JP2017145989A - 空気吹き出し装置、及び空気吹き出し制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二重床構造の機械室等における空調システムにおいて、二重床パネルからの冷気供給風量の不足を解消する。【解決手段】二重床パネル３０の下部において空調機から吹き出される空気を二重床パネル３０の上部に吹き出させるパイプ１０１，１０３，１０５からなる空気吹き出し装置において、前記空調機から吹き出される空気が流入する流入口を有し、当該流入口から前記空調機の吹き出し方向に延びる空気導入部と、前記二重床パネルの開口部１０２，１０４，１０６の方向に向けて空気が流れるように、空気の流れる方向を変換する方向変換部と、開口部１０２，１０４，１０６の位置に備えられる吹き出し口を有し、前記方向変換部により方向が変換された空気を所定の装置に向けて吹き出す吹き出し部とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、二重床構造の機械室等における空調技術に関連するものである。

大容量サーバや高速ルータ等の装置が様々な形態の事業に利用され、運用されている。これらの装置は、大量の発熱を伴い、冷却が必須となっている。

例えば特許文献１に示されるように、一般的な空調システムにおいては、機械室の壁際に空調装置を配置し、二重床下を気流スペースとして利用することで、装置の冷却を行っている。

特開２０１３−７２５７５号公報

上述した空調システムでは、空調装置からの冷気は二重床下を経由して、小孔の開いた二重床パネルを経て、装置が搭載されたラックの前面に供給され、装置内部を通過して、高温となった空気が空調装置に戻される。しかし、従来技術では、二重床パネルからの冷気供給風量が不足する場合があるという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、二重床構造の機械室等における空調システムにおいて、二重床パネルからの冷気供給風量の不足を解消することを可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態によれば、二重床パネルの下部において空調機から吹き出される空気を二重床パネルの上部に吹き出させるパイプからなる空気吹き出し装置であって、
前記空調機から吹き出される空気が流入する流入口を有し、当該流入口から前記空調機の吹き出し方向に延びる空気導入部と、
前記二重床パネルの開口部の方向に向けて空気が流れるように、空気の流れる方向を変換する方向変換部と、
前記開口部の位置に備えられる吹き出し口を有し、前記方向変換部により方向が変換された空気を所定の装置に向けて吹き出す吹き出し部と
を備えることを特徴とする空気吹き出し装置が提供される。

また、本発明の実施の形態によれば、二重床パネルの下部において空調機から吹き出される空気を、パイプにより二重床パネルの上部に吹き出させる空気吹き出し制御方法であって、
前記空調機から吹き出される空気を前記パイプに流入させ、
前記二重床パネルの開口部の方向に向けて空気が流れるように、前記流入させた空気の流れる方向を変換し、前記開口部の位置に備えられるパイプの吹き出し口から、空気を所定の装置に向けて吹き出させる
ことを特徴とする空気吹き出し制御方法が提供される。

本発明の実施の形態によれば、二重床構造の機械室等における空調システムにおいて、二重床パネルからの冷気供給風量の不足を解消することが可能となる。

機械室における空気の流れを説明するための図である。 ホットアイルとコールドアイルを説明するための図である。 機械室における空気の流れを説明するための図である。 本実施の形態における空気吹き出し装置を示す図である。 パイプの構成を説明するための図である。 機械室を上から見た図である。 空気吹き出し装置をｘ軸方向から見た図である。 空気吹き出し装置の吹き出し口付近の部分をｙ軸方向から見た図である。 ハニカム形整流板の断面の一部を示す図である。 ファン内蔵の床パネルを設置した場合の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明を適用可能な形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、以下では、空気吹き出し装置（パイプ）が、冷気を吹き出す例を説明しているが、利用状況によっては、空気吹き出し装置が、冷却／加熱をしていない空気を吹き出したり、暖気を吹き出すようにしてもよい。

（機械室での空気の流れについて）
本実施の形態における空気吹き出し装置を詳細に説明する前に、まず、空気吹き出し装置が設置される機械室の基本的な構造や空気の流れについて説明する。

