１の下部には、図５及び図６に示すように、蒸発器２１から流下したドレン水を受けるドレンパン７７が設けられている。このドレンパン７７は電装ユニット５１の上方に位置しており、上記ドレン水が電装ユニット５１に落ちることを防止している。
【００２９】
次に、電子機器冷却装置４０が電子機器３を冷却する動作について説明する。
電子機器３は、機器３内の温度が所定温度を超えるとファン４を駆動し、当該機器３内にコンピュータルーム２の室内空気を取り込む。この場合、室内空気は、電子機器冷却装置４０のフロントドア１４内側に配置された蒸発器２１を通過する際に当該蒸発器２１で冷却され、この冷却された空気が電子機器３内に供給されるため、この電子機器３が冷却される。そして、電子機器３の排熱により温められた空気はリアドア１２を通じてコンピュータルーム２に排出される。
一般に、電子機器３を収納した複数のサーバラック１０が配置されるコンピュータルーム２では、各電子機器３の動作を監視するためにサーバ管理者等がコンピュータルーム２に常駐することはない。このため、コンピュータルーム２は、室内温度が高く（例えば、３０℃）ても、電子機器３に導入される空気温度さえ、所定の温度（例えば、２５℃）に冷却しておけば、電子機器３は冷却されて安定して動作する。
本実施形態では、キャビネット１１の前面の開口６４に通気可能なフロントドア１４を設け、このフロントドア１４には冷凍サイクルを構成する蒸発器２１と、２８Ａ、２８Ｂと、膨張弁制御用の電装ユニット５１とを一体に備え、コンピュータルーム２内の空気をフロントドア１４を通して吸込み、この空気をフロントドア１４の蒸発器２１で冷却して電子機器に送る構成としている。このため、コンピュータルーム２全体を冷却する必要がなく、電子機器３に供給される空気を当該電子機器３を冷却できる程度にまで冷却すれば良い。従って、容量の小さな蒸発器２１でも十分に電子機器３を冷却することができ、蒸発器２１の小型化を図ることができ、製造コストの低減化を実現できる。
【００３０】
本実施形態によれば、ファン４付きの複数の電子機器３を収納するための前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、このキャビネット１１の後面の開口６５には通気可能なリアドア１２を設け、上記ファン４により送風される電子機器３の排熱を含む空気を、このリアドア１２を通してコンピュータルーム２に戻す電子機器冷却装置４０において、キャビネット１１の前面の開口６４に通気可能なフロントドア１４を設け、このフロントドア１４には冷凍サイクルを構成する蒸発器２１と、膨張弁２８Ａ、２８Ｂと、膨張弁制御用の電装ユニット５１とを一体に備えたため、当該蒸発器２１、膨張弁２８Ａ、２８Ｂ及び電装ユニット５１を１つの電子機器冷却ユニット２０として取り扱うことができ、この電子機器冷却ユニット２０を、冷凍サイクルを構成する熱源機３０に接続することにより、簡単に電子機器３の発する熱を冷却することができる。
また、フロントドア１４に配置される蒸発器２１には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、この冷媒によって電子機器３のショートもしくは漏電といった損傷を防止することができる。従って、本実施形態によれば、水を使用することなく電子機器３を効果的に冷却することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、蒸発器２１をフロントドア１４の略全域に配置し、蒸発器２１につながる液管２７、ガス管２９及び液管２７に設けられる膨張弁２８Ａ、２８Ｂをフロントドア１４のヒンジ６６側にまとめて配置し、電装ユニット５１をフロントドア１４の下方域に配置したため、上記蒸発器２１、膨張弁２８Ａ、２８Ｂ及び電装ユニット５１をフロントドア１４にまとまりよく配置することができる。さらに、電装ユニット５１は、フロントドア１４の下方域、すなわち蒸発器２１の下方に配置されているため、この蒸発器２１で冷却された空気の一部が下降して電装ユニット５１を冷却する。このため、電装ユニット５１を冷却するための機器を別個に設ける必要が無く、電装ユニット５１の構成を簡素化することができる。
【００３２】
本実施形態によれば、蒸発器２１は、複数の蒸発部２２、２３に分割され、各蒸発部２２、２３に冷媒を選択的に流通可能に形成されているため、例えば、熱負荷の大きいエリアに相当する蒸発部２２に流れる冷媒量を多くし、熱負荷の小さいエリアに相当する蒸発部２３に流れる冷媒量を少なくするように、各蒸発部２２、２３に流れる冷媒量を調整することができ、キャビネット１１内に段積みで収納された電子機器３を効果的に冷却することができる。
【００３３】
以上、一実施形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、フロントドア１４の内側に蒸発器２１を有する電子機器冷却ユニット２０を配置した構成について説明したが、図８に示すように、フロントドア１４に加えてリアドア１２にも蒸発器１２１（第２蒸発器）を有する電子機器冷却ユニット１２０を配置しても良い。このリアドア１２の内側に配置される電子機器冷却ユニット１２０は、上記したフロントドア１４の内側に配置される電子機器冷却ユニット２０と略同様の構成を備えるため、説明を省略する。
