JP2014122774A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】発熱機器の全体を十分に冷却できる空調システムを提供すること。
【解決手段】空調システム３０は、サーバラック列２０Ａ、２０Ｂを冷却する。サーバラック列２０Ａ、２０Ｂは、二重床の床上に２列に並んで設置され、これら２列に並んだサーバラック列２０Ａ、２０Ｂの間の空間をコールドアイル２１とし、コールドアイル２１の下方および上方から当該コールドアイルに空調空気を供給する。本発明によれば、コールドアイル２１の下方に加えて、コールドアイル２１の上方からもコールドアイル２１に空調空気を供給した。よって、コールドアイル２１の下方からの空調空気の吹出速度を抑えることができるから、サーバラック列２０Ａ、２０Ｂの下部を含む全体を十分に冷却できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調システムに関する。詳しくは、発熱機器を冷却する空調システムに関する。

従来より、発熱機器を冷却する空調システムとして、以下のような構成が知られている。すなわち、発熱機器は、二重床の床上に２列に並んで設置されており、これら２列に並んだ発熱機器の間の空間をコールドアイルとする。二重床のうちコールドアイルおよび発熱機器の下面に面する部分には、空調空気の吹出口が設けられている。二重床の床下空間に空調機により、コールドアイルおよび発熱機器の内部に冷却空気を送ることで、発熱機器を冷却する（特許文献１参照）。

特開２００４−２１１９０９号公報

しかしながら、以上の空調システムでは、床面のみから空調空気を供給するので、床面の吹出口の受け持ち風量が大きくなり、床面の吹出口の吹出速度を大きくする必要があった。そのため、発熱機器の下部を十分に冷却できないおそれがあった。

本発明は、発熱機器の全体を十分に冷却できる空調システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の空調システム（例えば、後述の空調システム３０、３０Ｂ、３０Ｃ）は、発熱機器（例えば、後述のサーバラック列２０Ａ、２０Ｂ）を冷却する空調システムであって、前記発熱機器は、二重床の床上に２列に並んで設置され、前記２列に並んだ発熱機器の間の空間をコールドアイル（例えば、後述のコールドアイル２１）とし、前記コールドアイルの下方および上方から当該コールドアイルに空調空気を供給することを特徴とする。

請求項３に記載の空調システム（例えば、後述の空調システム３０Ａ）は、発熱機器（例えば、後述のサーバラック列２０Ａ、２０Ｂ）を冷却する空調システムであって、前記発熱機器は、二重床の床上に２列に並んで設置され、前記２列に並んだ発熱機器の間の空間をコールドアイル（例えば、後述のコールドアイル２１）とし、前記コールドアイルの下方および当該コールドアイルの長さ方向の端面側から当該コールドアイルに空調空気を供給することを特徴とする。

この発明によれば、コールドアイルの下方に加えて、コールドアイルの上方や側方からもコールドアイルに空調空気を供給した。よって、コールドアイル下方からの空調空気の吹出速度を抑えることができるから、発熱機器の下部を含む全体を十分に冷却できる。

請求項２に記載の空調システムは、前記コールドアイルの上側は、ダクト（例えば、後述のダクト３２Ａ、３２Ｂ）で塞がれており、当該ダクトを通して、前記コールドアイルの上方から当該コールドアイルに空調空気を供給することを特徴とする。

従来では、排熱された暖かい空気がコールドアイルの上側から回り込んでコールドアイルに流入し、空調された冷たい空気と混合して、冷却効率が低下する場合があった。しかしながら、この発明によれば、ダクトでコールドアイルの上側を塞いだので、冷たい空気と暖かい空気とが混合するのを防止して、冷却効率を向上できる。

本発明によれば、コールドアイルの下方に加えて、コールドアイルの上方や側方からもコールドアイルに空調空気を供給した。よって、コールドアイル下方からの空調空気の吹出速度を抑えることができるから、発熱機器の下部を含む全体を十分に冷却できる。

本発明の第１実施形態に係る空調システムが適用されたサーバルームの断面図およびＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る空調システムが適用されたサーバルームの断面図およびＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第３実施形態に係る空調システムが適用されたサーバルームの断面図およびＣ−Ｃ断面図である。 前記実施形態に係るサーバルームの平面図である。 本発明の第４実施形態に係る空調システムが適用されたサーバルームの断面図およびＤ−Ｄ断面図である。 前記実施形態に係るサーバルームの平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る空調システム３０が適用されたサーバルーム１０の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

サーバルーム１０は、仕切壁１１により機器設置エリア１２と空調機設置エリア１３とに仕切られている。この仕切壁１１の上部には、機器設置エリア１２と空調機設置エリア１３とを連通するレタンスリット１１１が形成されている。
機器設置エリア１２は、二重床になっており、床材１４で床下空間１５と床上空間１６とに仕切られている。