本実施の形態では、二重床構造の床を持つ機械室に設置された空調機から送風される冷気により、ラックに搭載されている装置を冷却することを基本とする。ここで、「機械室」は、冷却する対象の装置（これを"冷却対象装置"と呼ぶ）が設置されている場所であればどのような場所でもよい。また、ラックに搭載される冷却対象装置も特に限定はないが、一例としては、サーバ、ルータ、スイッチ、交換機、ＰＢＸ等がある。

図１は、本実施の形態における機械室の空気の流れ方を説明するための図である。図１に示すように、この例では、多数の小孔の開いた二重床パネル３０の上に、冷却対象装置を搭載したラック２０が設置されている。なお、図１に示すように、ラック２０は、複数の架（個々のラック）の集合であり、ここでは、この集合のことを「ラック」と称する。

また、図示するように空調機１０が設置されている。本実施の形態の空調機１０は、「ラック前面」と記載されたラックの前面と平行かつ床面と平行な方向に、二重床下で冷気を吹き出す。

図１に示すように、空調機１０から出力された冷気４０は、空調機１０からの距離が離れるにつれて勢いを弱めながら、二重床下を流れるとともに、二重床パネルの小孔から二重床上に冷気５０として上る。そして、冷気５０はラック前面に吸引されて、ラック２０内の冷却対象装置を冷却し、ラック裏面から高温の排気６０となって排出される。排気６０は、天井を介して空調機１０に戻される。

図１に記載されているコールドアイルとホットアイルについて図２を参照して説明する。上述したように、本実施の形態では、ラック２０の前面から冷気を吸気して、冷却対象装置を冷却し、ラック２０の裏面から排気する方式を採用している。なお、この方式は一般に用いられている方式である。

通常、機械室には複数のラック２０が設置されているが、空調効率向上を目的として、図２に示すように、２つずつ組として、２つのラック間の前面同士が向き合うように複数のラックが平行に配置されている。図２の例では、ラック２１の前面とラック２２の前面が向かい合い、ラック２２の裏面とラック２３の裏面が向かい合っている。

この場合、各ラックの前面が向かう列では、図１で説明したように冷気５０が送られるため、これをコールドアイルと呼ぶ。また、各ラックの裏面が向かう列では、高温になった排気６０が集まるために、これをホットアイルと呼ぶ。

図３に示すように、ラック２０において空調機１０から最も離れた部分も適切に冷却できるようにするために、空調機１０の吹き出し口の流速は高くなっている。そのため、空調機１０の近傍においては、ジェットポンプ効果により、小孔のある二重床パネル３０上が負圧となって冷気４０がラック２０に送られず、冷却対象装置が十分に冷却されない。また、コールドアイルが負圧となるためホットアイルの高温排気５１が逆流し、全体的な空調効率の低下を引き起こす。本実施の形態の空気吹き出し装置１００は、少なくともこのような問題を解決することが可能である。

（本実施の形態における空気吹き出し装置１００について）
図４に、本実施の形態における空気吹き出し装置１００が設置された機械室の一部を示す。空気吹き出し装置１００は、冷気誘導用のパイプからなる装置である。

図４に示すように、ラック２０の前面（冷気をあてる面）の側の二重床パネル３０の下部に冷気誘導用のパイプ１０１、１０３、１０５が設けられる。各パイプの吹き出し口は、二重床パネル３０に開けられた開口部１０２、１０４、１０６の面に位置しており、二重床パネル３０の上側に冷気を吹き出すようになっている。

パイプ１０１を例にとって冷気の流れを説明すると、空調機１０から出力された高速の冷気４１は、パイプ１０１の空調機１０に向かう側の流入口からパイプ１０１に入り、パイプ１０１に沿って、ラック２０の前面に向かう方向に、斜め上側に角度を付けて、冷気４４としてラック２０の前面に吹き出される。パイプ１０１の吹き出し口は、他のパイプの吹き出し口よりもラック２０の前面に近い側にあるため、冷気４４は、他のパイプから吹き出される冷気よりもラック２０の前面の低い位置に吹き出す。このように、パイプの吹き出し口のラック前面からの距離に応じて、冷気をあてるラック前面の高さを決めることが可能である。後述するように、吹き出し口は、開口部１０２の長手方向に沿って移動（スライド）可能であり、この移動によって、冷気をあてるラック前面の高さを調整することが可能である。

