(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の複数の実施形態に関して図面を参照して以下に説明する。ただし、本実施形態に関して前述した一従来例と同一の部分に関しては、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。
【0012】
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態による冷却装置の最小構成を示す図である。
この図が示すように、冷却装置1は、ファン3と、吸気側侵入防止部材4と、排気側侵入防止部材5と、を少なくとも備えていればよい。
【0013】
ファン3は、モータ(図示無し)によって動翼(図示無し)が回転駆動されることで、風を発生させる。
【0014】
吸気側侵入防止部材4は、ファン3の吸気側に、ファン3の吸気部を覆うように設けられる。
排気側侵入防止部材5は、ファン3の排気側に、ファン3の排気部を覆うように設けられる。
【0015】
これら吸気側侵入防止部材4、排気側侵入防止部材5は、異物やユーザの手指や工具等の物体のファン3への侵入を防止する。このため、吸気側侵入防止部材4、排気側侵入防止部材5は、その両面を貫通し、侵入防止対象として想定される物体の大きさよりも小さい開口部4a,5aをそれぞれ複数備えている。
ここで、吸気側侵入防止部材4と排気側侵入防止部材5とは、形状が互いに異なる。ファン3の吸気側と排気側とでは、求められる特性、優先される特性等が異なる。吸気側侵入防止部材4は、ファン3の吸気側では、例えば、流路抵抗を抑えること等、が優先される。また、ファン3の排気側では、流量が確保できるのであれば流路抵抗については吸気側よりも優先度が低く、コストを抑えることや、薄型化を図ること、等が優先される。これらに応じ、吸気側侵入防止部材4と排気側侵入防止部材5とで、形状を互いに異ならせるのである。
【0016】
この冷却装置1は、ファン3と、 ファン3の吸気側に設けられ、ファン3への物体の侵入を防止する吸気側侵入防止部材4と、ファン3の排気側に設けられ、ファン3への物体の侵入を防止する排気側侵入防止部材5と、を備え、吸気側侵入防止部材4と排気側侵入防止部材5とは、形状が互いに異なる。
このような構成によれば、ファン3の吸気側、排気側に求められる機能や特性が異なるのに応じ、吸気側侵入防止部材4と排気側侵入防止部材5とで、形状を互いに異ならせることができる。これにより、吸気側侵入防止部材4と排気側侵入防止部材5とで、それぞれの機能や特性に応じた最適な形状を採用し、冷却装置1の性能の向上、低コスト化、小型化等を図ることができる。
【0017】
なお、この実施形態では、吸気側侵入防止部材4と排気側侵入防止部材5とで、優先する特性については何ら限定するものでは無く、吸気側侵入防止部材4の開口部4a、排気側侵入防止部材5の開口部5aの形状や配置、数等も一例として挙げたに過ぎない。
【0018】
[第2の実施形態]
図2は、本実施形態による冷却装置、ガードユニットを備えたサーバの一例を示す斜視図である。
この図が示すように、サーバ40は、筐体41と、サーバーモジュール(冷却装置)43と、ファンモジュール50と、パワーユニット45と、通信ユニット46と、を主に備えている。
【0019】
筐体41は、サーバーモジュール43、ファンモジュール50、パワーユニット45、および、通信ユニット46を少なくとも収容する。この筐体41は、上方に開口する上面視で四角形の箱状に形成されている。この筐体41は、例えば、ラック(図示せず)に対して前後方向にスライド可能に支持されている。この筐体41は、ラックに収容された状態から前方に向かって引き出すことで、筐体41の内部にアクセス可能となる。その一方で、筐体41は、引き出された状態から後方に向かって押し込むことでラックに収容される。
【0020】
この実施形態におけるサーバ40の筐体41は、前後方向に長い形状とされ、その後方にパワーユニット45が収容される。
筐体41は、その内部空間を前後方向で複数に仕切る仕切部材41aを備えている。仕切部材41aは、前後方向に冷却空気が通過できるように複数の貫通孔が形成されている。この実施形態における筐体41は、仕切部材41aによって、前方から後方に向かって、サーバーモジュール収容部41b、ファンモジュール収容部41c、および、その他収容部41dの順で区画されている。
【0021】