機器設置エリア１２には、複数台の発熱機器としてのサーバラックが仕切壁１１の壁面に直交する方向に二列に並んで配置されている。以下、二列のサーバラックの各列をサーバラック列２０Ａ、２０Ｂとする。
サーバラック列２０Ａ、２０Ｂは、二重床の床材１４の上に設置されている。
サーバラック列２０Ａ、２０Ｂの間は、コールドアイル２１となっている。床材１４のうちコールドアイル２１に面する部分は、メッシュ状であり、床吹出口１４１が形成されている。

空調システム３０は、空調機設置エリア１３に設けられた空調機３１と、この空調機３１の上部からコールドアイル２１の上側を覆うように延びる二列のダクト３２Ａ、３２Ｂと、を備える。

ダクト３２Ａ、３２Ｂは、軽量化のためダンボール製であり、サーバラック列２０Ａ、２０Ｂの間に跨って設けられ、仕切壁１１の壁面からこの壁面に直交する方向に延びている。なお、本実施形態では、ダクト３２Ａ、３２Ｂをダンボール製としたが、これに限らず、鉄製など他の材料で製作してもよい。
以下、二列のダクト３２Ａ、３２Ｂうちサーバラック列２０Ａ側のものをダクト３２Ａとし、サーバラック列２０Ｂ側のものをダクト３２Ｂとする。
ダクト３２Ａ、３２Ｂのうちコールドアイル２１に面する部分は、メッシュ状であり、天井吹出口３２１が形成されている。

空調機３１は、仕切壁１１の近傍に設けられる。この空調機３１は、空気中の塵埃を除去するエアフィルタ３１１と、空気を冷却する冷却コイル３１２と、空気を加湿する加湿器３１３と、給気ファン３１４と、給気チャンバ３１５と、を備える。

給気チャンバ３１５の下部には、仕切壁１１を貫通して給気チャンバ３１５から床下空間１５に至る床下吹出ダクト３３が設けられている。
給気チャンバ３１５の上部には、仕切壁１１を貫通して給気チャンバ３１５からダクト３２Ａ、３２Ｂに至る上部吹出ダクト３４および風量調整ダンパ３５が設けられている。

以上の空調システム３０は、コールドアイル２１の下方および上方からコールドアイル２１に空調空気を供給する。
具体的には、空気の流れは図１に示すようになる。なお、図１中、白抜き矢印は、暖かい空気であり、斜線が施された矢印は、空調された冷たい空気である。
空調機３１の給気ファン３１４を駆動することにより、空調機設置エリア１３内の暖かい空気が空調機３１に吸い込まれて、エアフィルタ３１１、冷却コイル３１２、加湿器３１３と、給気ファン３１４と、給気チャンバ３１５の順に通過し、冷却される。

給気チャンバ３１５の空調空気は、床下空間１５および床吹出口１４１を通って、コールドアイル２１の下方からコールドアイル２１に供給されるとともに、ダクト３２Ａ、３２Ｂおよび天井吹出口３２１を通ってコールドアイル２１の上方からコールドアイル２１に供給される。

コールドアイル２１に供給された空調空気は、コールドアイル２１の両側のサーバラック列２０Ａ、２０Ｂを通過して、これらサーバラック列２０Ａ、２０Ｂの熱を奪って暖められ、暖かい空気となってサーバラック列２０Ａ、２０Ｂの外側に排出される。
このサーバラック列２０Ａ、２０Ｂの外側の暖かい空気は、仕切壁１１のレタンスリット１１１を通って空調機設置エリア１３に吸い込まれ、空調機３１により再び空調される。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）コールドアイル２１の下方に加えて、コールドアイル２１の上方からもコールドアイル２１に空調空気を供給したので、コールドアイル２１の下方からの空調空気の吹出速度を抑えることができるから、発熱機器の下部を含む全体を十分に冷却できる。

（２）ダクト３２Ａ、３２Ｂでコールドアイル２１を塞いだので、冷たい空気と暖かい空気とが混合するのを防止して、冷却効率を向上できる。

（３）風量調整ダンパ３５で風量を調整することにより、コールドアイル２１の下方からの空気の供給量とコールドアイル２１の上方からの空気の供給量とのバランスを容易にとることができる。

〔第２実施形態〕
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る空調システム３０Ａが適用されたサーバルーム１０Ａの断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態では、ダクト３２Ａ、３２Ｂ、上部吹出ダクト３４、および風量調整ダンパ３５が設けられておらず、壁吹出口３６が設けられている点が、第１実施形態と異なる。

すなわち、給気チャンバ３１５の中央部分には、仕切壁１１を貫通して給気チャンバ３１５からコールドアイル２１の長さ方向の端面側に至る壁吹出口３６が設けられている。

以上の空調システム３０Ａによれば、コールドアイル２１の下方および長さ方向の端面側からコールドアイル２１に空調空気を供給する。
具体的には、給気チャンバ３１５の空調空気は、床下空間１５および床吹出口１４１を通って、コールドアイル２１の下方からコールドアイル２１に供給されるとともに、壁吹出口３６を通ってコールドアイル２１の側方からコールドアイル２１に供給される。