パイプ１０３の場合、空調機１０から出力された高速の冷気４２は、パイプ１０３の空調機１０に向かう側の流入口からパイプ１０３に入り、パイプ１０３に沿って、ラック２０の前面に向かう方向に、斜め上側に角度を付けて、冷気４５としてラック２０の前面に吹き出される。パイプ１０３の吹き出し口は、パイプ１０１の吹き出し口よりもラック２０の前面から離れた位置にあるため、冷気４５は、パイプ１０１から吹き出される冷気よりもラック２０の前面の高い位置に吹き出す。

パイプ１０５の場合、空調機１０から出力された高速の冷気４３は、パイプ１０５の空調機１０に向かう側の流入口からパイプ１０５に入り、パイプ１０５に沿って、ラック２０の前面に向かう方向に、斜め上側に角度を付けて、冷気４６としてラック２０の前面に吹き出される。パイプ１０５の吹き出し口は、パイプ１０３の吹き出し口よりもラック２０の前面から離れた位置にあるため、冷気４６は、パイプ１０３から吹き出される冷気よりもラック２０の前面の高い位置に吹き出す。

図４の例では、３つのパイプが備えられているが、これは例であり、３つより少なくてもよいし、３つより多くてもよい。ただし、パイプの数が多すぎると、空調機１０から遠い側にあるラック部分への冷気の量が減少する可能性があるため、パイプの数は２もしくは３程度が望ましい。また、パイプの太さは、例えば５ｃｍ〜１０ｃｍであるが、これに限られるわけではなく、５ｃｍより細くてもよいし、１０ｃｍより太くてもよい。

なお、パイプの材質には特に限定はなく、図示する形状を保てる剛性を持つ材質であればどのような材質でもよい。例えば、金属でもよいし、プラスチック等でもよい。

図５は、パイプ１０１を例にとって、パイプ１０１（空気吹き出し装置１００）の構成を説明するための図である。図５に示すように、パイプ１０１は、空調機１０から吹き出される空気が流入する流入口１５１を有し、当該流入口１５１から空調機１０の吹き出し方向に延びる空気導入部１５２と、二重床パネルの開口部の方向に向けて空気が流れるように、空気の流れる方向を変換する方向変換部１５３と、開口部の位置に備えられる吹き出し口１５５を有し、方向変換部１５３により方向が変換された空気を冷却対象装置に向けて吹き出す吹き出し部１５４とを有する。なお、例えば、空気導入部１５２は、方向変換部１５３までの直線形状（パイプの中心線が直線形状、以下同様）の部分であり、方向変換部１５３は、曲線形状の部分であり、吹き出し部１５４は、方向変換部１５３以降の直線形状の部分である。

図６は、機械室を上から見た場合（図４に示すｚ軸方向の上から見た場合）の図である。二重床パネルの下側にあるパイプは点線で示している。図６に示すように、１０２、１０４、１０６はそれぞれ、二重床パネルに開けられた開口部を示す。また、開口部に位置する各吹き出し口が示されている。図６に示すように、上から見た場合、各パイプの流入口は空調機１０の側に向けられ、流入口から、冷気の流れと平行な方向にパイプが伸び、ほぼ垂直にラック２０側に角度を変えて、開口部まで伸びる。

パイプ１０１においてＡで示す冷気と平行な部分の長さは、例えば２０ｃｍ〜３０ｃｍであるが、２０ｃｍよりも短くてもよいし、３０ｃｍよりも長くてもよい。パイプ１０３、１０５についても同様である。ただし、Ａで示す部分が長すぎると、抵抗が大きくなって、吹き出し口からの冷気の勢いが弱くなる可能性があるので、長すぎないことが好ましい。

また、図６の例では、３つのパイプのＡの部分の長さを同程度としているが、長さを変えることとしてもよい。例えば、パイプ１０２におけるＡの部分は、パイプ１０５におけるＡの部分よりも短くすることとしてもよい。

図６に示すように、開口部１０２、１０４、１０６が、ラック２０の前面と垂直な方向に延びるように設けられている。各開口部の幅は、パイプの直径と同程度である。また、後述するように、パイプは蛇腹部を備えており、吹き出し口を開口部の長手方向に沿って移動させることができる。開口部の長手方向の長さは、パイプが移動可能な長さと同程度である。