サーバーモジュール収容部41bは、前後方向に隣接するようにして2つ設けられている。これらサーバーモジュール収容部41bは、複数のサーバーモジュール43を収容する。サーバーモジュール43は、その厚さ方向が筐体41の幅方向と一致する姿勢で、サーバーモジュール収容部41bに多数収容可能となっている。言い換えれば、2つのサーバーモジュール収容部41bは、サーバーモジュール43が、その厚さ方向に多数積層されるようにして収容可能となっている。
【0022】
ファンモジュール収容部41cは、サーバーモジュール収容部41bとその他収容部41dとの間に配置されている。ファンモジュール収容部41cは、複数のファンモジュール50を収容する。複数のファンモジュール50は、その回転軸が前後方向に延びるようにして筐体41の幅方向に多数並んでファンモジュール収容部41cに収容される。この実施形態におけるファンモジュール収容部41cは、前後方向に2つのファンモジュール50が重なるように2列で配置されている。ファンモジュール50は、前方から後方に向かって冷却風を流す。
【0023】
その他収容部41dは、サーバーモジュール43と、パワーユニット45と、通信ユニット46とを収容する。より具体的には、その他収容部41dは、パワーユニット45と通信ユニット46とを収容した残部にサーバーモジュール43を収容可能となっている。パワーユニット45と、通信ユニット46とは、それぞれサーバ40の外部に接続されるケーブル類が筐体41の背面から引き出し可能とされている。
【0024】
ここで、
図2において図示を省略しているが、筐体41の底部には、ファンモジュール収容部41cに、複数のファンモジュール50と電気的に接続するための複数のコネクタが設けられている。ファンモジュール50には、これらコネクタを介して、ファンを駆動するための電力が供給される。
【0025】
図3は、本実施形態におけるファンモジュールを、吸気側から見た斜視図である。
図4は、本実施形態におけるファンモジュールを、吸気側から見た斜視図である。
図5は、本実施形態におけるファンモジュールを、回転軸方向に沿った断面で見た図である。
図6は、ファンモジュールを構成するファンユニットの外枠部材及び静翼を示す斜視図である。
図3〜
図5に示すように、ファンモジュール50は、ファンユニット(ファン)51と、ガードユニット60と、サイドプレート53と、を備えている。
【0026】
ファンユニット51は、外周枠部56と、静翼部材57と、動翼部材58(
図5参照)とを備えている。
【0027】
図5、
図6に示すように、外周枠部56は、例えば樹脂製であり、ファンユニット51の吸気側51aと排気側51bとを結ぶ回転軸方向C(
図5参照)に沿って延びる筒状をなしている。外周枠部56は、回転軸方向Cに沿った方向から見たときに、外周面56fの外形概略形状が断面矩形、内周面56bが断面円形をなしている。
【0028】
静翼部材57は、例えば樹脂製であり、外周枠部56において回転軸方向Cの一端側の排気側51bに、外周枠部56と一体成形されている。静翼部材57は、中央部に形成された円盤状のボス部57cと、ボス部57cの外周側で周方向に間隔を空けて複数設けられた静翼57wと、を備える。各静翼57wは、ボス部57cと外周枠部56とをつなぐように形成されている。
【0029】
図5に示すように、動翼部材58は、外周枠部56の内側で、静翼部材57に対し、回転軸方向Cの他端側の吸気側51aに配置されている。動翼部材58は、中央部に配置されたボス部58bと、ボス部58bの外周側で周方向に間隔を空けて配置された複数の動翼58wと、を一体に備えている。動翼部材58のボス部58bは、静翼部材57のボス部57cに固定されたモータ59の回転軸59sに連結されている。動翼部材58は、モータ59によって回転駆動される回転軸59sと一体に、回転軸方向C回りに回転し、吸気側51aから排気側51bに向かう気流(流体の流れ)を発生させる。
【0030】
図7は、ガードユニットを示す斜視図である。
図3、
図4、
図7に示すように、ガードユニット60は、金属板をプレス機等によって、折り曲げ加工、打ち抜き加工することで形成されたもので、間隔を空けて互いに対向する吸気側プレート部61および排気側プレート部(フレーム部)62と、これら吸気側プレート部61と排気側プレート部62とを連結する連結プレート部63と、吸気側侵入防止部材64と、排気側侵入防止部材65と、を一体に備えている。
【0031】
図3、
図4に示すように、吸気側プレート部61および排気側プレート部62は、それぞれ、ファンユニット51の吸気側51a、排気側51bに沿うように設けられ、ビス54によって外周枠部56に固定される。
【0032】
図7に示すように、吸気側プレート部61は、中央部に、外周枠部56の内周面56bよりも外周側に広がる開口部61aを有している。吸気側プレート部61には、吸気側侵入防止部材64が設けられている。
