JP2015069603A - 吸気冷却システムおよび吸気冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データセンターの冷却における省エネルギ化を図ることを課題とする。
【解決手段】吸気冷却システムは、情報処理装置が吸気する空気が集められた第１の領域に前記第１の領域の外部から空気を取り込む外気取込部と、少なくとも前記外気取込部から取り込まれた外気の一部を冷却して冷気を排出する冷却部と、前記冷却部によって冷却され、前記冷却部から排出された冷気と、前記外気取込部から取り込まれ、前記冷却部で冷却されない外気とを合流させて前記第１の領域に供給する出力部と、を備える。冷却部から出力される空気とともに、外気の一部を情報処理装置の吸気として供給することにより、外気活用と風量適正調整による省エネルギ化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気冷却システムおよび吸気冷却方法に関する。

昨今、複数の情報処理装置を配備したデータセンターの効率的な冷却が求めら、種々の省エネルギ対策が検討されている。省エネルギ対策として有効と考えられているのが、冷却された風量をできるだけ少量に調整することと、外気の活用である。風量をできるだけ少量に調整することで、ファンの駆動エネルギを低減することができる。また、例えば、いわゆるホットアイル領域の温度よりも外気温度の方が低い場合に積極的に外気を取り込むようにすれば、省エネルギの一助となる。データセンサーを冷却する主要な方式として、Air Handling Unit（ＡＨＵ）方式と、Packaged Air Conditioner（ＰＡＣ）方式が知られている。ＡＨＵ方式は、物件ごとに設備設計の段階で種々の機器を組み合わせて構築することができ、利用用途に応じた仕様にすることができる。すなわち、選択する機器により、風量を必要最小量に調整することや、外気の活用にも容易に対応することができる。このようなＡＨＵ方式が適用可能であると考えられる技術として、例えば、特許文献１が知られている。一方、ＰＡＣ方式は、空調冷却機能がひと通りパッケージされた冷却装置を用いることから、標準化し易く、量産向きであり、ＡＨＵ方式と比較して取り扱いも容易である。最近では、データセンサーの需要予測が難しく、当初より初期投資の大きな重厚大規模なセンターを構築するよりも、需要に応じて対応可能なコンパクトで安価なセンターが望まれる傾向にある。このような需要に対しては、ＰＡＣ方式が対応し易い。

特開２０１３−１０４６３９号公報

しかしながら、ＰＡＣ方式における風量はＰＡＣの装置毎に固定とされており、風量調整という要請に対応し難い。また、ＰＡＣ方式を採用した場合、一般的には、情報処理装置の排気をＰＡＣが吸気して冷却し、冷却した空気を情報処理装置の吸気側に供給する構成が採られ、外気の活用がなされない。ここで、ＰＡＣ方式を採用しつつ外気を活用しようとすると、例えば、外気を導入する装置を別途準備してＰＡＣと切り替えることが考えられるが、ＰＡＣ方式に切り替えられている運用時には依然として風量調整の要請に対応しがたいことには変わりない。以上のように、従来のＰＡＣ方式による冷却では、省エネルギの面で効率化がなされないおそれがある。

１つの側面では、本明細書開示の吸気冷却システムおよび吸気冷却方法は、データセンターの冷却における省エネルギ化を図ることを課題とする。なお、上記課題に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の課題の1つとして位置付けることができる。

本明細書開示の吸気冷却システムは、情報処理装置が吸気する空気が集められた第１の領域に前記第１の領域の外部から空気を取り込む外気取込部と、少なくとも前記外気取込部から取り込まれた外気の一部を冷却して冷気を排出する冷却部と、前記冷却部によって冷却され、前記冷却部から排出された冷気と、前記外気取込部から取り込まれ、前記冷却部で冷却されない外気とを合流させて前記第１の領域に供給する出力部と、を備える。