本実施形態によれば、上述の（１）と同様の効果がある。

〔第３実施形態〕
図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る空調システム３０Ｂが適用されたサーバルーム１０Ｂの断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図４は、サーバルーム１０Ｂの平面図である。
本実施形態では、上部吹出ダクト３４および風量調整ダンパ３５が設けられておらず、２台の増強空調機３７Ａ、３７Ｂが設けられている点が、第１実施形態と異なる。

すなわち、サーバラック列２０Ａの仕切壁１１寄りの位置には、増強空調機３７Ａが設けられ、この増強空調機３７Ａは、ダクト３２Ａに接続されている。
また、サーバラック列２０Ｂの仕切壁１１寄りの位置には、増強空調機３７Ｂが設けられ、この増強空調機３７Ｂは、ダクト３２Ｂに接続されている。

これにより、第１実施形態と異なり、ダクト３２Ａ、３２Ｂに空調空気を供給するのは、空調機３１ではなく増強空調機３７Ａ、３７Ｂとなっており、空調機３１は、床下空間１５のみに空調空気を供給する。

本実施形態によれば、上述の（１）〜（３）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（４）増強空調機３７Ａ、３７Ｂのみでダクト３２Ａ、３２Ｂに空調空気を供給し、空調機３１のみで床下空間１５に空調空気を供給した。よって、サーバラック列２０Ａ、２０Ｂの発熱量が上述の第１実施形態あるいは第２実施形態に比べて大きい場合でも、空調機３１と増強空調機３７Ａ、３７Ｂとでサーバラック列２０Ａ、２０Ｂを十分に冷却できる。

〔第４実施形態〕
図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る空調システム３０Ｃが適用されたサーバルーム１０Ｃの断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図６は、サーバルーム１０Ｃの平面図である。
本実施形態では、さらに２台の増強空調機３７Ｃ、３７Ｄが設けられている点が、第３実施形態と異なる。

すなわち、サーバラック列２０Ａの途中には、増強空調機３７Ｃが設けられ、この増強空調機３７Ｃは、ダクト３２Ａに接続されている。
また、サーバラック列２０Ｂの途中には、増強空調機３７Ｄが設けられ、この増強空調機３７Ｄは、ダクト３２Ｂに接続されている。

これにより、第３実施形態と異なり、増強空調機３７Ａ、３７Ｂに加えて、増強空調機３７Ｃ、３７Ｄも、ダクト３２Ａ、３２Ｂに空調空気を供給する。

本実施形態によれば、上述の（１）〜（４）との効果に加えて、以下のような効果がある。
（４）増強空調機３７Ａ、３７Ｂに加えて増強空調機３７Ｃ、３７Ｄもダクト３２Ａ、３２Ｂに空調空気を供給した。よって、サーバラック列２０Ａ、２０Ｂの発熱量が上述の第１実施形態あるいは第２実施形態に比べてかなり大きい場合でも、空調機３１と増強空調機３７Ａ〜３７Ｄとでサーバラック列２０Ａ、２０Ｂを十分に冷却できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
サーバラック列２０Ａとサーバラック列２０Ｂとの間隔や、天井吹出口３２１、壁吹出口３６、および床吹出口１４１の面積は、各吹出口３２１、３６、１４１からの吹出速度が適正になるように、サーバラック列２０Ａ、２０Ｂの発熱量に応じて適宜設定されてよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…サーバルーム
１１…仕切壁
１２…機器設置エリア
１３…空調機設置エリア
１４…床材
１５…床下空間
１６…床上空間
２０Ａ、２０Ｂ…サーバラック列（発熱機器）
２１…コールドアイル
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ…空調システム
３１…空調機
３２Ａ、３２Ｂ…ダクト
３３…床下吹出ダクト
３４…上部吹出ダクト
３５…風量調整ダンパ
３６…壁吹出口
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄ…増強空調機
１１１…レタンスリット
１４１…床吹出口
３１１…エアフィルタ
３１２…冷却コイル
３１３…加湿器
３１４…給気ファン
３１５…給気チャンバ
３２１…天井吹出口

Claims (3)

1. 発熱機器を冷却する空調システムであって、
   前記発熱機器は、二重床の床上に２列に並んで設置され、
   前記２列に並んだ発熱機器の間の空間をコールドアイルとし、
   前記コールドアイルの下方および上方から当該コールドアイルに空調空気を供給することを特徴とする空調システム。
2. 前記コールドアイルの上側は、ダクトで塞がれており、
   当該ダクトを通して、前記コールドアイルの上方から当該コールドアイルに空調空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 発熱機器を冷却する空調システムであって、
   前記発熱機器は、二重床の床上に２列に並んで設置され、
   前記２列に並んだ発熱機器の間の空間をコールドアイルとし、
   前記コールドアイルの下方および当該コールドアイルの長さ方向の端面側から当該コールドアイルに空調空気を供給することを特徴とする空調システム。

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