JP2012089554A - 発熱機器用のラック空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来のラック空調システムにおいて、床吹出空調方式を用いたものでは、末端部の温度が高くなるという温度分布の悪化が発生し易く、またラック型空調機を用いる方式では、サーバー等の設置台数が少なくなってしまうということや、高コストであるというような課題がある。
【解決手段】本発明では、このような課題を解決するために、部屋１の二重床３上に発熱機器を収容する複数のラック列２を間隔を置いて配置して、ホットアイル４ｈとコールドアイル４ｃを交互に構成し、ラック列の上方には、ダクト５を介して空調機７と接続したノズル８と、ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気との混合気を、コールドアイルにおいて下方に案内する案内手段９を設け、二重床には連通口１２を設けて、部屋からのレタン空気を二重床内空間１３を経て空調機に還流させる構成としたラック空調システムを提案している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばサーバー・ルームやデータセンターのように、多数の発熱機器を収容したラックを冷却するためのラック空調システムに関する。

サーバールームやデータセンターにおいては、サーバーラック等に実装した多数のサーバーを安定に稼動するために、発熱機器であるサーバーを効率的に確実に冷却することが必要である。

このようなデータセンターの従来のラック空調方式は、ラック列を二重床上に設置し、床下吹出し空調機からの空調空気を、床下空間空間を経てサーバーラック内に供給してサーバーの冷却を行う床吹出空調方式によるか、又はラック列に隣接してラック型空調機を設置して、これにより冷却を行う方式が一般的である。尚、後者のラック型空調機は床置型とラック上部設置型とがある。

ここで、床吹出空調の場合には、隣接のラック列間に、ラックへの空気吸込側のコールドアイル、ラックからの空気排出側のホットアイルと称される各空間が構成される配置とすることにより、空調効率を高める工夫がなされていた。

そして、このような配置による効果を、より確実なものにするために、コールドアイル側に排出された空気がホットアイル側に回り込んで空調空気と混合されるのを防止するためにコールドアイル又はホットアイルをキャッピングする等の方策が考えられている。

例えば特許文献１では、コールドアイル側に排出された空気がホットアイル側に回り込んで空調空気と混合されるのを防止するために、コールドアイル又はホットアイルの上部を屋根状のキャッピングで覆った構成としている。

特開２００５−２６０１４８号公報

しかしながら、以上に示すような従来のラック空調システムでは、次のような問題点があった。
１．床吹出空調方式では、床吹出給気の温度が二重床内を流れるにつれて上昇し、末端部の温度が高くなるという温度分布の悪化が発生し易い。
２．床置型のラック型空調機を用いる方式では、ラック型空調機のためにサーバー等の、本来、有効に設置すべき機器自体を収容するためのスペースが小さくなり、部屋当たりのサーバー等の設置台数が少なくなってしまう。
３．上部設置型のラック型空調機を用いる方式では、ファンや熱交換器が必要であると共に、必要な電源の設置やメンテナンス等が面倒であり、またラック型空調機を上部に支持するための機構が大掛かりになる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、以上のような問題点を解決することにある。

上述した課題を解決するために、まず、本発明では、部屋の二重床上に発熱機器を収容する複数のラック列を間隔を置いて配置して、ホットアイルとコールドアイルを交互に構成し、ラック列の上方には、ダクトを介して空調機と接続して低温空調空気を高速で噴出するノズルを配置すると共に、ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気との混合気を、風向をそろえて、コールドアイルにおいて下方に案内する案内手段を配置し、二重床には連通口を設けて、部屋からのレタン空気を二重床内空間を経て空調機に還流させる構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。

そして本発明では、上記の構成において、ノズルは低温空調空気を横方向に高速で噴出して、周囲の高温空気を誘引する構成とし、風向をそろえる案内手段を、その噴出側のコールドアイルの上方に設けた発熱機器用のラック空調システムを提案する。

また本発明では、以上の構成において、ラック列の上方には、天井側空間が高い場合に周囲空気を有効に誘引するための案内用キャッピングを複数のラック列に渡って設置した発熱機器用のラック空調システムを提案する。