冷却部で生成された冷気とともに外気の一部を第１の領域に供給することで冷却部から出力される空気の風量不足を補い冷却性能の低下を抑制することができる。

また、本明細書開示の吸気冷却方法は、情報処理装置が吸気する空気が集められた第１の領域に前記第１の領域の外部から空気を取り込む第１の工程と、少なくとも前記第１の工程で前記第１の領域の外部から取り込まれた空気の一部を冷却して冷気を生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成された前記冷気と、前記第１の工程で前記第１の領域の外部から取り込まれた外気の一部と、を合流させて前記第１の領域に供給する第３の工程と、を含む。

冷気とともに外気の一部を第１の領域に供給することで冷気の風量不足を補い冷却性能の定価を抑制することができる。

本明細書開示の冷却装置によれば、データセンターの冷却における省エネルギ化を図ることができる。

図１は実施形態の吸気冷却システムを組み込んだサーバルームを模式的に示す説明図である。 図２は実施形態の吸気冷却システムに含まれるパッケージエアコン、外気冷却ユニット、外気分流チャンバ及び混合チャンバを示す説明図である。 図３は実施形態の吸気冷却システムに含まれる制御部のブロック図である。 図４は実施形態の吸気冷却システムが動作する際に参照されるマップの一例である。 図５はパッケージエアコンの作動期間の一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。

（実施形態）
図１は実施形態の吸気冷却システム１を組み込んだサーバルーム３を模式的に示す説明図である。図２は実施形態の吸気冷却システム１に含まれるパッケージエアコン（ＰＡＣ）４、外気冷却ユニット５、外気分流チャンバ１１及び混合チャンバ１４を示す説明図である。図３は実施形態の吸気冷却システム１に含まれる制御部５０のブロック図である。まず、図１を参照すると、本実施形態の冷却システム１は、サーバルーム２に組み込まれている。本実施形態の吸気冷却システム１は、情報処理装置の一例であるサーバ３を冷却する吸気を冷却する。すなわち、本実施形態における吸気冷却システムは、サーバ３の吸気の冷却における外気活用と、風量適正調整による省エネルギ化を図るべく構成されている。サーバルーム２は、コールドアイル領域２ａと、ホットアイル領域２ｂと、天井チャンバ２ｃを含む。コールドアイル領域２ａとホットアイル領域２ｂとは、隣接して設けられており、サーバ３は、コールドアイル領域２ａとホットアイル領域２ｂとの間に配置されている。コールドアイル領域２ａは、第１の領域に相当し、ホットアイル領域は、第２の領域に相当する。サーバ３は、吸気側となる前面側がコールドアイル領域２ａに位置するように配置されている。天井チャンバ２ｃは、サーバ３が排出した空気が集められるホットアイル領域２ｂと連通しており、ホットアイル領域２ｂ内の空気を、熱気Ｏ２として、再度コールドアイル領域２ａに戻す。また、天井チャンバ２ｃには、サーバルーム２内の空気を外部へ排出する内気排出部１５が設けられている。なお、コールドアイル領域２ａとホットアイル領域２ｂとの分離の態様、サーバ３の配置等は、適宜変更することができ、従来公知の配置を採用することができる。また、ホットアイル領域２ｂ内の空気を再度コールドアイル領域に戻すための経路も天井チャンバ２ｃに限定されるものではなく、他の形式の経路を設けてもよい。

コールドアイル領域２ａは、外気を導入することができる導入口２ａ１を備える。コールドアイル領域２ａには、サーバ３が吸気する空気が集められる。このコールドアイル領域２ａには、外部から空気が取り込まれる。この外部からの空気には、サーバルーム２の外から取り込まれる外気Ｏ１や、天井チャンバ２ｃを通じて取り込まれる熱気Ｏ２が含まれる。導入口２ａ１からは、外気Ｏ１が取り込まれる。導入口２ａ１には、外気取込部の機能を発揮する外気冷却ユニット５が設置される。外気冷却ユニット５については、後に詳述する。

