(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-05
(45)【発行日】2024-01-16
(54)【発明の名称】電子機器の冷却装置および冷却方法
(51)【国際特許分類】
H05K 7/20 20060101AFI20240109BHJP
H05K 7/18 20060101ALI20240109BHJP
G06F 1/20 20060101ALI20240109BHJP
G11B 33/02 20060101ALI20240109BHJP
G11B 33/14 20060101ALI20240109BHJP
【ＦＩ】
H05K7/20 H
H05K7/18 K
G06F1/20 C
G06F1/20 B
G11B33/02 301A
G11B33/14 501A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022103367
(22)【出願日】2022-06-28
【審査請求日】2022-06-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000227205
【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100134544
【弁理士】
【氏名又は名称】森 隆一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(72)【発明者】
【氏名】西山 毅
【審査官】五貫 昭一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－７６７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１９１６６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／２１８０５９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ ７／２０
Ｈ０５Ｋ ７／１８
Ｇ０６Ｆ １／２０
Ｇ１１Ｂ ３３／０２
Ｇ１１Ｂ ３３／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
六面体状をなし、六面体を構成する平面の少なくとも一部に空気の流通孔を有し、サーバラック内に重ねて設けられる筐体と、該筐体の前記流通孔を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板と、
前記平面の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面に着脱可能に取り付けられるファンと、
を備え、
前記塞ぎ板が取り付けられる平面と、ファンが取り付けられる平面とが、前記筐体を流れる空気の流入方向および流出方向を規制する流通規制機構を構成し、
前記塞ぎ板は、前記平面全体を単独で覆う第１の塞ぎ板と、前記平面に沿って複数枚並べることによって該平面全体を覆うことが可能な第２の塞ぎ板と、
を有する、
電子機器の冷却装置。
【請求項2】
前記ファンは、該ファンの回転中心軸方向視において、前記平面に沿って複数基並べることによって該平面全体を覆うことが可能な形状を有する、請求項１に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項3】
前記流通規制機構は、前記ファンが設けられた一の平面を除く他の平面における前記塞ぎ板の取り付け範囲によって空気の流出方向を規制する、請求項１に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項4】
前記平面の少なくとも一部と重なる平面形状を有する電源ユニットを備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項5】
六面体状をなし、六面体を構成する平面の少なくとも一部に空気の流通孔を有し、サーバラック内に重ねて設けられる筐体と、該筐体の前記流通孔を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板と、
前記平面の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面に着脱可能に取り付けられるファンと、
を組み合わせることにより、前記六面体を構成する平面のうちできるだけ低温の空気を吸引することができる平面を吸い込み方向として、前記筐体への空気の吸い込み方向および排出方向を決定する工程と、
決定された吸い込み方向および排出方向と、前記筐体に収容される発熱部品の位置および発熱量とから、前記筐体内の温度を推定する工程と、
前記塞ぎ板およびファンの取り付け位置の組み合わせ毎に算出された筐体内の温度から、前記塞ぎ板およびファンの取り付け位置の組み合わせのいずれかを選択する工程と、
を有し、
前記塞ぎ板は、前記平面全体を単独で覆う第１の塞ぎ板と、前記平面に沿って複数枚並べることによって該平面全体を覆うことが可能な第２の塞ぎ板と、
を有する、
電子機器の冷却方法。
【請求項6】
異なる仕様の電子機器を識別する識別番号毎に当該電子機器の熱移動状態を特定するパラメータを記憶する工程と、前記識別番号を入力することにより、該識別番号に紐付けられたパラメータを読み出す工程と、
をさらに有し、
前記パラメータは、前記電子機器の筐体を構成する六面体についての前記塞ぎ板、ファンの有無を含む、
請求項５に記載の電子機器の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子機器の冷却装置および冷却方法に関する。
【背景技術】
【0002】