また本発明では、部屋の二重床上に発熱機器を収容する複数のラック列を間隔を置いて配置して、ホットアイルとコールドアイルを交互に構成し、コールドアイルにキャッピングを行うと共に、二重床には、ホットアイルとコールドアイルに夫々対応して連通口を設け、二重床内空間には、ダクトを介して空調機と接続して低温空調空気を高速で噴出するノズルを配置すると共に、ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気との混合気を、風向をそろえて、コールドアイルにおいて、二重床に設けた連通口を経て上方に案内する案内手段を設け、部屋からのレタン空気を部屋の天井側空間を経て空調機に還流させる構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。

そして本発明では、上記の構成において、ノズルは低温空調空気を横方向に高速で噴出する構成とし、風向をそろえる案内手段は、ホットアイルに対応する連通口からコールドアイルに対応する連通口に至るダクトとして構成した発熱機器用のラック空調システムを提案する。

また本発明では、上記の構成において、ノズルはコールドアイルの連通口に向かって下方から低温空調空気を噴出して周囲空気を誘引する構成として案内手段を兼用する構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。

更に本発明では、以上のいずれかの構成において、ノズルには風量調整ダンパーを設けた発熱機器用のラック空調システムを提案する。

また本発明では、以上のいずれかの構成において、ノズルは、多数の小型ノズルを夫々間隔を置いてダクトから列設した構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。

本発明のラック空調システムにおいて、空調機からダクトを介して供給される低温空調空気をノズルから高速で噴出すると、その噴出エネルギーにより多量の高温の周囲空気が誘引されて、これらが混合し、高温の周囲空気が冷却され、一般的冷風としてコールドアイルに供給される。このように本発明では、低温空調空気を高速で噴出して、多量の周囲空気を誘引し、混合状態でコールドアイルに供給するものであるので、噴出させる低温空調空気は少量で良い。ノズルは、多数の小型ノズルを夫々間隔を置いてダクトから列設した構成とすることにより、周囲空気を誘引し易くなり、多量の周囲空気を効果的に混合することができる。

こうして空調機からの少量の低温空調空気と、多量の周囲空気が混合されてコールドアイルからラック列を流れ、サーバー等の発熱機器を冷却した後、ホットアイル側に至る。

ホットアイル側に至った空気の一部は、再び、ノズルから噴出される低温空調空気に誘引されて同様な循環に供され、また残りの空気はレタン空気として空調機に還流する。

本発明では、このように、各ラック列毎にラック型空調機を設けるのではなく、ダクトを介して空調機と接続したノズルにより、各ラック列で、少量の低温空調空気により個々にそれらに発生する熱を処理することができるため、次のような効果が得られる。

１．空調機からの低温空調空気はラック列までダクトにより供給するので、離れた末端側のラック列まで所定温度の低温空調空気を確実に供給することができる。
２．各ノズルからは少量の低温空調空気を噴出すれば良いので、搬送動力を削減することができる。
３．ノズルには吹出ファンが不要であり、従って従来のような個々の吹出ファンが不要となる。
４．ノズルは、必要に応じてゾーニングし、各ゾーンのラック列の負荷に応じて風量調整ダンパーにより風量調整を行うことにより、空調機からの送風量を削減した最適化を行うことができる。
５．空調機としては、セントラル方式での高効率熱源を採用して省エネルギー運転を行うことができ、また送風用ダクトを小さくすることができるので、ラック型空調機を必要としないことと含めて、ローコスト化が可能となる。

図１は本発明に係るラック空調システムの第１の実施の形態を示す模式的断面図である。 図２は本発明に係るラック空調システムの第２の実施の形態を示す模式的断面図である。 図３は本発明に係るラック空調システムの第３の実施の形態を示す模式的断面図である。 図４は本発明に係るラック空調システムに用いるノズルの実施の形態を示す模式的断面図である。 図５は本発明に係るラック空調システムに用いるノズルの実施の形態を示す模式的斜視図である。

次に本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して説明する。尚、夫々の図において対応する構成要素には同一の符号を付している。
まず図１は本発明のラック空調システムの第１の実施の形態を示すものである。
図において、符号１はラック列２を設置する部屋であり、この部屋１には、その二重床３上に複数のラック列２を間隔を置いて配置しており、それらの間の空間４をホットアイル４ｈとコールドアイル４ｃとして交互に構成している。