コールドアイル領域２ａ内には、冷却部に相当するパッケージエアコン（ＰＡＣ）４が設置されている。ここで、ＰＡＣ４の空気の導入部４ａと排出部４ｂはいずれもコールドアイル領域２ａ内に配置されている。ＰＡＣ４は、少なくとも外気取込部の機能を発揮する外気冷却ユニット５から取り込まれた外気Ｏ１の一部を冷却して冷気Ｐ２を排出する。ＰＡＣ４によって冷却され、排出された冷気Ｐ２は、出力部として機能する混合チャンバ１４内で外気冷却ユニット４から取り込まれた外気Ｏ１の一部と合流し、その混合気Ｄ３がコールドアイル領域２ａに供給される。

ここで、ＰＡＣ４、外気冷却ユニット５及び混合チャンバ１４につき、図１、図２を参照しつつ、それぞれ、詳細に説明する。まず、ＰＡＣ４は、冷却機能一式がパッケージングされ、高効率の冷却をすることができる。排出部４ｂから排出される冷気Ｐ２の温度をセンサで監視し、導入部４ａから吸い込まれる吸込空気Ｐ１の温度の変動に対しコンプレッサーのインバータ制御で冷却能力を調整する。このようにＰＡＣ４は、目標とする温度の冷気を排出することができるが、その一方で、所定の風量を出力することができるのみである。ＰＡＣ４は、後に詳述する外気冷却ユニット５から取り込まれた外気Ｏ１の一部である第１分流Ｄ１とともに、後に詳述する混合チャンバ１４によってコールドアイル領域２ａに出力された空気を吸込空気Ｐ１とすることができる。本実施形態では、２基のＰＡＣ４が装備されている。

外気冷却ユニット５は、チャンバ構造であり、第１導入部５ａ１、第２導入部５ａ２及び排出部５ｂを備える。第１導入部５ａ１は、コールドアイル領域２ａに外気を導入する導入口２ａ１と一致させて設けられている。第１導入部５ａ１には、第１吸気量調整ダンパ６が設置されている。第２導入部５ａ２は、熱気Ｏ２を取り込むように天井チャンバ２ｃと接続されている。これにより、外気冷却ユニット５は、天井チャンバ２ｃ及び第２導入部５ａ２を通じてホットアイル領域２ｂ内の空気を取り込むことができる。第２導入部５ａ２には、第２吸気量調整ダンパ７が設置されている。外気冷却ユニット５は、第１吸気量調整ダンパ６の開度と、第２吸気量調整ダンパ７の開度を調整することで、外気Ｏ１と熱気Ｏ２との導入割合を調整することができる。外気冷却ユニット５は、内部に供給ファン８を備える。供給ファン８の上流側には防塵フィルタ９が設置されている。供給ファン８の下流側には、気化式の加湿ユニット１０が設置されている。外気冷却ユニット５は、排出部５ｂから冷却外気Ｏ３を排出する。本実施形態では、２基の外気冷却ユニット５が装備されている。

外気分流チャンバ１１は、導入部１１ａと、第１排出部１１ｂ１及び第２排出部１１ｂ２を備える。導入部１１ａは、外気冷却ユニット５が備える排出部５ｂと接続されており、外気分流チャンバ１１内には、導入部１１ａから冷却外気Ｏ３が導入される。第１排出部１１ｂ１は、冷却外気Ｏ３の一部となる第１分流Ｄ１を直接コールドアイル領域２ａへ放出する。第１排出部１１ｂ１には、出力調整ダンパ１２が設置されており、出力調整ダンパ１２の開度により、コールドアイル領域２ａへ放出される冷却外気Ｏ３の割合、すなわち、第１分流Ｄ１の量が調整される。第２排出部１１ｂ２からは、残りの冷却外気Ｏ３である第２分流Ｄ２が、後述する混合チャンバ１４へ送られる。すなわち、外気分流チャンバ１１は、冷却外気Ｏ３を２方向に分流する。なお、図１に示された第１排出部１１ｂ１の位置は、説明の都合上、実際とは異なる位置に描かれている。