図６に示す例では、空調機１０に最も近い開口部１０２が、ラック２０の前面に最も近い位置に設けられている。そして、開口部１０４、１０６に示されるように、空調機１０から離れるにつれて、ラック２０からも離れるように設けられている。ただし、これは例であり、開口部１０２を最もラック２０の前面から遠い位置に設置し、開口部１０４を次にラック２０の前面から遠い位置に設置し、開口部１０６を最もラック２０の前面に近い位置に設置してもよい。また、各開口部のラック２０の前面からの距離を同程度としてもよい。

図７は、ラック２０の正面から見た場合（図４のｘ軸方向から見た場合）の図である。また、図７は、図示の便宜上、パイプ１０１のみを示している（分かり易くするために太目に示している）。また、図７に示す例では、ラック２０に搭載される冷却対象装置のイメージが示されている。図７に示すように、各冷却対象装置は、他の冷却対象装置に対して空間を開けて設置される場合が多い。そのため、例えば、発熱量の大きな冷却対象装置に向けてピンポイントで冷気を吹き出すことが可能な本実施の形態に係る空気吹き出し装置１００は効果的である。

さて、図７に示すように、正面から見た場合、パイプ１０１は、流入口が床から所定の高さになるように、台などの上に設置される。そして、流入口からパイプが水平に延び（空調機１０から冷気が吹き出す方向に延び）、途中から、開口部１０２に向けて方向を変えて、吹き出し口が開口部１０２に達する。

図８は、パイプ１０１（パイプ１０３、１０５も同様）の吹き出し口付近（ラック２０の方向に向かう部分）を、図４に示すｙ軸方向から見た図である。

図８に示すように、パイプ１０１は、θで示す角度だけ、水平方向から垂直方向に傾いた方向に向けられている。吹き出し口は、その面が、開口部１０２（床パネル）と同じ高さに、また、開口部１０２の面と平行になるように設けられている。ただし、これは例であり、ある程度であれば、吹き出し口が、開口部１０２の面よりも下あるいは上にあってもよい。なお、角度θは、パイプ毎に異なっていてもよいし、パイプ間で共通であってもよい。

図８に示すように、パイプ１０１の一部に蛇腹部１１１が備えられており、この蛇腹部１１１の伸縮により、吹き出し口を開口部１０２の長手方向に沿って移動可能としている。蛇腹部１１１は、例えば、図５に示した方向変換部１５３に備えられる。また、蛇腹部１１１を吹き出し部１５４に、あるいは、方向変換部１５３から吹き出し部１５４にかかる部分に設けても良い。

なお、蛇腹部１１１を設けない構成とすることも可能である。その場合、例えば、パイプ全体を図４に示すｘ軸方向に沿って前後に移動させることで、吹き出し口の位置を調整することが可能である。

また、図８の１１２に示すように、パイプ１０１（パイプ１０３、１０５も同様）の先端部分（吹き出し部１５４）に、ハニカム型整流板が取り付けられている。このハニカム型整流板１１２の断面は図９に示すとおりである。

ハニカム型整流板１１２を備えることで、冷気が整流され、よりピンポイントに冷却対象装置に向けて冷気を吹き出させることが可能である。なお、整流板は、ハニカム型に限られるわけではなく、格子板等、他の形状の整流板でもよい。また、整流板を備えないこととしてもよい。整流板を備えない場合でも、パイプ自身の働きで、ピンポイントに冷却対象装置に向けて冷気を吹き出させる効果はあるからである。

（実施の形態の作用、効果等）
以上、説明した空気吹き出し装置１００によれば、空調機１０からの高速の吹き出し流を用いて二重床下から冷気をラック２０の前面側に導くので、空調機１０近傍でも冷却対象装置の冷却が可能となる。また、図３を参照して説明した負圧の発生を防止でき、ホットアイルからコールドアイルへの高温排気の逆流を抑止することが可能となる。