蒸発器１２１は、フレキシブル配管１２５、１２６を介して、蒸発器２１と並列に冷凍サイクルを構成するメイン冷媒配管３１に接続されている。このため、熱源機３０の圧縮機３２から吐出された冷媒は、メイン冷媒配管３１を通じて各蒸発器２１、１２１に供給される。
この実施形態では、電子機器３の排熱を含んだ空気がリアドア１２の蒸発器１２１を通過する際に、当該蒸発器１２１で冷却されてコンピュータルーム２に排出されるため、コンピュータルーム２の室温が過剰に上昇することや室内に温度分布が発生することが防止される。
【００３４】
また、本実施形態では、蒸発器２１を上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３とに分割する場合について説明したが、これに限らず、分割しなくてもよく、また、３つ以上に分割する構成としても良い。具体的には、キャビネット１１内の仕切り板１１Ｅが３段の構成であれば、これら仕切り板１１Ｅを境に蒸発器を上下方向に３分割し、また、キャビネット１１内の仕切り板１１Ｅが６段の構成であれば、これら仕切り板１１Ｅを境に蒸発器２１を上下方向に６分割し、これら複数に分割された各蒸発部にそれぞれ膨張弁をつないで仕切り板１１Ｅの段数に対応した冷媒を流れ制御を行う構成としても良い。
また、本実施形態では、キャビネット１１内を上下に２分割する仕切り板１１Ｅを境に蒸発器２１を上側蒸発部２２と下側蒸発部２３との２つに分割する構成について記載したが、これら上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３を更にそれぞれ複数の蒸発部に分割し、これら各蒸発部にそれぞれ膨張弁をつなぐ構成としても良い。この構成によれば、キャビネット１１内に収納された電子機器３の稼動状態に合わせて、より細かな冷媒の流れ制御を実施することができ、熱源機３０での消費エネルギの低減化を図ることができる。
更に、本実施形態では、キャビネット１１内に収納される電子機器３が横長であったため、仕切り板１１Ｅを水平に配置し、キャビネット１１の内部を上下方向に分割する構成について説明したが、例えば、縦長の電子機器（不図示）をキャビネット内に収納する場合には、仕切り板を垂直配置して、キャビネット内部を左右方向に分割した構成としても良い。この場合、蒸発器は垂直配置された仕切り板を境に左右方向に分割することが望ましい。
【００３５】
また、本実施形態では、空冷式の熱源機３０を使用する場合について説明したが、これに限らず、水冷式の熱源機を使用してもよい。水冷式の熱源機を使用する場合は、クーリングタワーから延びる水配管とに熱源機を配管接続する構成を採るため、複数の熱源機を重ねて配置でき、熱源機の配置スペースが小さくなる。また、熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１に空気調和装置を接続し、この空気調和装置によりコンピュータルーム２内の空調を行う構成としてもよい。
また、上記した熱源機３０は、四方弁３４を有しない冷房（冷却）サイクル専用機の構成としても良い。また、上記熱源機３０が備える圧縮機３２は、電動機で駆動される形式、いわゆるＥＨＰ（電気式ヒートポンプ）形式のものであったが、これに限るものではなく、ガスエンジンの駆動によって圧縮機を駆動させるＧＨＰ（ガスヒートポンプ）形式の熱源機としても良い。
また、本実施形態では、サーバラック１０が備えるリアドア１２及びフロントドア１４は片開きのドアであったが、これに限るものではなく、両開きのドアを用いる構成としても良い。この構成によれば、例えば、電子機器の横幅が大きくなることに伴い、キャビネットの幅が広くなったとしても、片開きのものに比べてドアの可動範囲を小さくすることができるため、メンテナンス時の作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。
【図２】サーバラックを示す図である。
【図３】電子機器冷却装置の回路構成を示す図である。
【図４】サーバラックの外観斜視図である。
【図５】フロントドアを開いた状態のサーバラックの斜視図である。
【図６】図５のカバー材を外した状態を示す斜視図である。
【図７】蒸発器の構成を示す斜視図である。
【図８】別の実施形態にかかるサーバラックを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  電子機器冷却システム
２  コンピュータルーム
２Ａ  上床
２Ｂ  下床
２Ｃ  開口穴
３  電子機器
４  ファン
１０  サーバラック
１１  キャビネット
１２  リアドア
１４  フロントドア
２０  電子機器冷却ユニット
２１  蒸発器（第１蒸発器）
２８Ａ、２８Ｂ  膨張弁
３０  熱源機
４０  電子機器冷却装置
５１  電装ユニット（電装箱）
６４  前面開口
６５  後面開口
６６  ヒンジ
１２１  蒸発器（第２蒸発器）
【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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