混合チャンバ１４は、上述のように出力部として機能するものであり、第１導入部１４ａ１、第２導入部１４ａ２及び排出部１４ｂを備える。第１導入部１４ａ１は、ＰＡＣ４の排出部４ｂと接続されている。混合チャンバ１４内には、第１導入部１４ａ１を通じて、ＰＡＣ４によって冷却され、排出された冷気Ｐ２が導入される。第２導入部１４ａ２は、外気分流チャンバ１１が備える第２排出部１１ｂと接続されている。第２導入部１４ａ２と第２排出部１１ｂとの接続部には、チャッキダンパ１３が設置されており、混合チャンバ１４内の空気が外気分離チャンバ１１側へ逆流しないようにされている。混合チャンバ１４内には、第２導入部１４ａ２（チャッキダンパ１３）を通じて、外気冷却ユニット５から取り込まれた外気の一部であり、ＰＡＣ４で冷却されない外気である第２分流Ｄ２が導入される。混合チャンバ１４内では、ＰＡＣ４が排出した冷気Ｐ２と、冷却外気Ｏ３の第２分流Ｄ２とが混合され、混合気Ｄ３が生成される。生成されたＤ３は、排出部１４ｂを通じてコールドアイル領域２ａに排出される。このように、混合チャンバ１４は、ＰＡＣ４で冷却された冷気Ｐ２とともに、外気の一部である第２分流Ｄ２を混合してコールドアイル領域２ａに供給するので、サーバ３が要求する風量を確保することができる。すなわち、ＰＡＣ４の風量は、制限されるが、第２分流Ｄ２を導入することで必要十分な風量を確保することができる。

吸気冷却システム１は、内気排出部１５を備える。内気排出部１５は、天井チャンバ２ｃに設けられている。内気排出部１５は、排気ファン１６と、気圧差検出センサ１７を備える。気圧差検出センサ１７は、サーバルーム３の内側の気圧を測定する内側センセ１７ａと、サーバルーム３の外側の気圧を測定する外側センサ１７ｂを含む。内気排出部１５は、ホットアイル領域２ｂ内の排気Ｅ１と天井チャンバ２ｃ内の排気Ｅ２をサーバルーム３の外側へ排出することで、サーバルーム３内外の差圧を一定とする。

吸気冷却システム１は、制御部５０を備える。制御部５０は、サーバルーム３内外の各部の温度や湿度の情報に基づいて、第１吸気量調整ダンパ６や第２吸気量調整ダンパ７等の各構成要素を制御する。そのため、吸気冷却システム１は、多数の温度センサ、湿度センサを備える。以下、各種センサについて説明する。第１温度センサ２０は、外気分離チャンバ１１内に設置されており、冷却外気Ｏ３の温度を取得する。第１温度／湿度センサ２１は、サーバルーム３の外側に設置されており、外気の温度及び湿度を取得する。第２温度センサ２２は、天井チャンバ２ｃ内に設置されており、熱気Ｏ２の温度を取得する。第２温度／湿度センサ２３は、コールドアイル領域２ａ内に設置され、コールドアイル領域２ａ内の空気の温度及び湿度を取得する。第３温度センサ２５は、サーバ３の前面側に設置され、サーバ３によって吸気される空気の温度を取得する。第３温度センサ２５は、ＰＡＣ４と接続されている。ＰＡＣ４は、第３温度センサ２５により取得される温度が目標温度に一致するように調整する。ここで、目標温度とは、サーバ３の吸気として適切な温度である。一般的なＰＡＣは、排出部近傍の空気の温度変動に対応させた制御を行う。これに対し、本実施形態の吸気冷却システム１が備えるＰＡＣ４は、サーバ３によって吸気される空気の温度を目標温度に調整する。これにより、効率よくサーバ３が要求する温度の吸気が準備される。