サーバ等の電子機器を上下に複数段にわたって積み重ねて格納したサーバラックにあっては、各電子機器に設けられたファンにより、サーバルーム内の空気を吸入し、機器内の発熱部品等から熱を吸収した後、サーバルームへ放出する冷却方式が採用される。この冷却方式にあっては、一般に、空調されたサーバルームのいわゆるコールドアイルへサーバラックの前面から低温の空気を吸い込み、サーバラックの背面側のホットアイルへ排出することにより、電子機器の筐体内に低温の空気を流通させて冷却している。
本発明に関連する特許文献１には、サーバラック内に重ねて格納された筐体がなす六面体を構成するいずれの平面を塞ぎ、いずれの平面を開放するかによって冷却空気の吸い込み方向と排出方向とを選択する技術が開示されている。
本発明に関連する特許文献１には、サーバラック内に重ねて格納された筐体がなす六面体を構成するいずれの平面を塞ぎ、いずれの平面を開放するかによって冷却空気の吸い込み方向と排出方向とを選択する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－３２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら特許文献１に記載されたサーバラックは、単に冷却空気の吸い込み方向と排出方向とを変更することができるに過ぎず、筐体に収容されたサーバ等の電子機器の発熱状況に応じて適切に冷却空気の流通経路を設定することができるものではない。
【0005】
この発明は、電子機器へ効率良く冷却空気を流通させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明にかかる電子機器の冷却装置は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面の少なくとも一部に空気の流通孔を有し、サーバラック内に重ねて設けられる筐体と、該筐体の前記流通孔を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板と、前記平面の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面に着脱可能に取り付けられるファンとを備え、前記塞ぎ板が取り付けられる平面と、ファンが取り付けられる平面とが、前記筐体を流れる空気の流入方向および流出方向を規制する流通規制機構を構成する。
本発明にかかる電子機器の冷却装置は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面の少なくとも一部に空気の流通孔を有し、サーバラック内に重ねて設けられる筐体と、該筐体の前記流通孔を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板と、前記平面の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面に着脱可能に取り付けられるファンとを備え、前記塞ぎ板が取り付けられる平面と、ファンが取り付けられる平面とが、前記筐体を流れる空気の流入方向および流出方向を規制する流通規制機構を構成する。
【0007】
本発明にかかる電子機器の冷却方法は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面の少なくとも一部に空気の流通孔を有し、サーバラック内に重ねて設けられる筐体と、該筐体の前記流通孔を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板と、前記平面の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面に着脱可能に取り付けられるファンとを組み合わせて、前記筐体への空気の吸い込み方向および排出方向を決定する工程と、決定された吸い込み方向および排出方向と、前記筐体に収容される発熱部品の位置および発熱量とから、前記筐体内の温度を推定する工程と、前記塞ぎ板およびファンの取り付け位置の組み合わせ毎に算出された筐体内の温度から、前記塞ぎ板およびファンの取り付け位置の組み合わせのいずれかを選択する工程とを有する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、電子機器に効率良く冷却空気を流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明にかかる冷却装置の最小構成例を示す斜視図である。
【図2】第１実施形態にかかる冷却装置を構成する要素となる部品の構成を示す斜視図である。
【図3】第１実施形態にかかる冷却装置の組立て状態における外観および分解状態における内部の斜視図である。
【図4】第１実施形態の動作説明図である。
【図5】冷却装置を備えたサーバラックの比較例の外観を示す斜視図である。
【図6】第２実施形態にかかる冷却装置の組み立て状態における外観および分解状態における内部の斜視図である。
【図7】第２実施形態の動作説明図である。
【図8】第３実施形態にかかる冷却装置の組み立て状態における外観よび分解状態における内部の斜視図である。
【図9】第３実施形態の動作説明図である。
【図10】第４実施形態の斜視図である。
【図11】第５実施形態の動作説明図である。
【図12】第６実施形態の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明に係る構成について図１を参照して説明する。
この冷却装置の筐体１は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面２の少なくとも一部に空気の流通孔３を有し、サーバラック内に重ねて設けられる。該筐体１の前記流通孔３を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板４と、前記平面２の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面２に着脱可能に取り付けられるファン５とを備える。前記塞ぎ板４が取り付けられる平面２と、ファン５が取り付けられる平面２とが、前記筐体１を流れる空気の流入方向および流出方向を規制する流通規制機構を構成する。
