JP5182698B2 - ラックキャビネット及びラックキャビネットに搭載された電子機器の冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電子機器が段状に搭載されるラックキャビネット及びラックキャビネットに搭載された電子機器の冷却方法に関するものである。

周知のように、例えばサーバルームやネットワークルーム等において、サーバー機器やネットワーク機器等の情報処理装置を複数収容するラックキャビネットが用いられている。このようなラックキャビネットの一種として、外部と区画され情報処理装置が段状に収容される内部空間を構成する壁部と、該壁部に設けられると共に複数の羽板から構成されたルーバー部とを備えたものがある。すなわち、情報処理装置が備える冷却ファンやラックキャビネットに別途設けられた冷却ファンにより、ルーバー部を構成する羽板の間隙から外気を内部空間に流入させ、情報処理装置に発生した熱を冷却するように構成されている。

図２は、この種のラックキャビネットを示した概略構成図である。この従来のラックキャビネット１０１は、各情報処理装置１１０〜１１３内部に温度センサ部１２０〜１２３が設けられ、温度センサ部１２０〜１２３が検出した値がある一定値を超えると、情報処理装置１１０〜１１３が有する冷却ファン１４０〜１４３を高速回転させ、積極的に外気を取り込んで、情報処理装置１１０〜１１３の冷却効率を上げるように構成されている。
他の種のラックキャビネットとしては、例えば、下記特許文献１がある。
特開平５−１２６３５２号公報

ところで、このようなラックキャビネットが用いられるサーバルームやネットワークルーム等は、通常、空調設備を備えており、各ラックキャビネットに搭載された全ての情報処理装置に所定の温度以下のエアフローが到達するように、空調設備の風量と温度とが決定されている。ここで、各情報処理装置に到達するエアフローの量とその温度は、その情報処理装置が搭載されるラックキャビネットと空調設備との位置関係、及び、ラックキャビネットにおける搭載位置によって異なる。すなわち、良好な温度条件であまり外気吸入を必要としない情報処理装置と、温度条件が悪く積極的に外気吸入をする必要がある情報処理装置とが存在しているため、空調設備の風量と温度は、最も温度条件が悪い情報処理装置にエアフローが到達するように設定されている。

しかしながら、従来の技術では、ラックキャビネット内での各情報処理装置の必要外気吸入量の差に関係なく、温度条件が最悪の情報処理装置を冷却するのに十分な風量を常に出力しなければならず、空調設備への負荷が高くなるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ラックキャビネットに搭載される電子機器を十分に冷却しながら、空調設備の風量を小さくして、省エネルギー化を図ることができるラックキャビネット及びラックキャビネットに搭載された電子機器の冷却方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
ラックキャビネットに係る解決手段として、外部と区画された内部空間が形成された筐体部と、該筐体部に設けられ、複数の羽板から構成されると共に前記羽板の角度を変更可能なルーバー部とを備え、複数の電子機器が前記内部空間に段状に搭載されるラックキャビネットにおいて、前記複数の電子機器の各搭載位置における流入空気の温度を検出する温度センサ部と、該温度センサ部から供給された検出信号に基づいて、前記各搭載位置に対応する範囲に属する前記羽板の角度を変更し、前記各搭載位置の流入空気量を変更する制御部と、を備える、という手段を採用する。

また、ラックキャビネットに係る解決手段として、前記筐体部は、前記内部空間に前記電子機器を出入可能な出入口と、該出入口を開放・閉塞可能な扉とを備え、前記ルーバー部は、前記扉に設けられている、という手段を採用する。

また、ラックキャビネットに係る解決手段として、前記流入空気の温度毎に定められた前記羽板の角度を記憶した記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部を参照して前記羽板の角度を変更する、という手段を採用する。