つぎに、吸気冷却システム１が備える制御部５０について、図３を参照しつつ説明する。制御部５０は、全体制御部５１と、外部情報取得部５２を備える。外部情報取得部５２は、吸気冷却システム１を稼動させるにあたり、入力が必要となる情報を取得する。サーバ３の吸気の目標温度は、サーバルーム２の仕様やサーバ３自体の仕様、設置数等によって変化することがある。そこで、外部情報取得部５２は、サーバ３の吸気の目標温度の設定、変更等を行うことができる。制御部５０は、それぞれ全体制御部５１と接続された外気冷却部ユニット制御部５３、ＰＡＣ制御部５４及び内気排気制御部５５を備える。外気冷却ユニット制御部５３には、第１温度センサ２０、第１温度／湿度センサ２１、第２温度センサ２２、第２温度／湿度センサ２３が接続されている。外気冷却ユニット制御部５３は、これらのセンサから取得した情報に基づいて、第１吸気量調整ダンパ６、第２吸気量調整ダンパ７、供給ファン８及び加湿ユニット１０を制御する。これにより、所望の状態の冷却外気Ｏ３を生成する。

ＰＡＣ制御部４は、ＰＡＣ４に装備され、吸気冷却システム１に組み込まれるに当たり、全体制御部５１と接続されている。また、ＰＡＣ制御部５４には、第３温度センサ２５が接続さている。これにより、ＰＡＣ４は、自身が備えるＰＡＣ制御部５４により適切な冷却を行うことができる。内気排出制御部５５は、気圧差検出センサ１７と接続されており、気圧差検出センサ１７により取得した情報に基づいて排気ファン１６へ駆動指令を発する。全体制御部５１には、出力調整ダンパ１２が接続されている。全体制御部５１は、出力調整ダンパ１２の開度により、コールドアイル領域２ａへ放出される第１分流Ｄ１の量を調整する。

制御部５０は、ＰＡＣ４による冷却が必要であるか否かを判断する。制御部５０は、ＰＡＣ４による冷却が不要であると判断したときに、ＰＡＣ４の稼動を停止させる。外気の状態等に応じて、ＰＡＣ４を稼動させなくても所望の吸気温度を達成することができる場合は、ＰＡＣ４の稼動を停止して、消費電力を削減することができる。

つぎに、図を参照して、吸気冷却システム１の動作の一例について説明する。吸気冷却システム１は、基本的に、制御部５０に含まれる各制御部によって主体的に行われる。吸気冷却システム１は、主として図４に示すマップを参照して動作する。制御部５０は、所定条件下の場合にのみＰＡＣ４を稼動させる。図５は、制御部５０が、ＰＡＣ４を作動させる期間Ｈを示している。

まず、図４に示すマップについて説明する。マップは、横軸を乾球温度［℃］とし、縦軸を絶対湿度［ｋｇ／ｋｇＤＡ］とした空気線図を外気の状態によって区分けすることによって作成されている。マップには、コールドアイル領域２ａ内の空気が満たすべき空気質範囲限界が示されている。空気質範囲限界は、温度上限ｔ０、温度下限ｔ１、湿度下限ｈ０、湿度上限ｈ１及び露点温度上限ｗ１によって規定されている。マップは、これらの要素により、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｇ、領域Ｘ、領域Ｘ０に区分けされている。コールドアイル領域２ａ内の空気は、領域Ａ内の状態であることが望ましい。吸気冷却システム１は、外気の状態が領域Ｘ、領域Ｘ０、領域Ｇが出現する期間Ｈの範囲内でＰＡＣ４を稼動させる。期間Ｈ以外であれば、ＰＡＣ４を稼動させなくても、所望の状態の吸気を提供することができるからである。図２は、領域Ｘ、領域Ｘ０、領域Ｇが出現する期間Ｈを示している。図２は、領域Ｘ、領域Ｘ０が出現する時間帯を▲で示し、領域Ｇが出現する時間帯を●で表している。また、それ以外の領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅが出現する時間帯を小ドットで表している。図２を参照すると、期間Ｈは、６月終わり頃から、１０月初めごろに設定される。期間Ｈの始期は、第１温度／湿度センサ２１により取得された外気の温度及び湿度から判定することができる。期間Ｈの終期の判断が、第１温度／湿度センサ２１のデータだけでは難しい場合は、出現頻度に関するデータや、過去の統計データ等を参酌することによって、判断するようにしてもよい。制御部５０は、期間Ｈの始期が訪れたと判断したときは、ＰＡＣ４を起動させる。一方、期間Ｈの終期が訪れたと判断したときは、ＰＡＣ４を停止させる。なお、期間Ｈの始期及び終期は、制御部５０によって判別することができるが、人為的判断を加味してもよい。