この冷却装置の筐体１は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面２の少なくとも一部に空気の流通孔３を有し、サーバラック内に重ねて設けられる。該筐体１の前記流通孔３を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板４と、前記平面２の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面２に着脱可能に取り付けられるファン５とを備える。前記塞ぎ板４が取り付けられる平面２と、ファン５が取り付けられる平面２とが、前記筐体１を流れる空気の流入方向および流出方向を規制する流通規制機構を構成する。
【0011】
上記構成の冷却装置によれば、前記筐体１に塞ぎ板４およびまたはファン５を取り付けて流通孔３を塞ぐことにより、六面体状をなす筐体１の平面２のうち、任意の面を塞ぐことによって、任意の平面２に設けたファン５から筐体１内に取り込んだ空気を塞ぎ板４のない任意の平面２の流通孔３から流出させることができる。したがって、筐体１の設置条件、例えば、六つの平面のいずれが開口し、いずれが他のサーバラック等によって塞がれているか、に応じて、遮蔽物のない方向から筐体１内に空気を流入させ、また、電子部品等から発生した熱を吸収した空気を遮蔽物のない方向へ流出させることができ、電子機器をその設置条件に応じて効率的に冷却することができる。
【0012】
また、本発明にかかる電子機器の冷却方法の最小構成は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面２の少なくとも一部に空気の流通孔３を有し、サーバラック内に重ねて設けられる筐体１と、該筐体１の前記流通孔３を覆って前記平面２に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板４と、前記平面２の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面２と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面２に着脱可能に取り付けられるファン５と、を組み合わせて、前記筐体１への空気の吸い込み方向および排出方向を決定する工程と、決定された吸い込み方向および排出方向と、前記筐体１に収容される発熱部品の位置および発熱量とから、前記筐体１内の温度を推定する工程と、前記塞ぎ板４およびファン５の取り付け位置の組み合わせ毎に算出された筐体１内の温度から、前記塞ぎ板４およびファン５の取り付け位置の組み合わせのいずれかを選択する工程とを有する。
【0013】
上記構成によれば、前記筐体１を構成する六つの平面２へ塞ぎ板４、ファン５を様々な態様で取り付けてその取り付け状態における吸い込み空気、排出空気の温度を推定し、効率良く筐体１の内部を冷却することができる態様を選択して、筐体１内の電子機器を効率良く冷却することができる。
【0014】
図１を具体化した本発明の第１実施形態に係る構成について図２～４を参照して説明する。
図２（ａ）は回路基板、電子部品等を格納して電子機器を構成する筐体１０、（ｂ）はファン５０、（ｃ）は塞ぎ板４０、（ｄ）は塞ぎ板４１、（ｅ）は電源ユニット６０の外観をそれぞれ示している。第１実施形態にあっては、１基の筐体１０に対して、塞ぎ板４０を３枚、塞ぎ板４１を２枚、ファン５０を５基、電源ユニット６０を１基準備し、塞ぎ板４０、４１、ファン５０を必要に応じた数だけ筐体１０に取り付けるものとする。
前記筐体１０は、前面２１およびこれと平行な背面２１’、上面２２およびこれと平行な下面２２’、側面２３およびこれを平行な側面２３’をなす金属板等により構成された長方体状をなす。
前記筐体１０は、六面体の各面に相当する板材を互いに組み合わせることによって、あるいは、六面体の各辺に相当する枠体に板材を張りつけることによって構成されている。なお筐体１０の開放すべき平面については、必ずしも、図示例のような流通孔を備えた板材により構成することが必須ではなく、閉塞すべき面にのみ塞ぎ板４０、４１を設け、開放すべき平面、あるいは、ファン５０を設けるべき平面が枠材により囲まれた構成を採用しても良い。
前記上面２２と背面２１’との間の稜線の長さはＬ１、前記上面２２と側面２３’との間の稜線の長さはＬ２、前記前面２１と側面２３との間の稜線の長さはＬ３に設定されている。
前記前面２１およびこれと平行な背面２１’、上面２２およびこれと平行な下面２２’、側面２３およびこれを平行な側面２３’は、それぞれ、複数の流通孔３を有し、これらの流通孔３を介して外気が流入、流出することができる。
なお前記筐体１０を構成する各平面は、筐体１０に取り付けられるコネクタ、ディスクドライブ等へのアクセスを目的として、前記流通孔３以外にも、必要に応じて開口を有する。
図２（ａ）は回路基板、電子部品等を格納して電子機器を構成する筐体１０、（ｂ）はファン５０、（ｃ）は塞ぎ板４０、（ｄ）は塞ぎ板４１、（ｅ）は電源ユニット６０の外観をそれぞれ示している。第１実施形態にあっては、１基の筐体１０に対して、塞ぎ板４０を３枚、塞ぎ板４１を２枚、ファン５０を５基、電源ユニット６０を１基準備し、塞ぎ板４０、４１、ファン５０を必要に応じた数だけ筐体１０に取り付けるものとする。
前記筐体１０は、前面２１およびこれと平行な背面２１’、上面２２およびこれと平行な下面２２’、側面２３およびこれを平行な側面２３’をなす金属板等により構成された長方体状をなす。