そして、ラック列２の上方には、ダクト５を介して空調機室６の空調機７と接続したノズル８を設置している。このノズル８は空調機７からの低温空調空気を横方向に高速で噴出し、これによって多量の周囲空気を誘引するように構成しており、ノズル８は、周囲空気を誘引し易くするために、図５に示すように、多数の小型ノズル８ｓを、間隔を置いてダクト５から列設した構成としている。そしてノズル８からの低温空調空気の噴出方向で、コールドアイル４ｃの上方には、噴出された低温空調空気と、誘引された多量の周囲空気の混合気を下方に案内する三角形状の断面を有する案内部材９を設けている。案内部材９は、この他、フード状、ダクト状に構成することもできる。図に示されるように、この実施の形態では、一つのコールドアイル４ｃに対応して、両側のラック列２にノズル８を設けて、共通の案内部材９の左右面の夫々により、コールドアイル４ｃの下方に混合気を案内する構成としている。

またラック列２、そしてノズル８よりも上方には、有効に誘引効果が上がるように案内用キャッピング１０を設けており、この案内用キャッピング１０は例えば段ボールによりフード状に構成して設置することができる。この案内用キャッピング１０は、天井側空間が高い場合に設置するもので、例えば図２に示すように、天井１１が低い場合には設ける必要がない。

図に示すように、二重床３には連通口１２を設けており、部屋１からのレタン空気を二重床内空間１３を経て空調機室６の空調機７に還流させる構成としている。

ここで図４は本発明のラック空調システムに用いるノズル８の実施の形態を示すもので、空調機からノズル８に至るダクト５には断熱材１４を被覆しており、またノズルには流量調整用ダンパー１５を設けている。この流量調整用ダンパー１５は遠隔操作可能な構成であり、図示を省略している制御手段により、上述したように、ラック列２の負荷に応じて噴出する低温空調空気の量を調整するようにすることができる。

以上の構成において、空調機７からダクト５を介して供給される低温空調空気をノズル８から横方向に噴出すると、その噴出エネルギーにより多量の周囲空気、即ち、ホットアイル４ｈ側の高温空気を含めた周囲空気が誘引され、低温空調空気と混合して、高温の周囲空気が冷却され、一般的冷風としてコールドアイル４ｃに供給される。

即ち、低温空調空気と周囲空気の混合気は、案内部材９により向きを下方に変えて流れ、一般的冷風としてコールドアイル４ｃに良好に供給される。

こうして空調機７からの低温空調空気と、ホットアイル４ｈを含めた周囲の多量の高温の周囲空気の混合気がコールドアイル４ｃからラック列２を流れ、サーバー等の発熱機器を冷却した後、ホットアイル４ｈ側に至る。

ホットアイル４ｈ側に至った空気の一部は、上述したようにノズル８から噴出される低温空調空気に誘引されて同様な循環に供され、また残りの空気はレタン空気として、連通口１２から二重床内空間１３に入り、この二重床内空間１３を経て空調機室６の空調機７に還流する。還流したレタン空気は、空調機７の冷水コイル１６により冷却されて、再びダクト５を介してノズル８に供給される。

本発明では、低温空調空気を高速で噴出し、多量の周囲空気を誘引して、混合気を
一般的冷風としてコールドアイルに供給するものであるので、噴出させる低温空調空気は少量で良く、従って全体の搬送動力の削減につながる。

次に図２は本発明のラック空調システムの第２の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述したように天井１１が十分に低いため、第１の実施の形態のように案内用キャッピング１０を設けていない。その他の構成要素は、第１の実施の形態と同様であり、その動作も自明であるので、重複する説明は省略する。

次に図３は本発明のラック空調システムの第３の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、ノズル８及びダクト５は二重床内空間１３に設けており、二重床３には、ホットアイル４ｈとコールドアイル４ｃに夫々対応して連通口１７ｈ、１７ｃを設けている。またコールドアイル４ｃの上部にはキャッピング１８を設けている。尚、第３の実施の形態において、第１、第２の実施の形態に相当する要素には、同一の符号を付している。

この実施の形態では、ノズル８から高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気を、風向をそろえてコールドアイル４ｃにおいて、二重床３に設けた連通口１７ｃを経て上方に案内する案内手段１９を設けている。