【0033】
図8は、吸気側侵入防止部材を示す斜視図である。
図8に示すように、吸気側侵入防止部材64は、ファンユニット51の回転軸方向Cから見たときに回転軸59sの中心と同心円状をなした複数の環状部64cと、放射方向に延び、複数の環状部64cを連結するスポーク部64sと、を備えている。吸気側侵入防止部材64を形成する環状部64cおよびスポーク部64sは、例えばスチールやステンレス等の金属からなり、断面円形の線材により形成されている。
図5に示すように、このような吸気側侵入防止部材64は、複数の環状部64cが吸気側プレート部61と同一面内で開口部61aの内側に設けられている。スポーク部64sは、開口部61aの内側では、複数の環状部64cに対して吸気側プレート部61よりも回転軸方向Cの外方に突出している。スポーク部64sは、複数の環状部64cよりも外周側に突出した突出部64tを有し、突出部64tは、環状部64cの外周側で回転軸方向Cの内方に屈曲し、吸気側プレート部61と外周枠部56との間に挟み込まれて固定されている。
このようにして、吸気側侵入防止部材64は、ファンユニット51の動翼部材58が回転駆動されたときに生成される気流方向上流側である吸気側51aに設けられ、ファンユニット51への所定寸法以上の物体の侵入を防止する。
【0034】
図4に示すように、排気側プレート部62には、排気側侵入防止部材65として、モータカバー部65mと、フレーム部65fと、が形成されている。
図4、
図5に示すように、モータカバー部65mは、静翼部材57の中央部に固定されたモータ59と、回転軸方向Cから見たときに重なる位置に形成されている。フレーム部65fは、周方向に間隔を空けて複数本が設けられ、それぞれ、モータカバー部65mから外周側に向かって延びるよう形成されている。このような排気側侵入防止部材65では、モータカバー部65mの外周側で、周方向で互いに隣接するフレーム部65f,65fの間に、開口部65aが形成される。
【0035】
各フレーム部65fには、回転軸方向Cに直交する面内で開口部65aを狭める方向に延びる凸部65tが一体に形成されている。凸部65tは、フレーム部65fから例えば半円形に突出するよう形成されている。
これらのモータカバー部65m、フレーム部65f、凸部65tは、金属板からなる排気側プレート部62に複数の開口部65aを打ち抜き加工することで形成される。
このような排気側侵入防止部材65は、ファンユニット51の動翼部材58が回転駆動されたときに生成される気流方向下流側である排気側51bに設けられ、ファンユニット51への所定寸法以上の物体の侵入を防止する。
【0036】
ここで、
図4、
図6に示すように、排気側侵入防止部材65のフレーム部65fは、回転軸方向Cから見たときに、静翼部材57の静翼57wと少なくとも一部が重複しないよう、周方向にオフセットした位置に配置されている。
このようにして、開口部65aの開口領域に静翼57wが位置することで、静翼57wとフレーム部65fとにより、動翼部材58への物体の侵入を防止する。
【0037】
また、
図4に示すように、サイドプレート53は、ガードユニット60において連結プレート部63と対向する側で、吸気側プレート部61と排気側プレート部62との間に嵌め込まれている。サイドプレート53には、モータ59の配線(図示無し)が接続されたコネクタ部53cが設けられている。このコネクタ部53cは、下方に向かって突出するよう設けられ、ファンモジュール50を筐体41内に装着したときに、筐体の底部に設けられたコネクタに接続され、モータ59への給電がなされる。
【0038】
上記ファンモジュール50において、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とは、形状が互いに異なっている。
具体的には、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とは、開口部64a,65aの配置、形状、数が異なることで、ファンユニット51の回転軸方向Cに沿った断面形状が互いに異なる。
また、吸気側侵入防止部材64が、金属製の線材からなるのに対し、排気側侵入防止部材65は、金属板からなる排気側プレート部62を打ち抜き加工して形成した。このように、吸気側侵入防止部材64と、排気側侵入防止部材65とは、ファンユニット51の回転軸方向Cに直交する方向での形状が互いに異なる。