前記筐体１０は、六面体の各面に相当する板材を互いに組み合わせることによって、あるいは、六面体の各辺に相当する枠体に板材を張りつけることによって構成されている。なお筐体１０の開放すべき平面については、必ずしも、図示例のような流通孔を備えた板材により構成することが必須ではなく、閉塞すべき面にのみ塞ぎ板４０、４１を設け、開放すべき平面、あるいは、ファン５０を設けるべき平面が枠材により囲まれた構成を採用しても良い。
前記上面２２と背面２１’との間の稜線の長さはＬ１、前記上面２２と側面２３’との間の稜線の長さはＬ２、前記前面２１と側面２３との間の稜線の長さはＬ３に設定されている。
前記前面２１およびこれと平行な背面２１’、上面２２およびこれと平行な下面２２’、側面２３およびこれを平行な側面２３’は、それぞれ、複数の流通孔３を有し、これらの流通孔３を介して外気が流入、流出することができる。
なお前記筐体１０を構成する各平面は、筐体１０に取り付けられるコネクタ、ディスクドライブ等へのアクセスを目的として、前記流通孔３以外にも、必要に応じて開口を有する。
【0015】
前記塞ぎ板４０は、長さＬ５の短辺、長さＬ６の長辺を有する長方形の板状をなす。前記短辺の長さＬ５は、前記前面２１の幅Ｌ３と略一致し、また、長辺の長さＬ６は、前記上面２２の長さＬ１またはＬ２と略一致するよう設定されている。
前記塞ぎ板４１は、辺の長さＬ７×Ｌ８の長方形もしくは正方形の板状をなし、前記Ｌ７は前記上面の長さＬ１と一致し、前記Ｌ８は前記上面の長さＬ２と一致するよう設定されている。
また前記幅Ｌ３は、Ｌ１，Ｌ２に対して、
Ｌ３＝Ｌ１／ｍ＝Ｌ２／ｎ （ｍ、ｎは自然数）に設定されている。
すなわち、塞ぎ板４０は、前面２１、背面２１’または側面２３、２３’と一致する形状に設定されることにより、前面２１、背面２１’、または、側面２３、２３’を覆うことができ、また、単独で上面２２、下面２２’の一部を覆い、ｍまたはｎ枚並べることによって前記上面２２、下面２２’の全部を覆う外形形状を有する。
なお前記塞ぎ板４０、４１の寸法は、前記Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８に限られるものではなく、これらＬ６、Ｌ７、Ｌ８の１／ｎ （ｎは自然数）の寸法に設定して、複数枚並べることにより、筐体１０、１０Ａ等の六面体を構成する平面の一部を覆うことができれば足りるものである。
前記塞ぎ板４１は、辺の長さＬ７×Ｌ８の長方形もしくは正方形の板状をなし、前記Ｌ７は前記上面の長さＬ１と一致し、前記Ｌ８は前記上面の長さＬ２と一致するよう設定されている。
また前記幅Ｌ３は、Ｌ１，Ｌ２に対して、
Ｌ３＝Ｌ１／ｍ＝Ｌ２／ｎ （ｍ、ｎは自然数）に設定されている。
すなわち、塞ぎ板４０は、前面２１、背面２１’または側面２３、２３’と一致する形状に設定されることにより、前面２１、背面２１’、または、側面２３、２３’を覆うことができ、また、単独で上面２２、下面２２’の一部を覆い、ｍまたはｎ枚並べることによって前記上面２２、下面２２’の全部を覆う外形形状を有する。
なお前記塞ぎ板４０、４１の寸法は、前記Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８に限られるものではなく、これらＬ６、Ｌ７、Ｌ８の１／ｎ （ｎは自然数）の寸法に設定して、複数枚並べることにより、筐体１０、１０Ａ等の六面体を構成する平面の一部を覆うことができれば足りるものである。
【0016】
前記ファン５０は、ファン本体５１をダクト５２に収容した構成を有する。前記ダクト５２は、軸方向視において、一辺の長さＬ４の正方形状をなし、この長さＬ４は、前記前面２１の幅Ｌ３と略一致する。また長さＬ４は、前記前面２２の長さＬ１、側面２３の長さＬ２に対して、Ｌ４＝Ｌ１／ｍ＝Ｌ２／ｎ （ｍ、ｎは自然数）に設定されている。すなわちファン５０は、単独で前記前面２１，上面２２、側面２３の一部を覆い、一列に複数基並べることによって前記前面２１、側面２３の全体を覆うことができる外形を有する。
なお、前記塞ぎ板４０、４１、ファン５０は、ボルトナット等の固着部品、凹凸嵌合、溝へのスライド挿入等の公知の構成によって筐体１０へ着脱可能に取り付けることができるものとする。
なお、前記塞ぎ板４０、４１、ファン５０は、ボルトナット等の固着部品、凹凸嵌合、溝へのスライド挿入等の公知の構成によって筐体１０へ着脱可能に取り付けることができるものとする。
【0017】
前記電源ユニット６０は、前記筐体１０内に格納された電子機器、前記ファン５０等に電源を供給するもので、筐体６１に収容された電源回路と、該電源回路に交流を供給する交流ケーブル６２と、該電源回路で整流された直流を筐体１０内の電子機器やファン５０へ供給する直流ケーブル６３とを備える。前記筐体６１は、前記筐体１０の高さＬ３と略等しい高さを有し、前記筐体１０の長さＬ１，Ｌ２より小さい長さを有する。また前記筐体６１は、前記電源回路で発生した熱の放熱を促進すべく流通孔を有する構成を有するが、前記塞ぎ板４０、４１に代わって筐体１０の一の面を塞ぐ趣旨で、流通孔のない構成としても良い。
【0018】
前記筐体１０は、例えば、図３に示すように、塞ぎ板４０によって六面体の所定の面を覆った状態で使用される。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、筐体１０は、塞ぎ板４０によって背面２１’と左右の側面２３とを塞ぎ、塞ぎ板４１によって下面２２’を塞いだ状態で使用される。また筐体１０の前面２１の内側には、図３（ｂ）に示すように、前記ファン５０が横方向に並べて５基配置されている。また筐体１０の側面２３の内側には、筐体１０内の電子機器や前記ファン５０へ電源を供給する電源ユニット６０が配置されている。
