JP2016166679A - サーバールーム冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】サーバーの発熱量が増加しても空調機の消費電力の増加を抑制できるサーバールーム冷却システムを提供することを目的とする。
【解決手段】冷却装置４は、筐体８内に、凝縮器９と、蒸発器１０と、凝縮器９と蒸発器１０とが冷媒液管１１と冷媒蒸気管１２とにより接続された冷媒サイクルを構成し、仕切り板１３により、凝縮器９が設けられた上部と、蒸発器１０が設けられた下部に筐体８内を分割し、筐体８のサーバー２側にサーバー２からの排気を吸込む下部吸込み口１４を、筐体８の下面に下部吹出し口１５を設けている。筐体８の上面には上部吹出し口１６を、サーバー２の反対側の側面には上部吸込み口１７を設け、上部吹出し口１６には、一端が屋外に開口した排気ダクト１８を接続し、上部吸込み口１７には、一端が屋外に開口した吸気ダクト１９を接続し、排気ダクト１８内に外気循環用送風機２０を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバールーム冷却システムに関する。

サーバーは、データセンターにラックの形で置かれる。データセンター室は、サーバーの信頼できる作動のために許容温度及び湿度に維持する必要がある。サーバーの背面から高温の空気を排出し、空調機により冷温の空気をサーバーの正面から供給するようにし、サーバーの作動温度を保っている。一般的には、データセンター室は上げ床室設計をし、サーバーから排出される高温の排気が流れる流路と、サーバーに供給される低温の吸気が流れる流路とを分け空調を行っている。

この空調機の消費電力を低減する空調制御方法が考案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−０４０７１５号公報

このような従来の冷却システムの空調制御方法においては、空調機は通常冷凍サイクルを使用している構成となっているので、サーバーの発熱量が増加し空調機の吸込み空気の温度が上昇すると、冷凍サイクルの冷媒温度が上昇するため、冷却効率が低下し、消費電力が増加するという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、サーバーの発熱量が増加しても空調機の消費電力の増加を抑制できるサーバールームの冷却システムを提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、サーバールーム内に、サーバーと、このサーバーを冷却する空調機と冷却装置を備え、前記サーバールーム内に仕切り壁を設け、この仕切り壁により前記サーバールーム内が前記サーバーを有するホッとアイルと、前記空調機と冷却装置を有するアイスアイルに分けられ、前記冷却装置は、前記空調機の上方に設置され、筐体内に、冷媒が凝縮する凝縮器と、前記冷媒が蒸発する蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器とが冷媒液管と冷媒蒸気管とにより接続された冷媒サイクルを構成するとともに、仕切り板により、前記凝縮器が設けられた上部と、前記蒸発器が設けられた下部に前記筐体内を分割し、前記サーバーからの排気を吸込む下部吸込み口を前記サーバー側に、前記吸込み口から離れた下面に下部吹出し口を設け、排気ダクトを接続する上部吹出し口を前記下部吸込み口側の上面に、吸気ダクトを接続する上部吸込み口を前記上部吹出し口から離れた前記サーバーの反対側に設け、前記排気ダクト内または前記吸気ダクト内に外気循環用送風機を設けたことを特徴とするサーバールーム冷却システムとしたものであり、これにより、所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、サーバールーム内に、サーバーと、このサーバーを冷却する空調機と冷却装置を備え、前記サーバールーム内に仕切り壁を設け、この仕切り壁により前記サーバールーム内が前記サーバーを有するホッとアイルと、前記空調機と冷却装置を有するアイスアイルに分けられ、前記冷却装置は、前記空調機の上方に設置され、筐体内に、冷媒が凝縮する凝縮器と、前記冷媒が蒸発する蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器とが冷媒液管と冷媒蒸気管とにより接続された冷媒サイクルを構成するとともに、仕切り板により、前記凝縮器が設けられた上部と、前記蒸発器が設けられた下部に前記筐体内を分割し、前記サーバーからの排気を吸込む下部吸込み口を前記サーバー側に、前記吸込み口から離れた下面に下部吹出し口を設け、排気ダクトを接続する上部吹出し口を前記下部吸込み口側の上面に、吸気ダクトを接続する上部吸込み口を前記上部吹出し口から離れた前記サーバーの反対側に設け、前記排気ダクト内または前記吸気ダクト内に外気循環用送風機を設けたという構成にしたことにより、空調機の吸込み温度を下げられ、空調機の熱負荷を低減できるので、空調機の消費電力を低減できるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１のサーバールーム冷却システムの概略構成図 本発明の実施の形態１の冷却装置の概略斜視図 図２の右側面透視図 本発明の実施の形態１の連結された冷却装置の概略斜視図 図４のＡ部拡大図