なお、仮に、外気をＰＡＣ４に通過させてコールドアイル領域２ａに供給する態様とすると、ＰＡＣ４の稼動を停止しても取り込んだ外気はＰＡＣ４を通過しなければならず、エアフロー性能が低下する。これに対し、本実施形態の吸気冷却システム１では、ＰＡＣ４の稼動が停止すると、第１分流Ｄ１は、ＰＡＣ４内を通過しない。これにより、エアフロー性能の低下が抑止される。

つぎに、吸気冷却システム１の具体的な動作について説明する。吸気冷却システム１は、まず、コールドアイル領域２ａにコールドアイル領域２ａの外部から空気を取り込む第１の工程を行う。ここで、コールドアイル領域２ａの外部には、サーバルーム２の外側と、天井チャンバ２ｃが含まれる。サーバルーム２の外側から取り込まれる空気は、外気Ｏ１である。天井チャンバ２ｃから取り込まれる空気は熱気Ｏ２である。外気Ｏ１と熱気Ｏ２は、ともに、外気冷却ユニット５を通じてコールドアイル領域２ａに取り込まれる。外気冷却ユニット５は、冷却外気Ｏ３の温度がｔ１以上、かつ、コールドアイル領域２ａ内の湿度がｈ０以上ｈ１以下、さらに、ｗ１以下となるように第１吸気量調整ダンパ６、第２吸気量調整ダンパ７及び加湿ユニット１０を制御する。この際、外気冷却ユニット制御部５３は、第１温度センサ２０、第１温度／湿度センサ２１、第２温度センサ２２及び第２温度／湿度センサ２３の取得値を参酌する。

屋外空気質、すなわち、外気の状態が領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅに属する場合、ホットアイル領域２ｂから排出され、相対的に高温で低湿度である熱気Ｏ２を必要に応じて導入し、また、加湿ユニット１０で調湿することにより領域Ａに属する冷却外気Ｏ３を生成することは可能である。一方、外気の状態が領域Ｘ及び領域Ｘ０に属する場合、ホットアイル領域２ｂから排出され、相対的に高温で低湿度である熱気Ｏ２を加えることで、加温減湿方向へ調整する。領域Ｘ及び領域Ｘ０が出現する期間Ｈでは、ＰＡＣ４が稼動していることから、ＰＡＣ４内部での結露除湿効果が加わる。制御部５０は、これらを考慮して冷却外気Ｏ３を露点上限温度ｗ１以下に維持できるように外気Ｏ１と熱気Ｏ２との混合割合を決定し、第１吸気量調整ダンパ６と第２吸気量調整ダンパ７の開度調整を行う。なお、領域Ｇは、領域Ａに対して温度が高い状態となっている。このため、ＰＡＣ４による冷却が行われることにより、領域Ａへ移行させることができる。