このように塞ぎ板４０、４１によって所定の面を塞ぐことにより、図３（ａ）に矢印Ａで示すように、筐体１０の前面２１から吸い込んだ空気を上面２２へ案内することができる。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、筐体１０は、塞ぎ板４０によって背面２１’と左右の側面２３とを塞ぎ、塞ぎ板４１によって下面２２’を塞いだ状態で使用される。また筐体１０の前面２１の内側には、図３（ｂ）に示すように、前記ファン５０が横方向に並べて５基配置されている。また筐体１０の側面２３の内側には、筐体１０内の電子機器や前記ファン５０へ電源を供給する電源ユニット６０が配置されている。
このように塞ぎ板４０、４１によって所定の面を塞ぐことにより、図３（ａ）に矢印Ａで示すように、筐体１０の前面２１から吸い込んだ空気を上面２２へ案内することができる。
【0019】
前記筐体１０は、例えば、図４に示すように、枠状のサーバラック７０に水平に支持された図示しないレール等によって水平方向へ引き出し可能に支持されている。図４（ａ）（ｂ）に示す例にあっては、図３に示す筐体１０は最上段に配置されている。
また筐体１０の下には、６基の筐体１０Ａが配置されており、これらの筐体１０Ａは、前記筐体１０と異なる塞ぎ板の配置とされている。
すなわち筐体１０Ａは、上下に重ねて配置され、かつ最上部が前記筐体１０で塞がれていることから、前面２１と背面２１’とを開放し、他の面を塞ぎ板４０によって覆って構成されている。また前面２１の内側には、筐体１０と同様、５基の前記ファン５０が配置されていて、前面２１から吸い込んだ空気を背面２１’から排気する構成となっている。
また筐体１０の下には、６基の筐体１０Ａが配置されており、これらの筐体１０Ａは、前記筐体１０と異なる塞ぎ板の配置とされている。
すなわち筐体１０Ａは、上下に重ねて配置され、かつ最上部が前記筐体１０で塞がれていることから、前面２１と背面２１’とを開放し、他の面を塞ぎ板４０によって覆って構成されている。また前面２１の内側には、筐体１０と同様、５基の前記ファン５０が配置されていて、前面２１から吸い込んだ空気を背面２１’から排気する構成となっている。
【0020】
上記のように構成された第１実施形態の作用、効果の前提となる比較例にかかる電子機器の冷却装置について、図５を参照して説明する。
比較例の装置は、サーバラック７０内に、複数の筐体１０Ａを重ねて収容した構成を有する。前記筐体１０Ａは全体として六面体状をなし、前面２１と背面２１’とが開口し、他の面（上面、下面、左右の側面）が開口のない板材により構成されていて、前面２１から図５の矢印Ａ方向へ吸い込んだ空気によって筐体１０Ａ内の電子部品等の熱を吸収して背面２１’から矢印Ａ’方向へ排出することにより、電子機器等を冷却する。また前記各筐体１０Ａ内の電子機器等の熱は、矢印Ｄ方向へ上昇して自然放熱する。
一方、サーバルーム等におけるサーバラック７０の設置条件は多様であり、例えば、背面２１’が壁や他のサーバラック等に接近している場合には、前記筐体１０Ａの背面２１’から放出された空気が、矢印Ａ’に示すように、前方へ廻り込み、前面２１から高温の空気が再度矢印Ａ方向へ筐体１０Ａに吸い込まれて、各筐体１０Ａ内の冷却が不充分になることがあり得る。
比較例の装置は、サーバラック７０内に、複数の筐体１０Ａを重ねて収容した構成を有する。前記筐体１０Ａは全体として六面体状をなし、前面２１と背面２１’とが開口し、他の面（上面、下面、左右の側面）が開口のない板材により構成されていて、前面２１から図５の矢印Ａ方向へ吸い込んだ空気によって筐体１０Ａ内の電子部品等の熱を吸収して背面２１’から矢印Ａ’方向へ排出することにより、電子機器等を冷却する。また前記各筐体１０Ａ内の電子機器等の熱は、矢印Ｄ方向へ上昇して自然放熱する。
一方、サーバルーム等におけるサーバラック７０の設置条件は多様であり、例えば、背面２１’が壁や他のサーバラック等に接近している場合には、前記筐体１０Ａの背面２１’から放出された空気が、矢印Ａ’に示すように、前方へ廻り込み、前面２１から高温の空気が再度矢印Ａ方向へ筐体１０Ａに吸い込まれて、各筐体１０Ａ内の冷却が不充分になることがあり得る。
【0021】
第１実施形態にあっては、六面体状をなす筐体１０，１０Ａの前面２１、背面２１’、上面２２、下面２２’、側面２３、２３’のうち、冷却空気の排出方向に障害物等が存在する面を閉じ、存在しない面を開放するように塞ぎ板４０、４１を取り付けることができる。したがって、排気の回り込み等が生じ易い面を塞ぎ板４０、４１によって閉じ、できるだけ低温の冷却空気を吸い込むことができる面にファン５０を設け、障害物等がない面に塞ぎ板４０、４１を取り付けないことにより、筐体１０、１０Ａ内にできる低温の空気を吸い込んで効率良く電子機器を冷却することができる。
【0022】
図４（ａ）の例では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、最上部の筐体１０の前面２１の内側にファン５０を設けて空気を吸い込み、上面２２から排出するとともに、２段目より下の筐体１０Ａでは、前面２１から吸引した空気を背面２１’から排出することができる。なお各筐体１０、１０Ａの間、例えば、最上段の筐体１０の下面と二段目の筐体１０Ａの上面との間では、いずれか一方のみを塞ぎ板４１によって覆うことにより、上下方向への空気の流通を止めて所定方向へ気流を確立することができる。すなわち、上下に重なる筐体１０、１０Ａの間では、いずれか一の筐体の下面を構成する板材と、その下に位置する筐体の上面を構成する板材とのいずれを省略することができる。
【0023】