また、ラックキャビネットに搭載された電子機器の冷却方法に係る解決手段として、予め外部と区画された内部空間を構成する筐体部と、該筐体部に設けられ複数の羽板から構成されると共に前記羽板の角度を変更可能なルーバー部とを備えたラックキャビネットを用意し、前記内部空間に複数の電子機器を段状に設け、前記複数の電子機器の各搭載位置における流入空気の温度を測定し、該流入空気の温度が所定の温度よりも高い場合には前記各搭載位置に対応する範囲に属する前記羽板の角度を変更して前記搭載位置における流入空気量を大きくすると共に、前記流入空気の温度が所定の温度よりも低い場合には前記各搭載位置に対応する範囲に属する前記羽板の角度を変更して前記搭載位置における流入空気量を小さくする、という手段を採用する。

本発明によれば、複数の電子機器の各搭載位置における冷却気体の温度に基づいて各搭載位置の気体流入量を変更するので、ラックキャビネット全体で外気吸入量の適正化が図られる。すなわち、電子機器の搭載位置に対応した羽板の角度を変更して、比較的温度条件の良好な電子機器が吸入する外気を抑えると共に、この抑えた分の外気を温度条件が悪い電子機器に充当することにより、電子機器を十分に冷却しながらラックキャビネット全体で必要な吸入気体量を適切なものとする。従って、空調設備が出力する必要風量を軽減させることができ、省エネルギー化することが可能となる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るラックキャビネット１の概略構成図である。このラックキャビネット１は、風量と温度とを調整可能な空調設備を備えるサーバー室に複数設置されたものであって、各ラックキャビネットが複数の情報処理装置を収容している。

図１に示すように、このラックキャビネット１は、筐体本体２とルーバー付扉（扉）３とを備える筐体部４と、情報処理装置（電子機器）１０〜１３に設けられた温度センサ部２０〜２３と、ルーバー制御部（制御部）３０とを備えている。

筐体本体２は、直方体状のものであって、長手方向を鉛直方向に向けてサーバー室の床Ｆに設置されている。この筐体本体２は、前壁部２ｂの大部分に形成されて内部空間Ｓと連通する出入口２ａを有している。
このような筐体本体２は、内部空間Ｓに情報処理装置１０〜１３を段状に搭載している。

ルーバー付扉３は、矩形状の枠部３ａと、この枠部３ａに設けられたルーバー部５とを備えている。このルーバー付扉３は、その長手方向を筐体本体２の長手方向に向けて、筐体本体２の前壁部２ｂにヒンジを介して取り付けられており、筐体本体２の出入口２ａを閉塞・解放することができるようになっている。

ルーバー部５は、上記枠部３ａに複数の羽板５ａが組まれて構成されており、各羽板５ａの長手方向を枠部３ａの短手方向に向けた構成となっている。このルーバー部５は、各羽板５ａが複数のグループに分けられている。具体的には、各情報処理装置１０〜１３の搭載位置に対応したグループ５Ａ〜５Ｄと、それ以外の位置に対応したグループ５Ｅとに分けられている。例えば、ルーバー部５の羽板５ａのうち、情報処理装置１０が鉛直方向において占める範囲に属する羽板５ａがグループ５Ａとして対応付けられている。
各グループ５Ａ〜５Ｄには、それぞれ小型の駆動モータ（不図示）が取り付けられており、各グループ５Ａ〜５Ｄに属する羽板５ａの角度をグループ単位で変更することができるようになっている。この羽板５ａの角度の変更は、後述するルーバー制御部３０によって行われる。

情報処理装置１０〜１３は、冷却ファン１０ａ〜１３ａと、温度センサ部２０〜２３とを備えている。
冷却ファン１０ａ〜１３ａは、ルーバー部５を介して、外部より各情報処理装置１０〜１３の内部に外気を取り込むものである。
温度センサ部２０〜２３は、情報処理装置１０〜１３の各内部に設けられており、冷却ファン１０ａ〜１３ａが取り込んだ外気の温度を検出するものである。この温度センサ部２０〜２３は、それぞれラインＬ０〜Ｌ３を介してルーバー制御部３０に検出信号を供給する。