ここで、吸気側侵入防止部材64、排気側侵入防止部材65は、いずれも、異物やユーザの手指や工具等の物体のファンユニット51への侵入を防止する。吸気側侵入防止部材64、排気側侵入防止部材65は、侵入防止対象として想定される物体の大きさよりも小さい開口部64a,65aをそれぞれ複数備えている。
また、ファンユニット51の吸気側51aでは、例えば、流路抵抗を抑えること等、が優先される。したがって、吸気側侵入防止部材64では、断面円形の線材から同心円状の環状部64cを形成することで、流路抵抗を抑えている。
一方、ファンユニット51の排気側51bでは、流量が確保できるのであれば流路抵抗については吸気側よりも優先度が低く、コストを抑えることや、薄型化を図ること、等が優先される。したがって、排気側侵入防止部材65は、金属板からなる排気側プレート部62を打ち抜き加工して形成することで、線材からなるファンユニット51よりも薄型化を図っている。
【0039】
このようなファンモジュール50、ガードユニット60は、ファンユニット51への物体の侵入を防止する吸気側侵入防止部材64と、ファンユニット51の排気側51bに設けられ、ファンユニット51への物体の侵入を防止する排気側侵入防止部材65と、を備え、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とは、形状が互いに異なる。
このような構成によれば、ファンユニット51の吸気側51a、排気側51bに求められる機能や特性が異なるのに応じ、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とで、形状を互いに異ならせることができる。これにより、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とで、それぞれの機能や特性に応じた最適な形状を採用し、ファンモジュール50の性能の向上、低コスト化、小型化等を図ることができる。
【0040】
また、ファンモジュール50は、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とが、ファンユニット51の回転軸方向Cに直交する方向の形状が互いに異なる。
また、ファンモジュール50は、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とが、ファンユニット51の回転軸方向に沿った断面形状が互いに異なる。
このようにして、ファンユニット51の吸気側51aと排気側51bとで、吸気側侵入防止部材64、排気側侵入防止部材65の特性を異ならせることができる。
【0041】
また、ファンモジュール50は、吸気側侵入防止部材64が、金属からなる断面円形の線材により形成されている。これにより、吸気側侵入防止部材64を樹脂製とする場合に比較し、所要の強度を確保しながら吸気側侵入防止部材64の各部を細くすることができ、流路抵抗を抑えることができる。
【0042】
また、ファンモジュール50は、吸気側侵入防止部材64が、ファンユニット51の回転軸方向Cから見たときに、回転軸と同心円状をなした複数の環状部64cを有している。これにより、吸気側侵入防止部材64における流路抵抗を小さく抑え、ファンユニット51の吸気側51aにおける圧力損失を抑えることができる。
【0043】
また、ファンモジュール50は、排気側侵入防止部材65が、金属製の板状部材で形成される排気側プレート部62を有し、排気側プレート部62に複数の開口部65aが形成されている。
このようにして、排気側侵入防止部材65を金属の板状部材で形成することで、吸気側侵入防止部材64よりも回転軸方向Cにおける厚さを小さくすることができ、ファンモジュール50の小型を図ることができる。
【0044】
また、ファンモジュール50は、ファンユニット51が、動翼部材58の排気側に設けられ、周方向に間隔を空けて複数の静翼57wを有する静翼部材57、を備え、静翼57wと排気側侵入防止部材65のフレーム部65fとにより、動翼部材58への物体の侵入を防止する。
このように、静翼57wとフレーム部65fとで侵入防止を図ることで、排気側プレート部62に形成された開口部65aを大きくすることができる。その結果、排気側侵入防止部材65における圧力損失を小さくすることができる。
【0045】
また、ファンモジュール50は、排気側侵入防止部材65のフレーム部65fが、動翼部材58の回転軸方向Cから見たときに、静翼57wと少なくとも一部が重複しない位置に配置されている。
このように、フレーム部65fが静翼57wと重複しない位置に配置されることで、静翼57wと排気側プレート部62とによって形成される隙間を小さくし、ファンユニット51への物体の侵入を有効に抑えることができる。また、排気側侵入防止部材65の開口部65aを大きくできるので、排気側侵入防止部材65における圧力損失を抑えることができる。