また図４（ｂ）の例では、最上段の筐体１０の上面を塞ぎ板４１で塞ぎ、また、その上の筐体１０’の前面２１を閉じ、側面２３、２３’を開放するように塞ぎ板４０を取り付けることにより、最上段の筐体１０から図中Ａで示すように自然対流によって上昇する熱の矢印Ｃ方向への吸い込みを避けて、筐体１０より小型の筐体１０’への高温の空気の吸い込みを抑制し、側面２３、２３’から、背面２１’側の排気の影響が少ない側面側の空気を矢印Ｃ’方向へ吸い込むことができる。
前記筐体１０’は、例えばネットワークスイッチのような小型の筐体であって、サーバラック７０の幅方向への寸法が筐体１０と一致するものの、奥行き方向への寸法が小さいため、前面２１がサーバラック７０内に開口することとなって、最上段の筐体１０から矢印Ａ方向へ発生する自然対流による放熱を矢印Ｃ方向へ吸い込む懸念がある。
図４（ｂ）の例にあっては、筐体１０’の前面２１を塞ぎ板４１により閉塞し、側面２３を開放することによって、サーバラック７０により囲まれた領域の外から冷却空気を吸い込むことができる。なお、図示されたサーバラック７０の設置条件、例えば、隣接して他のサーバラックが近接して配置され、かつ最上段の筐体１０の上面からの矢印Ａ方向への放熱が少ない場合には、側面２３を塞ぎ、前面２１から冷却空気を吸い込むようにしても良い。
前記筐体１０’は、例えばネットワークスイッチのような小型の筐体であって、サーバラック７０の幅方向への寸法が筐体１０と一致するものの、奥行き方向への寸法が小さいため、前面２１がサーバラック７０内に開口することとなって、最上段の筐体１０から矢印Ａ方向へ発生する自然対流による放熱を矢印Ｃ方向へ吸い込む懸念がある。
図４（ｂ）の例にあっては、筐体１０’の前面２１を塞ぎ板４１により閉塞し、側面２３を開放することによって、サーバラック７０により囲まれた領域の外から冷却空気を吸い込むことができる。なお、図示されたサーバラック７０の設置条件、例えば、隣接して他のサーバラックが近接して配置され、かつ最上段の筐体１０の上面からの矢印Ａ方向への放熱が少ない場合には、側面２３を塞ぎ、前面２１から冷却空気を吸い込むようにしても良い。
【0024】
以上説明したように、第１実施形態にあっては、図５の比較例に示すように、全ての筐体１０Ａで前面から吸い込んだ冷却空気を背面から排出し、また、最上段の筐体１０Ａから自然対流によって矢印Ｄ方向への放熱が生じる気流の条件において、同図矢印Ａ’に示すように背面側へ放出された高温の冷却空気が前面側へ廻り込んで再度筐体１０Ａへ吸い込まれることによる冷却能力の低下を防止することができる。
【0025】
図６、７を参照して、第２実施形態を説明する。
この第２実施形態は、筐体１０Ｂの上面２２と下面２２’とを開口させ、前面２１、背面２１’、側面２３、２３’を塞ぎ板４０によって閉塞した構成を有する。前記上面２２の外側（または筐体１０Ｂの内面となる内側）には、ファン５０が取り付けられていて、図６（ａ）に矢印Ａで示すように、下面２２’から吸い込んだ冷却空気を上面２２から排出することにより、筐体１０Ｂの内部を冷却している。
この第２実施形態は、筐体１０Ｂの上面２２と下面２２’とを開口させ、前面２１、背面２１’、側面２３、２３’を塞ぎ板４０によって閉塞した構成を有する。前記上面２２の外側（または筐体１０Ｂの内面となる内側）には、ファン５０が取り付けられていて、図６（ａ）に矢印Ａで示すように、下面２２’から吸い込んだ冷却空気を上面２２から排出することにより、筐体１０Ｂの内部を冷却している。
【0026】
第２実施形態に示すように、下面２２’から上面２２へ冷却空気を流通させる冷却は、例えば、サーバルームの天井に排気設備を備える設置条件に好適に採用されて、サーバとしての筐体１０Ｂで発生した熱を自然対流に逆らうことなく、上方へ排出して、天井の排気設備に吸い込ませ、効率的にサーバルームを冷却することができる。
【0027】
図８、９を参照して、第３実施形態を説明する。
この第３実施形態は、筐体１０Ｃの下面２２’と一方の側面２３’とを開口させ、前面２１、背面２１’、上面２２、他の側面２３、を塞ぎ板４０閉塞した構成を有する。前記側面２３’の内側には、ファン５０が取り付けられていて、図８（ａ）に矢印Ｅで示すように、下面２２’から吸い込んだ冷却空気を側面２３’から排出することにより、筐体１０Ｃの内部を冷却している。
この第３実施形態は、筐体１０Ｃの下面２２’と一方の側面２３’とを開口させ、前面２１、背面２１’、上面２２、他の側面２３、を塞ぎ板４０閉塞した構成を有する。前記側面２３’の内側には、ファン５０が取り付けられていて、図８（ａ）に矢印Ｅで示すように、下面２２’から吸い込んだ冷却空気を側面２３’から排出することにより、筐体１０Ｃの内部を冷却している。
【0028】
第３実施形態にあっては、下面２２’から一方の側面２３’へ冷却空気を流通させる冷却により、例えば、複数基のサーバラック７０が密集して複数並べられた配置の場合（前面２１、背面２１’、側面２３の近くに他のサーバラックが存在する場合）に、下に配置された筐体１０Ｃからの熱の上の筐体１０Ｃへの影響を抑制すべく側方へ排出して、効率的に冷却することができる。
また、塞ぎ板４０、４１によって塞ぐ平面を変更することが可能であるから、サーバラック７０の増設、配置変え等に応じて冷却空気の排気方向を適切な方向へ変更することができる。
また、塞ぎ板４０、４１によって塞ぐ平面を変更することが可能であるから、サーバラック７０の増設、配置変え等に応じて冷却空気の排気方向を適切な方向へ変更することができる。
【0029】
図１０を参照して、第４実施形態を説明する。
この第４実施形態は、サーバラック７０内に筐体１０Ａを複数段にわたって格納し、最上部に、奥行き方向の寸法が小さい筐体１０’を前後に並べて２基配置した構成を有する。
ここで、前側の筐体１０’は、前面２１と一の側面２３’とを開口させ、後側の筐体１０’は、一の側面２３と他の側面２３’を開口させ、他の面は塞ぎ板４０または４１によって閉塞した構成を有する。
この第４実施形態は、サーバラック７０内に筐体１０Ａを複数段にわたって格納し、最上部に、奥行き方向の寸法が小さい筐体１０’を前後に並べて２基配置した構成を有する。