外気冷却ユニット５がこのように動作しているとき、全体制御部５１は、供給ファン８の回転数を制御して冷却外気Ｏ３の必要量を確保する。コールドアイル領域２ａに供給される空気量は、この冷却外気Ｏ３の量で定まる。冷却外気Ｏ３の量は、サーバルーム２に設置されたサーバ３の吸気空気量の総和に足る量とされる必要がある。冷却外気Ｏ３の量は、この吸気空気量の総和に足る最小量とされる。これは、省エネルギを考慮したものである。なお、吸気空気量の総和は、サーバルーム２内に設置されたサーバ３の仕様等によって異なるため、これらの情報は外部情報取得部５２から取得される。

全体制御部５１は、これと併せて、第１分流Ｄ１の量を算出し、これに見合った量となるように出力調整ダンパ１２の開度調整を行う。第１分流Ｄ１の量は、固定量であるＰＡＣ４の吸込空気Ｐ１の量と比較して少なく設定されている。本実施形態の吸気冷却システムでは、第１分流Ｄ１の量は、吸込空気Ｐ１の７０％に設定されている。従って、全体制御部５１は、第１分流Ｄ１の量が吸込空気Ｐ１の７０％となるように出力調整ダンパ１２の開度調整を行う。このような設定を行うことにより、第１分流Ｄ１がコールドアイル領域２ａに拡散することが抑制される。なお、ＰＡＣ４が停止されているときは、第１分流Ｄ１の量は０とされる。

吸気冷却システム１は、第１の工程に引き続き、少なくとも第１の工程でコールドアイル領域２ａの外部から取り込まれた空気の一部を冷却して冷気を生成する第２の工程を行う。この第２の工程は、主としてＰＡＣ４によって行われる。この外部からの空気には、サーバルーム２の外から取り込まれる外気Ｏ１や、天井チャンバ２ｃを通じて取り込まれる熱気Ｏ２が含まれる。すなわち、外気Ｏ１と熱気Ｏ２とが適宜混合された状態の冷却外気Ｏ３が外部から取り込まれる空気に相当する。ＰＡＣ４は、吸込空気Ｐ１として、少なくとも、冷却外気３の一部、すなわち、外気分流チャンバ１１で分流された第１分流Ｄ１を取り込んで冷気Ｐ２を生成する。なお、本実施形態では、上述のように第１分流Ｄ１の量は、吸込空気Ｐ１の７０％に設定されている。ＰＡＣ４はセンサ入力値として第３温度センサ２５の値を入力し、この値が、目標温度となるように稼動する。本実施形態では、目標温度は、温度上限ｔ０に設定されている。これにより、コールドアイル領域２ａ内の温度がｔ０に収束しようとする。

吸気冷却システム１は、第２の工程に引き続き、第３の工程を行う。すなわち、第２の工程で生成された冷気Ｐ２と、第１の工程でコールドアイル領域２ａの外部から取り込まれた外気（冷却外気Ｏ３）の一部である第２分流Ｄ２とを合流させ、コールドアイル領域２ａに供給する。冷却外気Ｏ３は、湿度調整を施されているが、温度は変化している。また、冷却外気Ｏ３の量は、サーバ３が必要とする吸気空気量に応じて設定されるものであり、必ずしも一定ではない。ＰＡＣ４の風量は、吸気冷却システム１に設置された機種によって固定であり、サーバ３が必要とする吸気空気量の一部しか冷却することができない。しかしながら、本実施形態の吸気冷却システム１におけるＰＡＣ４は、設定された冷却外気Ｏ３の量が異なっていても、外気Ｏ１が変動していても、これらの変化を吸収するように、必要な冷却能力を得るように変動稼動すればよい。例えば、冷却外気Ｏ３が温度上限ｔ０以下であればインバータを停止し、効率的にコールドアイル領域２ａの温度を温度上限ｔ０以下に保つことができる。本実施形態の吸気冷却システム１におけるＰＡＣ４は、温度差分の冷却に専念することができ、サーバ３が要求する風量は、冷却外気Ｏ３の量を調節することで確保される。なお、ＰＡＣ４を複数台設置している場合には、稼動するＰＡＣの数が故障等で減少した場合であっても、改めて特別な措置をとることなく残存したＰＡＣ４により冷却性能が補填される。