ルーバー制御部３０は、温度センサ部２０〜２３の検出信号に基づいて、グループ５Ａ〜５Ｅに属する羽板５ａの角度を変更し、ルーバー部５の開閉度を制御するものである。具体的には、各検出信号が示す外気の温度と、この外気の温度に対応付けられた羽板５ａの角度との関係を記憶する記憶部３１を参照し、駆動モータに制御信号を供給して羽板５ａの角度を所定の角度に変更する。
外気の温度と羽板５ａの角度とは、外気の温度が比較的に高い場合には、羽板５ａが水平となるように、外気の温度が比較的に低い場合には、羽板５ａが略鉛直となるように対応付けられ、この中間の各温度に応じて羽板５ａの角度が段階的に対応付けられている。
なお、ルーバー制御方法は、当業者にとってよく知られているため、その詳細な構成は省略する。

このようなラックキャビネット１は、上述したように、風量と温度とを調整可能な空調設備を備えるサーバー室に複数設置されており、空調設備から所定温度以下のエアフローＡが各ラックキャビネット１の前扉に届くように風量が設定されている。

次に、上記ラックキャビネット１の動作を説明する。以下の説明では、グループ５Ａ〜５Ｄの各羽板５ａは、水平方向に向いた状態を初期の設定状態として説明する。
まず、空調設備を稼働させてエアフローＡが全てのラックキャビネット１のルーバー付扉３に到達する。
この状態において、情報処理装置１０〜１３の冷却ファン１０ａ〜１３ａが、ルーバー部５を介して外気を内部空間Ｓに流入させ、情報処理装置１０〜１３の内部に外気を取り込む。

この情報処理装置１０〜１３の内部に取り込んだ外気は、情報処理装置１０〜１３の内部を冷却しながら通過して、情報処理装置１０〜１３から排出される。この際、各情報処理装置１０〜１３を通過した各エアフローＡは、情報処理装置１０〜１３の温度に応じて、その温度が上昇する。なお、情報処理装置１０〜１３から排出された外気は、筐体部４に形成された排出孔にから外部へと排出される。

温度センサ部２０〜２３は、上昇した外気の各温度を検出し、この検出結果に対応する検出信号を、ラインＬ０〜Ｌ３を介して、ルーバー制御部３０に供給する。

この検出信号を受けたルーバー制御部３０は、記憶部３１を参照して各検出信号と対応するグループ５Ａ〜５Ｄの羽板５ａの角度を参照する。そして、この参照結果に基づいて、各グループ５Ａ〜５Ｄにそれぞれ設けられた駆動モータに制御信号を供給し、グループ単位で羽板５ａの角度を変更する。

一般にサーバ室においては、情報処理装置１０〜１３による暖気等により、サーバー室上部における温度がサーバー室下部における温度よりも高くなり易い。つまり、このサーバー室の温度の差により、エアフローＡの温度分布が偏り、同一のラックキャビネット１の外気の温度分布も上部の方が下部よりも高くなり易い。このため、各ラックキャビネット１に搭載された情報処理装置１０〜１３に取り込まれる外気の温度も、情報処理装置１０が最も低く、情報処理装置１０から情報処理装置１３に向けて順次上昇する傾向にある。すなわち、情報処理装置１０，１１，１２，１３の順に、温度の低い外気が取り込まれる傾向があり、この順に温度条件がよくなり易い傾向にある。

例えば、図１に示すように、温度センサ部２０の検出信号が温度センサ部２１〜２３の検出信号よりも高い温度に対応したものである場合には、ルーバー制御部３０は、グループ５Ａに取り付けられた駆動モータに制御信号を供給してグループ５Ａの羽板５ａを下向きとなるように、その角度を変更する。一方、グループ５Ｂ〜５Ｄの検出信号が所定の温度以上を示す温度に対応したものである場合には、グループ５Ｂ〜５Ｄの各羽板５ａを水平の状態にしたままとする。