ここで、前側の筐体１０’は、前面２１と一の側面２３’とを開口させ、後側の筐体１０’は、一の側面２３と他の側面２３’を開口させ、他の面は塞ぎ板４０または４１によって閉塞した構成を有する。
【0030】
この第４実施形態にあっては、前後に並べて同一の高さに配置された二つの筐体１０’のうち、前側では前面２１から吸い込んだ冷却空気を矢印Ｅ方向へ一の側面２３’から排出し、後側では、一の側面２３から吸い込んだ冷却空気を矢印Ｆ方向へ他の側面２３’から矢印Ｇ方向へ排出することができる。したがって、二つの筐体１０’が同一高さに配置されているにもかかわらず、一の筐体１０’内に吸い込まれて内部の発熱部品の熱を吸収して温度上昇した空気が他の筐体１０’に吸い込まれて該他の筐体１０’の冷却能力の低下を招く現象を防止することができる。
【0031】
図１１を参照して、第５実施形態を説明する。
この第５実施形態は、サーバラック７０内に筐体１０Ｃを複数段にわたって格納し、それぞれ、矢印Ｅで示すように、下面２２’から吸い込んだ冷却空気を一の側面２３’から排出するよう塞ぎ板を設けた構成を有する。
また一の筐体１０Ｃと他の筐体１０Ｃとは、それぞれ温度センサ（図示略）を備え、内部の温度を測定することができるとともに、通信ライン７１により接続されて、それぞれの内部のファン（図示略）の回転を制御し、以て送風量を調整することができるよう構成されている。
この第５実施形態は、サーバラック７０内に筐体１０Ｃを複数段にわたって格納し、それぞれ、矢印Ｅで示すように、下面２２’から吸い込んだ冷却空気を一の側面２３’から排出するよう塞ぎ板を設けた構成を有する。
また一の筐体１０Ｃと他の筐体１０Ｃとは、それぞれ温度センサ（図示略）を備え、内部の温度を測定することができるとともに、通信ライン７１により接続されて、それぞれの内部のファン（図示略）の回転を制御し、以て送風量を調整することができるよう構成されている。
【0032】
例えば、上側の筐体１０Ｃの温度が上昇した場合、自身の温度と下側の筐体１０Ｃの温度とを比較し、両方の筐体１０Ｃの温度が上昇している場合には、両方の筐体１０Ｃ内のファンの回転数を上昇させて冷却能力を高め、自身の温度のみが上昇している場合には、自身のファンの回転数のみを上昇させるよう、上下の筐体１０Ｃのファンの冷却能力を制御することにより、効率的な冷却を行うことができる。
【0033】
図１２は、本発明の第６実施形態にかかる冷却方法の各工程を示すものである。
この冷却方法は、冷却条件を特定するためのパラメータを入力する工程ＳＰ１と、入力されたパタメータに基づいて熱移動状況をシミュレーションする工程ＳＰ２と、シミュレーション結果から、最良のパラメータを選択し、選択したパラメータを実現することができる冷却装置の構成、具体的には、筐体のいずれの面を開口し、閉塞し、ファンを配置するかを決定する工程ＳＰ３とを有する。
この冷却方法は、冷却条件を特定するためのパラメータを入力する工程ＳＰ１と、入力されたパタメータに基づいて熱移動状況をシミュレーションする工程ＳＰ２と、シミュレーション結果から、最良のパラメータを選択し、選択したパラメータを実現することができる冷却装置の構成、具体的には、筐体のいずれの面を開口し、閉塞し、ファンを配置するかを決定する工程ＳＰ３とを有する。
【0034】
上記工程ＳＰ１にあっては、各搭載装置（例えば、筐体内に回路基板、電子部品を実装したサーバ）の型番（機種の種別、あるいはシリアル番号等、当該機器を他の機器と区別して識別することができる番号をいう）に紐付けて、その冷却仕様である、吸気位置、排気位置、電子部品等の発熱量、電子部品等の動作可能温度に関するパラメータをデータベースに記憶しておき、当該型番を選択キーとして、その機器についての熱移動シミュレーションに必要なパラメータを選択する。また、例えば、当該型番の機種の、筐体１０を構成する６つの平面の各々について、塞ぎ板４０、ファン５０を設けるか否かの条件、すなわち、いずれの面を冷却空気の吸い込みのための開口とし、いずれの面を排出のための開口とするか等のパラメータを設定する。
また、各搭載装置のサーバラックへの取り付け位置（何段目か）を設定し、サーバラックの設置条件である、サーバルームの空気調和装置の冷却容量、吸排気条件、一のサーバラックの周囲の壁、天井、他のサーバラックの配置等の設置条件（例えば、ある面が壁や他の機器等の遮蔽物により覆われているか否か）を設定する。
上記工程ＳＰ２にあっては、上記工程ＳＰ１において設定されたパラメータを変更しながら様々な吸気位置、排気位置、電子部品の位置、発熱量、吸排気方向、吸排気流量等の組み合わせについて熱移動状況をシミュレーションし、目的とする熱移動状況となるパラメータを有する型番の機器を決定する。なお、目的とする熱移動状況とは、吸い込まれる冷却空気の温度、筐体１０内の電子部品等の温度（当該電子部品等の使用可能温度範囲）が目標とする温度範囲にあるか否か等の指標に基づいて判断されるものである。
上記工程ＳＰ３にあっては、ＳＰ２において選択された吸排気状況を実現することができる、筐体１０への塞ぎ板４０、４１、およびファン５０の取り付け状態（いずれの平面を開放し、閉塞し、いずれの平面にファンを設けるかの組み合わせ）となる機器を選択する。
なお上記熱移動状況の評価に際し、同一の熱移動状況（筐体内の所定個所の温度条件）を実現することができる場合には、できるだけファンの台数、あるいは回転数（消費電力）を小さくすることができる組み合わせを選択することが望ましい。
また、各搭載装置のサーバラックへの取り付け位置（何段目か）を設定し、サーバラックの設置条件である、サーバルームの空気調和装置の冷却容量、吸排気条件、一のサーバラックの周囲の壁、天井、他のサーバラックの配置等の設置条件（例えば、ある面が壁や他の機器等の遮蔽物により覆われているか否か）を設定する。