本実施形態の吸気冷却システム１によれば、ＰＡＣ４を利用しているので、安価に短納期でシステムを構築することができる。また、風量を適切に調整することができ、この点で省エネルギ化が達成される。さらに、容易に外気活用をすることができ、この点でも省エネルギ化が促進される。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 冷却システム
２ サーバルーム
２ａ コールドアイル領域
２ｂ ホットアイル領域
２ｃ 天井チャンバ
３ サーバ
４ パッケージエアコン（ＰＡＣ）
４ａ 導入部
４ｂ 排出部
５ 外気冷却ユニット
６ 第１吸気量調整ダンパ
７ 第２吸気量調整ダンパ
８ 供給ファン
９ 防塵フィルタ
１０ 加湿ユニット
１１ 外気分流チャンバ
１２ 出力調整ダンパ
１４ 混合チャンバ
１４ａ１ 第１導入部
１４ａ２ 第２導入部
１４ｂ 排出部
１５ 内気排出部
１７ 気圧差検出センサ
２０ 第１温度センサ
２１ 第１温度／湿度センサ
２２ 第２温度センサ
２３ 第２温度／湿度センサ
２５ 第３温度センサ
５０ 制御部
５１ 全体制御部
５２ 外部情報取得部
５３ 外気冷却ユニット制御部
５４ ＰＡＣ制御部
５５ 内気排出制御部
Ｐ１ 吸込空気
Ｐ２ 冷気
Ｏ１ 外気
Ｏ２ 熱気
Ｏ３ 冷却外気
Ｄ１ 第１分流
Ｄ２ 第２分流
Ｄ３ 混合気

Claims (8)

1. 情報処理装置が吸気する空気が集められた第１の領域に前記第１の領域の外部から空気を取り込む外気取込部と、
   少なくとも前記外気取込部から取り込まれた外気の一部を冷却して冷気を排出する冷却部と、
   前記冷却部によって冷却され、前記冷却部から排出された冷気と、前記外気取込部から取り込まれ、前記冷却部で冷却されない外気とを合流させて前記第１の領域に供給する出力部と、
   を、備えた吸気冷却システム。
2. 前記冷却部は、前記外気取込部から取り込まれた外気の一部とともに、前記出力部によって前記第１の領域に出力された空気を取り込んで冷却する請求項１に記載の吸気冷却システム。
3. 前記冷却部は、前記情報処理装置によって吸気される空気の温度を目標温度に調整する請求項１又は２に記載の吸気冷却システム。
4. 前記出力部は、冷却部によって冷却され、排出された冷気が導入される第１導入部と、前記外気取込部から取り込まれた外気の一部が導入される第２導入部と、内部で合流して混合された混合気を排出する排出部と、を備えた混合チャンバである請求項１乃至３のいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
5. 前記冷却部による冷却が必要であるか否かを判断し、前記冷却部による冷却が不要であると判断したときに、前記冷却部の稼動を停止させる制御部を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
6. 前記冷却部は、空気の導入部と排出部を前記第１の領域内に設置された請求項１乃至５のいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
7. 前記情報処理装置が排出した空気が集められる第２の領域を備え、前記外気取込部は、前記第２の領域内の空気を取り込む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
8. 情報処理装置が吸気する空気が集められた第１の領域に前記第１の領域の外部から空気を取り込む第１の工程と、
   少なくとも前記第１の工程で前記第１の領域の外部から取り込まれた空気の一部を冷却して冷気を生成する第２の工程と、
   前記第２の工程で生成された前記冷気と、前記第１の工程で前記第１の領域の外部から取り込まれた外気の一部と、を合流させて前記第１の領域に供給する第３の工程と、
   を含む吸気冷却方法。

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