このように制御することで、必要以上の外気を情報処理装置１０に取り込む必要がなくなり、この余剰のものとなった外気を他の情報処理装置１１〜１３に充当する。すなわち、情報処理装置１０に取り込まれる外気は、比較的に温度が低いものであるため、情報処理装置１１内に取り込まれる外気の量が少ないものであっても、十分に冷却することができる。従って、情報処理装置１１にエアフローＡの風量を必要以上に割り当てる必要がなくなり、この分のエアフローＡがグループ５Ｂ〜５Ｄや下流にある他のラックキャビネット１に到達する。

各ラックキャビネット１に搭載されたルーバー制御部３０は、各ラックキャビネット１にそれぞれ搭載された情報処理装置１０〜１３の温度条件に応じて、グループ５Ａ〜５Ｄの開閉度を変更する。この制御により、空調設備を必要最小限の風量に設定しても、エアフローＡが必要十分なものとなる。

また、例えば、ラックキャビネット１の情報処理装置１１の発熱量が上がった場合には、温度センサ部２１が、情報処理装置１１の内部を流れる外気を介して温度の上昇を検出し、羽板５ａの角度を水平に近いものとし、外気の吸入量を増加させて、冷却効率の適切化を図る。そして、このラックキャビネット１よりもエアフローＡの下流に位置するラックキャビネット１は、エアフローＡの減少を受けて、羽板５ａの角度を変更する。

このようにして、必要最小限の風量で複数のラックキャビネット１に搭載された情報処理装置１０〜１３を適切に冷却する。また、空調設備の温度を変更した場合や、ラックキャビネット１を増設した場合、配置を変更した場合であっても、これに応じて適切な風量が選択されることとなる。

以上説明したように、ラックキャビネット１によれば、情報処理装置１０〜１３の各搭載位置における外気の温度に基づいて各搭載位置の外気の流入量を変更するので、ラックキャビネット１全体で外気吸入量の適正化が図られる。すなわち、ラックキャビネット１に搭載される情報処理装置１０〜１３の位置に対応した羽板５ａの角度を変更して、比較的温度条件の良好な情報処理装置１０が吸入する外気を抑えると共に、この抑えた分の外気を温度条件が悪い情報処理装置１１〜１３に充当することにより、情報処理装置１０を十分に冷却しながらラックキャビネット１全体で必要な吸入外気量を適切なものとする。従って、空調設備が出力する必要風量を軽減させることができ、省エネルギー化することが可能となる。

また、本実施の形態のように、ルーム内に複数のラックキャビネット１を設けた場合には、エアフローＡの上流に位置するラックキャビネット１の外気吸入量を制限することで、エアフローＡの下流に位置するラックキャビネット１に充当することができる。これにより、さらに省エネルギー化を図ることができる。

また、ルーバー付扉３を備えるので、情報処理装置１０〜１３の搬入・搬出を容易にすることができると共に、メンテナンス性を優れたものとすることができる。

また、外気の温度毎に定められた羽板５ａの角度を記憶した記憶部３１を備えるので、羽板５ａの角度を細かく制御して、さらに流入外気量の適正化を測ることができる。

また、ルーバー制御部３０が羽板５ａの角度を、外気の温度が比較的に高い場合には、羽板５ａが水平となるように、温度が比較的に低い場合には、羽板５ａが略鉛直となるように変更し、この中間の各温度に応じて羽板５ａの角度を段階的に変更するので、流入する外気の量の変化量を大きくすることができ、流入外気量の適正化を測ることができる。

また、温度センサ部２０〜２３が、情報処理装置１０〜１３の内部に設けられているので、情報処理装置１０〜１３の温度変化を迅速に検知して、事前に流入空気量を変化させることができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、本実施の形態では、グループ５Ａ〜５Ｄ毎に駆動モータを設けて、各羽板５ａを各グループ単位で制御する構成としたが、羽板５ａを独立して制御する方式としてもよい。