また、パイプの吹き出し口近傍にハニカム形整流板を設置することで、冷気気流の拡散を抑え、ラック２０に対し、より効果的にピンポイントの冷却が可能となる。

また、冷気誘導用のパイプに蛇腹部を備えることにより、パイプを伸縮可能とし、かつ、吹き出し口位置を開口部の長手方向に沿ってスライドさせることにより、冷気を当てる高さを自由に調節可能となる。

なお、図３で説明した負圧の発生を抑止するために、例えば、図１０に示すように、負圧となっている部分にファン内蔵の床パネル３５を設置し、強制的に二重床下の冷気を床上に送風することも考えられる。しかし、この方式は、配線工事の発生、ファン運転のための電力が必要となる等、好ましい方式ではない。本実施の形態に係る空気吹き出し装置１００によれば、配線工事を発生させず、また、余計な電力を用いることなく、空調機１０近傍のラック２０の前面に冷気を供給することができ、機械室等の空調効率の向上を実現できる。すなわち、二重床パネルからの冷気供給風量の不足を解消することができる。

（実施の形態のまとめ）
以上、説明したように、本実施の形態によれば、二重床パネルの下部において空調機から吹き出される空気を二重床パネルの上部に吹き出させるパイプからなる空気吹き出し装置であって、前記空調機から吹き出される空気が流入する流入口を有し、当該流入口から前記空調機の吹き出し方向に延びる空気導入部と、前記二重床パネルの開口部の方向に向けて空気が流れるように、空気の流れる方向を変換する方向変換部と、前記開口部の位置に備えられる吹き出し口を有し、前記方向変換部により方向が変換された空気を所定の装置に向けて吹き出す吹き出し部とを備える空気吹き出し装置が提供される。

前記所定の装置は、例えば、前記空調機の吹き出し方向と平行な前面を有するラックに備えられており、前記流入口から流入した空気は、前記方向変換部により、前記空調機の吹き出し方向から前記ラックの前面に向かう方向に方向が変換される。

前記開口部は、前記ラックの前面から離れる又は近づく方向に長手方向を有する形状を有し、前記吹き出し口は当該長手方向に沿って移動可能に構成されていることとしてもよい。また、前記吹き出し部に、空気を整流する整流板を備えることとしてもよい。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１０ 空調機
２０ ラック
１０１、１０３、１０５ パイプ
１０２、１０４、１０６ 開口部
１１１ 蛇腹部
１１２ ハニカム型整流板
１５１ 流入口
１５２ 空気導入部
１５３ 方向変換部
１５４ 吹き出し部
１５５ 吹き出し口

Claims (5)

1. 二重床パネルの下部において空調機から吹き出される空気を二重床パネルの上部に吹き出させるパイプからなる空気吹き出し装置であって、
   前記空調機から吹き出される空気が流入する流入口を有し、当該流入口から前記空調機の吹き出し方向に延びる空気導入部と、
   前記二重床パネルの開口部の方向に向けて空気が流れるように、空気の流れる方向を変換する方向変換部と、
   前記開口部の位置に備えられる吹き出し口を有し、前記方向変換部により方向が変換された空気を所定の装置に向けて吹き出す吹き出し部と
   を備えることを特徴とする空気吹き出し装置。
2. 前記所定の装置は、前記空調機の吹き出し方向と平行な前面を有するラックに備えられており、前記流入口から流入した空気は、前記方向変換部により、前記空調機の吹き出し方向から前記ラックの前面に向かう方向に方向が変換される
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気吹き出し装置。
3. 前記開口部は、前記ラックの前面から離れる又は近づく方向に長手方向を有する形状を有し、前記吹き出し口は当該長手方向に沿って移動可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気吹き出し装置。
4. 前記吹き出し部に、空気を整流する整流板を備える
   ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の空気吹き出し装置。
5. 二重床パネルの下部において空調機から吹き出される空気を、パイプにより二重床パネルの上部に吹き出させる空気吹き出し制御方法であって、
   前記空調機から吹き出される空気を前記パイプに流入させ、
   前記二重床パネルの開口部の方向に向けて空気が流れるように、前記流入させた空気の流れる方向を変換し、前記開口部の位置に備えられるパイプの吹き出し口から、空気を所定の装置に向けて吹き出させる
   ことを特徴とする空気吹き出し制御方法。

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