【0046】
また、ファンモジュール50は、排気側侵入防止部材65が、動翼部材58の回転軸に沿った方向から見たときにモータ59と重なる位置に形成されたモータカバー部65mと、モータカバー部65mから外周側に向かって延びるフレーム部65fと、を備える。
このようにして、排気側侵入防止部材65で、モータ59をカバーすることができる。ファンユニット51の排気側は、中央部にモータ59が設けられており、ファンユニット51で生成する気流の流路外である。この部位にモータカバー部65mを設けることで、モータカバー部65mは、流路抵抗の変動要素として寄与しない。このようなモータカバー部65mから外周側に向かってフレーム部65fが延びるので、フレーム部65fが短くて済む。したがって、フレーム部65fの強度を確保しやすく、排気側侵入防止部材65の薄型化を図ることもできる。
【0047】
さらに、ファンモジュール50は、排気側侵入防止部材65が、フレーム部65fに、開口部65aを狭める方向に延びる凸部65tを備えている。このようにして開口部65aの内方に延びる凸部65tにより、開口部65aが狭まるので、物体のファンユニット51内への侵入を、より有効に防止することができる。
【0048】
また、このようなファンモジュール50を備えたサーバ40においては、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材65とで、形状を互いに異ならせることができるので、ファンモジュール50の性能の向上、低コスト化、小型化等を図ることができる。したがって、サーバ40における筐体41内の冷却性能の向上、筐体41におけるモジュール類の搭載密度の向上等といった効果を図ることができる。
【0049】
(検討例)
ここで、排気側侵入防止部材の形状について検討したので、その結果を示す。
ファンモジュールの排気側侵入防止部材について、ファンの回転軸方向から見たときの形状が上記第二実施形態で示した吸気側侵入防止部材64と同一であるもの(検討例1)と、上記第二実施形態で示した排気側侵入防止部材65と同一であるもの(検討例2)の2種類を用意した。
【0050】
検討例1、2の排気側侵入防止部材をそれぞれ備えたファンモジュールにおいて、一定電圧12(V)でモータ59を駆動し、このときのモータ59に流れる電流値を計測した。
その結果、検討例2のファンモジュールでは、電流値が5.64(A)であったのに対し、検討例1のファンモジュールでは、電流値が5.33(A)であった。
このことから、ファンモジュールの排気側侵入防止部材は、上記第二実施形態で示した排気側侵入防止部材65のようにすることで、モータ59で発生する気流に対する流路抵抗が抑えられることが確認できた。
【0051】
なお、上記実施形態では、吸気側侵入防止部材64、排気側侵入防止部材65の構成を例示したが、回転軸方向Cから見たときの形状、回転軸方向Cに沿った断面で見たときの形状は、他のいかなるものとしてもよい。例えば、吸気側侵入防止部材64は、断面円形の線材に限らず、その断面形状を、半円形、楕円形、長円形、多角形状等としてもよい。
また、ファンユニット51は、静翼部材57および動翼部材58を一組のみ備えているが、これらを二組以上備えるようにしてもよい。その場合、静翼部材57および動翼部材58の各組に、吸気側侵入防止部材64、排気側侵入防止部材65を備えるようにする。
【0052】
また、ファンユニット51の構成は、他のいかなる構成であってもよい。例えば、静翼部材57と動翼部材58とを備えるようにしたが、動翼部材58のみを備えるものであってもよい。
【0053】
さらには、ファンモジュール50のサーバ40への組み込み個数や配置等も適宜変更することが可能である。
加えて、ファンモジュール50は、サーバ40以外の他の機器に組み込むものであってもよい。
また、上記実施形態では、冷却装置をモジュール化したサーバーモジュール43を、サーバ40に備える構成としたが、冷却装置をモジュール化せず、サーバの一部に備えるようにしてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【解決手段】ファンモジュール50は、ファンユニット51と、ファンユニット51の吸気側に設けられ、ファンユニット51への物体の侵入を防止する吸気側侵入防止部材64と、ファンユニット51の排気側に設けられ、ファンユニット51への物体の侵入を防止する排気側侵入防止部材と、を備え、吸気側侵入防止部材64と排気側侵入防止部材とは、形状が互いに異なる。