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に、本発明のサーバールーム冷却システムを示す。

図１に示すように、サーバールーム１内には、サーバー２と、サーバー２を冷却する空調機３と冷却装置４を備えている。

サーバールーム１内に仕切り壁５を設け、仕切り壁５によりサーバールーム１内がサーバー２を有するコールドアイル６と、空調機３と冷却装置４を有するホットアイル７に分けられている。

冷却装置４は、図２〜３に示すように、空調機３の上方に設置され、筐体８内に、冷媒が凝縮する凝縮器９と、冷媒が蒸発する蒸発器１０と、凝縮器９と蒸発器１０とが冷媒液管１１と冷媒蒸気管１２とにより接続された冷媒サイクルを構成している。

さらに仕切り板１３により、凝縮器９が設けられた上部と、蒸発器１０が設けられた下部に筐体８内を分割している。すなわち、蒸発器１０と凝縮器９の風路は仕切り板１３でそれぞれ分けられており、蒸発器１０を通過する空気と凝縮器９を通過する空気は互いに混ざらない構造となっている。

また、筐体８のサーバー２側にサーバー２からの排気を吸込む下部吸込み口１４を、筐体８の下部吸込み口１４から離れた下面に下部吹出し口１５を設けている。

さらに、筐体８の上面の下部吸込み口１４側には上部吹出し口１６を、上部吹出し口１６から離れたサーバー２の反対側の側面には上部吸込み口１７を設けている。

そして、上部吹出し口１６には、一端が屋外に開口した排気ダクト１８を接続し、上部吸込み口１７には、一端が屋外に開口した吸気ダクト１９を接続し、図１に示すように、排気ダクト１８内に外気循環用送風機２０を設けている。

上記構成において、図１に示すように、空調機３からの冷気は、床下２１を通ってコールドアイル６の床面からサーバー２に向かって吹出され、サーバー２を冷却している。

仕切り壁５にはサーバー２の開口面が接するようにサーバー２を設置しており、サーバー２内の熱気をホットアイル７内、冷却装置４へ向かって吹出している。冷却装置４へ向かって吹出した熱気は冷却装置４内で外気との熱交換により冷却され暖気となり、空調機３に供給される。

そして空調機３内でさらに冷却された暖気は冷気となり、床下２１を通ってコールドアイル６の床面からサーバー２に向かって吹出され、サーバー２、冷却装置４、空調機３を循環する内気風路２２を構成している。ここで、この冷気（熱気、暖気）の流れは、空調機３に内蔵された送風機（図示せず）により生じている。

次に図１〜３を用いて、冷却装置４内での冷却作用を説明する。

上述した冷却装置４内の内気風路２２は、図３に示すように、下部吸込み口１４から熱気を吸込み、蒸発器１０を通過し、蒸発器１０内の液冷媒に熱を奪われることにより冷却され、暖気となって下部吹出し口１５から吹出される風路で、下部吹出し口１５から吹出された暖気は空調機３に供給される。

一方、外気風路２３は、吸気ダクト１９内に流入した外気が上部吸込み口１７から吸込まれ、凝縮器９を通過し、凝縮器９内の冷媒蒸気から熱を奪うことにより加熱され、上部吹出し口１６から、排気ダクト１８内を通って、屋外に排出される風路である。

冷媒サイクルから説明すると、下部吸込み口１４から吸込まれた熱気が、蒸発器１０を通過することにより、蒸発器１０内の液冷媒は蒸発し、冷媒蒸気管１２を上昇し、凝縮器９に到達する。

一方、上部吸込み口１７から吸込まれた外気が凝縮器９を通過することにより、凝縮器９内の冷媒蒸気は冷却されて液化する。そしてこの液化した冷媒は、次に冷媒液管１１を下降して再び蒸発器１０に到達するのである。このようにして、冷媒の自然循環が行われるようになっている。

このように、冷却装置４内で熱気から冷却された暖気を空調機３に供給できるので、空調機３の熱負荷が低減され、消費電力も低減することができる。

また、従来の空調機３のみで冷却を行っていた既設のサーバールームに対し、冷却装置４、排気ダクト１８、吸気ダクト１９を追加すればよく、後付が容易にできるという効果も有する。

さらに、天面と底面の四隅には、ボルトなどで冷却装置４を他に固定するためのジョイント金具２４を設けている。

図４、図５に示すように、天面部分四隅のジョイント金具２４をボルトにより固定し、冷却装置４を複数並列に設置することができ、サーバー２の処理量増加による発熱量増加に対して、空調機３の大きさやサーバー２の発熱量に合わせて、冷却装置４の設置サイズやスペースを変えることができ、容易に対応可能となる。