上記工程ＳＰ２にあっては、上記工程ＳＰ１において設定されたパラメータを変更しながら様々な吸気位置、排気位置、電子部品の位置、発熱量、吸排気方向、吸排気流量等の組み合わせについて熱移動状況をシミュレーションし、目的とする熱移動状況となるパラメータを有する型番の機器を決定する。なお、目的とする熱移動状況とは、吸い込まれる冷却空気の温度、筐体１０内の電子部品等の温度（当該電子部品等の使用可能温度範囲）が目標とする温度範囲にあるか否か等の指標に基づいて判断されるものである。
上記工程ＳＰ３にあっては、ＳＰ２において選択された吸排気状況を実現することができる、筐体１０への塞ぎ板４０、４１、およびファン５０の取り付け状態（いずれの平面を開放し、閉塞し、いずれの平面にファンを設けるかの組み合わせ）となる機器を選択する。
なお上記熱移動状況の評価に際し、同一の熱移動状況（筐体内の所定個所の温度条件）を実現することができる場合には、できるだけファンの台数、あるいは回転数（消費電力）を小さくすることができる組み合わせを選択することが望ましい。
【0035】
なお熱移動状況のシミュレーションに代え、筐体内における空気の流通状況に基づき、以下の手順により筐体内の温度を推定して塞ぎ板との取り付けを評価しても良い。
前記筐体１０内を流れる空気の流量は、ファン５０の送風量、送風圧力、流入口の開口面積、流出口の開口面積、流入口から流出口に到る流路の横断面積、横断面形状および横断面の面積、形状の変化の態様、曲がり個所の数等のパラメータによって特定されることから、前記筐体１０を構成する各平面２１、２２、２３への塞ぎ板４、４１の取り付けの有無（塞いだ範囲）を特定することにより、冷却空気の流入個所から流出個所までの流路の長さ、流路の断面積（およびその形状）、流路の曲がりの有無、等の要因から流路抵抗を算出することができる。この流路抵抗に基づき筐体内の冷却空気の流量を算出し、様々な塞ぎ板、ファンの配置についての組み合わせにおける流量に基づく温度の算出結果から、最も流路抵抗の小さい流入口、流出口を選択し、選択された流入口、流出口を実現すべく塞ぎ板、ファンの位置を決定しても良い。
前記筐体１０内を流れる空気の流量は、ファン５０の送風量、送風圧力、流入口の開口面積、流出口の開口面積、流入口から流出口に到る流路の横断面積、横断面形状および横断面の面積、形状の変化の態様、曲がり個所の数等のパラメータによって特定されることから、前記筐体１０を構成する各平面２１、２２、２３への塞ぎ板４、４１の取り付けの有無（塞いだ範囲）を特定することにより、冷却空気の流入個所から流出個所までの流路の長さ、流路の断面積（およびその形状）、流路の曲がりの有無、等の要因から流路抵抗を算出することができる。この流路抵抗に基づき筐体内の冷却空気の流量を算出し、様々な塞ぎ板、ファンの配置についての組み合わせにおける流量に基づく温度の算出結果から、最も流路抵抗の小さい流入口、流出口を選択し、選択された流入口、流出口を実現すべく塞ぎ板、ファンの位置を決定しても良い。
【0036】
前記筐体を構成する六面体の各面の形状、流通孔の数、大きさ、あるいは、ファン、サーバラックの構成が実施形態に限定されるものでないのはもちろんである。
【0037】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明は、電子機器の冷却装置および冷却方法に関する。
【符号の説明】
【0039】
１ 筐体
２ 平面
３ 流通孔
４ 塞ぎ板
５ ファン
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 筐体
２１ 前面（平面）
２１’ 背面（平面）
２２ 上面（平面）
２２’ 下面（平面）
２３、２３’ 側面（平面）
５０ ファン
５１ ファン本体
５２ ダクト
４０ 塞ぎ板
４１ 塞ぎ板
６０ 電源ユニット
６１ 筐体
６２ 交流ケーブル
６３ 直流ケーブル
７０ サーバラック
７１ 通信ライン
２ 平面
３ 流通孔
４ 塞ぎ板
５ ファン
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 筐体
２１ 前面（平面）
２１’ 背面（平面）
２２ 上面（平面）
２２’ 下面（平面）
２３、２３’ 側面（平面）
５０ ファン
５１ ファン本体
５２ ダクト
４０ 塞ぎ板
４１ 塞ぎ板
６０ 電源ユニット
６１ 筐体
６２ 交流ケーブル
６３ 直流ケーブル
７０ サーバラック
７１ 通信ライン
【要約】
【課題】本発明は、サーバ等の筐体に冷却空気を効率的に供給する技術に関する。
【解決手段】冷却装置の筐体１は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面２の少なくとも一部に空気の流通孔３を有し、サーバラック内に重ねて設けられる。該筐体１の前記流通孔３を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板４と、前記平面２の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面２に着脱可能に取り付けられるファン５とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】冷却装置の筐体１は、六面体状をなし、該六面体を構成する平面２の少なくとも一部に空気の流通孔３を有し、サーバラック内に重ねて設けられる。該筐体１の前記流通孔３を覆って前記平面に着脱可能に取り付けられる塞ぎ板４と、前記平面２の少なくとも一部と重なる平面内で回転することにより、該平面と交差する方向へ空気を流通させ、前記平面２に着脱可能に取り付けられるファン５とを備える。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】