また、上述した実施の形態では、グループ５Ｅに対応する位置に電子機器を設けなかったが、設ける構成としてもよい。

本発明の実施形態に係るラックキャビネット１の概略構成図である。 従来のラックキャビネット１の概略構成図である。

符号の説明

１…ラックキャビネット
２…筐体本体
２ａ…出入口
３…ルーバー付扉（扉）
４…筐体部
５…ルーバー部
５ａ…羽板
Ｓ…内部空間
１０〜１３…情報処理装置（電子機器）
２０〜２３…温度センサ部
３０…ルーバー制御部（制御部）
３１…記憶部

Claims (5)

1. 外部と区画された内部空間が形成された筐体部と、
   該筐体部に設けられ、複数の羽板から構成されると共に前記羽板の角度が変更可能とされて前記外部から前記内部空間に冷却気体を流入させるルーバー部とを備え、
   前記内部空間に複数の電子機器が段状に搭載されるラックキャビネットにおいて、
   前記複数の電子機器の各搭載位置における前記冷却気体の温度を検出する温度センサ部と、
   該温度センサ部から供給された検出信号に基づいて、前記各搭載位置に対応する範囲に属する前記羽板の角度を変更し、前記各搭載位置の気体流入量を変更する制御部と、
   を備えることを特徴とし、
   前記筐体部は、前記内部空間が形成されると共に前記電子機器を出入可能な出入口が形成された筐体本体と、前記出入口を開放・閉塞可能な扉とを備え、
   前記ルーバー部は、前記扉に設けられており、前記扉に沿って並べられた複数の軸を中心としてそれぞれ回動可能であって、外部のエアフローに露出した複数の羽根を有し、該羽根は、前記軸の間の隙間を開く開放位置と、前記隙間を閉じる閉塞位置との間で回動可能とされたことを特徴とするラックキャビネット
2. 前記流入気体の温度毎に定められた前記羽板の角度を記憶した記憶部を備え、
   前記制御部は、前記記憶部を参照して前記羽板の角度を変更することを特徴とする請求項１に記載のラックキャビネット。
3. 前記制御部は、前記羽板の角度を、前記冷却気体の温度が高くなるに従って前記気体流入量が大きくなるように変更すると共に、前記冷却気体の温度が低くなるに従って前記気体流入量が小さくなるように変更することを特徴とする請求項１から２のうちいずれか一項に記載のラックキャビネット。
4. 前記内部空間に電子機器が収容され、
   前記温度センサが、前記電子機器の内部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のラックキャビネット。
5. 予め外部と区画された内部空間を構成する筐体部と、該筐体部に設けられ複数の羽板から構成されると共に前記羽板の角度を変更可能なルーバー部とを備え、前記筐体部は、前記内部空間が形成されると共に前記電子機器を出入可能な出入口が形成された筐体本体と、前記出入口を開放・閉塞可能な扉とを備え、前記ルーバー部は、前記扉に設けられており、前記扉に沿って並べられた複数の軸を中心としてそれぞれ回動可能であって、外部のエアフローに露出した複数の羽根を有し、該羽根は、前記軸の間の隙間を開く開放位置と、前記隙間を閉じる閉塞位置との間で回動可能とされたことを特徴とするラックキャビネットを用意し、
   前記内部空間に複数の電子機器を段状に設け、前記複数の電子機器の各搭載位置における冷却気体の温度を測定し、該冷却気体の温度が所定の温度よりも高い場合には前記各搭載位置に対応する範囲に属する前記羽板の角度を変更して前記搭載位置における流入空気量を大きくすると共に、前記冷却気体の温度が所定の温度よりも低い場合には前記各搭載位置に対応する範囲に属する前記羽板の角度を変更して前記搭載位置における気体流入量を小さくすることを特徴とするラックキャビネットに搭載された電子機器の冷却方法。

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