本実施形態では、冷却装置４を空調機３の天面に設置する場合を説明したが、天面部分四隅のジョイント金具２４は、冷却装置４を天吊り設置する場合にも利用できる。

また、図１のように冷却装置４を空調機３の天面に設置する場合、底面部分四隅のジョイント金具２４を使用して、冷却装置４と空調機３を容易に連結することができる。

以上のように、空調機３の吸込み空気温度を下げる、すなわち冷却装置４内で熱気から冷却された暖気を空調機３に供給できるので、空調機３の熱負荷が低減され、消費電力も低減することができる。

さらに、従来の空調機３のみで冷却を行っていた既設のサーバールームに対し、冷却装置４、排気ダクト１８、吸気ダクト１９を追加すればよく、サーバー２の処理量増加による発熱量増加に対して、後付も容易にできる。

以上のように本発明は、サーバールーム内に、サーバーと、このサーバーを冷却する空調機と冷却装置を備え、前記サーバールーム内に仕切り壁を設け、この仕切り壁により前記サーバールーム内が前記サーバーを有するホッとアイルと、前記空調機と冷却装置を有するアイスアイルに分けられ、前記冷却装置は、前記空調機の上方に設置され、筐体内に、冷媒が凝縮する凝縮器と、前記冷媒が蒸発する蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器とが冷媒液管と冷媒蒸気管とにより接続された冷媒サイクルを構成するとともに、仕切り板により、前記凝縮器が設けられた上部と、前記蒸発器が設けられた下部に前記筐体内を分割し、前記サーバーからの排気を吸込む下部吸込み口を前記サーバー側に、前記吸込み口から離れた下面に下部吹出し口を設け、排気ダクトを接続する上部吹出し口を前記下部吸込み口側の上面に、吸気ダクトを接続する上部吸込み口を前記上部吹出し口から離れた前記サーバーの反対側に設け、前記排気ダクト内または前記吸気ダクト内に外気循環用送風機を設けたという構成にしたことにより、空調機の吸込み温度を下げられ、空調機の熱負荷を低減できるので、空調機の消費電力を低減でき、新規のデータセンター構築の際だけではなく、既存のデータセンターの冷却システムにも適用が可能である。また、空調機と冷媒自然循環方式の冷却ユニットのハイブリッド方式による冷却システムでデータセンターの冷却を図ることにより、汎用データセンター用空調機の機能を最大限に活用し、データセンターの消費電力の削減に貢献することができる。

１ サーバールーム
２ サーバー
３ 空調機
４ 冷却装置
５ 仕切り壁
６ コールドアイル
７ ホットアイル
８ 筐体
９ 凝縮器
１０ 蒸発器
１１ 冷媒液管
１２ 冷媒蒸気管
１３ 仕切り板
１４ 下部吸込み口
１５ 下部吹出し口
１６ 上部吹出し口
１７ 上部吸込み口
１８ 排気ダクト
１９ 吸気ダクト
２０ 外気循環用送風機
２１ 床下
２２ 内気風路
２３ 外気風路
２４ ジョイント金具

Claims (2)

1. サーバールーム内に、サーバーと、このサーバーを冷却する空調機と冷却装置を備え、
   前記サーバールーム内に仕切り壁を設け、この仕切り壁により前記サーバールーム内が前記サーバーを有するホッとアイルと、前記空調機と冷却装置を有するアイスアイルに分けられ、
   前記冷却装置は、前記空調機の上方に設置され、
   筐体内に、冷媒が凝縮する凝縮器と、前記冷媒が蒸発する蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器とが冷媒液管と冷媒蒸気管とにより接続された冷媒サイクルを構成するとともに、
   仕切り板により、前記凝縮器が設けられた上部と、前記蒸発器が設けられた下部に前記筐体内を分割し、
   前記サーバーからの排気を吸込む下部吸込み口を前記サーバー側に、
   前記吸込み口から離れた下面に下部吹出し口を設け、
   排気ダクトを接続する上部吹出し口を前記下部吸込み口側の上面に、
   吸気ダクトを接続する上部吸込み口を前記上部吹出し口から離れた前記サーバーの反対側に設け、
   前記排気ダクト内または前記吸気ダクト内に外気循環用送風機を設けたことを特徴とするサーバールーム冷却システム。
2. 冷却装置の天面と底面の四隅にジョイント金具を設け、前記ジョイント金具を利用して前記冷却装置を複数台連結したことを特徴とする請求項１に記載のサーバールーム冷却システム。

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