まず図３中の平行一点鎖線で示した省略部分よりも右側の案内手段１９は、ホットアイル４ｈに対応する連通口１７ｈから、コールドアイル４ｃに対応する連通口１７ｃに至るダクト２０として構成している。このダクト２０は、例えば段ボールダクトとして構成することができる。一方、省略部分よりも左側においては、ノズル８を、コールドアイル４ｃの連通口１７ｃに向かって下方から低温空調空気を噴出して周囲空気を誘引する構成として案内手段１９を兼用する構成としている。

以上の構成において、空調機７からダクト５を介して供給される低温空調空気をノズル８から噴出すると、その噴出エネルギーにより多量の周囲空気が誘引され、これにより、ホットアイル４ｈの高温空気が連通口１７ｈを介して誘引されて二重床内空間１３に流入し、低温空調空気と混合されて、連通口１７ｃからコールドアイル４ｃに良好に供給される。

ここで、コールドアイル４ｃは、キャッピング１８を設けているため、コールドアイル４ｃに流入した低温空調空気と周囲空気の混合気は、コールドアイル４ｃからラック列２を流れ、サーバー等の発熱機器を冷却した後、ホットアイル４ｈ側に至る。

ホットアイル４ｈ側に至った空気の一部は、上述したようにノズル８から噴出される低温空調空気に誘引されて同様な循環に供され、また残りの空気はレタン空気として、天井側空間を経て空調機室６の空調機７に還流する。そして還流したレタン空気は、空調機７の冷水コイル１６により冷却されて、再びダクト５を介してノズル８に供給される。

１ 部屋
２ ラック列
３ 二重床
４ 空間
４ｈ ホットアイル
４ｃ コールドアイル
５ ダクト
６ 空調機室
７ 空調機
８ ノズル
８ｓ 小型ノズル
９ 案内部材
１０ 案内用キャッピング
１１ 天井
１２ 連通口
１３ 二重床内空間
１４ 断熱材
１５ 流量調整用ダンパー
１６ 冷水コイル
１７ｈ，１７ｃ 連通口
１８ キャッピング
１９ 案内手段
２０ ダクト

Claims (8)

1. 部屋の二重床上に発熱機器を収容する複数のラック列を間隔を置いて配置して、ホットアイルとコールドアイルを交互に構成し、ラック列の上方には、ダクトを介して空調機と接続して低温空調空気を高速で噴出するノズルを配置すると共に、ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気との混合気を、風向をそろえて、コールドアイルにおいて下方に案内する案内手段を配置し、二重床には連通口を設けて、部屋からのレタン空気を二重床内空間を経て空調機に還流させる構成としたことを特徴とする発熱機器用のラック空調システム。
2. ノズルは低温空調空気を横方向に高速で噴出して、周囲空気を誘引する構成とし、風向をそろえる案内手段を、その噴出側のコールドアイルの上方に設けたことを特徴とする請求項１に記載の発熱機器用のラック空調システム。
3. ラック列の上方には、天井側空間が高い場合に周囲空気を有効に誘引するための案内用キャッピングを複数のラック列に渡って設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱機器用のラック空調システム。
4. 部屋の二重床上に発熱機器を収容する複数のラック列を間隔を置いて配置して、ホットアイルとコールドアイルを交互に構成し、コールドアイルにキャッピングを行うと共に、二重床には、ホットアイルとコールドアイルに夫々対応して連通口を設け、二重床内空間には、ダクトを介して空調機と接続して低温空調空気を高速で噴出するノズルを配置すると共に、ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気との混合気を、風向をそろえて、コールドアイルにおいて、二重床に設けた連通口を経て上方に案内する案内手段を設け、部屋からのレタン空気を部屋の天井側空間を経て空調機に還流させる構成としたことを特徴とする発熱機器用のラック空調システム。
5. ノズルは低温空調空気を横方向に高速で噴出する構成とし、風向をそろえる案内手段は、ホットアイルに対応する連通口からコールドアイルに対応する連通口に至るダクトとして構成したことを特徴とする請求項４に記載の発熱機器用のラック空調システム。
6. ノズルはコールドアイルの連通口に向かって下方から低温空調空気を噴出して周囲空気を誘引する構成として案内手段を兼用する構成としたことを特徴とする請求項５に記載の発熱機器用のラック空調システム。
7. ノズルには風量調整ダンパーを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱機器用のラック空調システム。
8. ノズルは、多数の小型ノズルを夫々間隔を置いてダクトから列設した構成としたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発熱機器用のラック空調システム。

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