JP5389699B2

JP5389699B2 - 発熱機器用のラック空調装置

Info

Publication number: JP5389699B2
Application number: JP2010052061A
Authority: JP
Inventors: 範之豊原; 昭彦出野; 研庄司; 徹長
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP2011185544A

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するためのラック空調装置に関する。

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。

このため、従来のデータセンターのラック空調装置では、サーバーを実装したラックを列設した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し空調方式が主流となっている。この際、隣接のラック列間には、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パネル、ボード、カーテン等の専用部材で囲い込む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遮蔽体で覆った構成としている。

また特許文献２では、コールドアイル又はホットアイルの上部を屋根状の遮蔽体で覆う他、ラック列の上部に板材を設けたり、コールドアイル又はホットアイルの端部に通路を遮断する壁体を設けた構成としている。

また特許文献３では、２列のラック列間をホットアイルとして、上部を排気用のダクトで閉塞し、また長手方向端部は壁面体で閉塞した構成としている。

特開２００５−２６０１４８号公報特開２００４−１８４０７０号公報特開２０１０−２１４３号公報

以上に示すような従来のラック空調装置では、次のような問題点があった。
１．コールドアイル又はホットアイルを囲い込むために、パネル、ボード、カーテン等の専用部材が必要となる。
２．室全体を床吹出し空調方式とすることが一般的であり、室全体を均一な空調負荷として計画されているため、対象とするラック列に対して部分的に空調負荷を増強することが困難である。
３．空調機や電源・通信盤等の機器は、ラック列から離れた個所に分散配置されているため、スペース効率が悪く、拡張性が低い。

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、発熱機器を収容する複数のラックを列設した２列のラック列を、それらの長手方向を対向させて間隔を置いて配置し、この２列のラック列間の空間の床に通気部を構成して、床下吹出し空調機からの空調空気を、床下空間から通気部を通して前記空間の下部に供給する構成とすると共に、前記２列のラック列間の空間の上部を、下側に空気供給口を設けた空調ダクトにより塞ぎ、この空調ダクトに増強用空調機から空調空気を供給して、前記空間に上部からも空調空気を供給する構成とした発熱機器用のラック空調装置を提案する。

また本発明では、上記の構成において、増強用空調機は床下吹出し空調機として構成し、空調空気を、床下空間に構成したチャンバーからダクトスペースを経て空調ダクトに供給する構成とした発熱機器用のラック空調装置を提案する。

また本発明では、上記の構成において、ダクトスペースは、一部のラックに代えて構成した発熱機器用のラック空調装置を提案する。

また本発明では、上記の構成において、増強用空調機は、２列のラック列間の空間の長手方向端部から離れて配置した発熱機器用のラック空調装置を提案する。

また本発明では、上記の構成において、増強用空調機は、２列のラック列間の空間の長手方向端部に配置し、空間の内側に隣接してダクトスペースを構成した発熱機器用のラック空調装置を提案する。

また本発明では、上記の構成において、増強用空調機は、２列のラック列の中央部に配置し、２列のラック列間の空間の内側に隣接してダクトスペースを構成した発熱機器用のラック空調装置を提案する。

また本発明では、上記の構成において、２列のラック列間の空間の長手方向端部を、扉や、ラック列の各ラックに電源供給・通信可能な電源・通信盤等の閉塞手段により塞ぐ構成のラック空調装置を提案する。

本発明のラック空調装置では、２列のラック列間の空間の上部を、下側に空気供給口を設けた空調ダクトにより塞いでおり、この空調ダクトは、いわゆるコールドアイルとしての２列のラック列間の空間を囲い込む手段として機能するため空調効率を向上することができ、また囲い込むための専用部材は不要となる。

以上の構成において、床下吹出し空調機からの空調空気は、床下空間から通気部を通して前記空間の下部から供給され、また増強用空調機からの空調空気は、空調ダクトから空気供給口を通して前記空間の上部に供給される。このように前記空間内に供給された空調空気は、各ラックに設けられたファン（図示省略）により吸引されて、ラック内を流れ、実装されている発熱機器を冷却した後、ラックの外部に排出される。

本発明のラック空調装置では、このように、床下吹出し空調機により床下空間から通気部を通して前記空間の下部に空調空気を供給する空調方式と、増強用空調機により、２列のラック列間の空間の上部を塞ぐ空調ダクトから空気供給口を通して前記空間の上部に空調空気を供給する空調方式とを組み合わせているので、室全体を均一な空調負荷として計画される前者の空調方式のみでは、部分的な高負荷空調対応が不可能であるのに対して、後者の空調方式を併用することにより、対象とする任意のラック列に対して高負荷対応空調が可能となる。

増強用空調機は、通常の床下吹出し空調機を利用して、空調空気を、床下空間に構成したチャンバーからダクトスペースを経て空調ダクトに供給する構成とすれば、増強用空調機を、２列のラック列間の空間の長手方向端部から離れて配置した場合にも、増強用空調機から空調ダクトに至るダクトを上部に設置する必要がない。そして、ダクトスペースは、一部のラックに代えて容易に構成することができる。

増強用空調機としての床下吹出し空調機を、２列のラック列間の空間の長手方向端部に配置し、空間の内側に隣接してダクトスペースを構成した場合には、これらのダクトスペースと増強用空調機が、２列のラック列間の空間の長手方向端部を塞ぐ閉塞手段として機能するため、専用の閉塞手段は不要となる。

また増強用空調機は、２列のラック列の中央部に配置し、２列のラック列間の空間の内側に隣接してダクトスペースを構成することができる。この場合、２列のラック列間の空間の長手方向端部は、扉や、ラック列の各ラックに電源供給・通信可能な電源・通信盤を閉塞手段として用いることにより、この場合にも、専用の閉塞手段は不要となり、またスペース効率を高くすることができる。

本発明のラック空調装置は、適数組を組み合わせて設置室内に設置することができ、適宜の規模のラック空調装置を容易に構成することができ、拡張性が高い。

図１は本発明に係るラック空調装置の第１の実施の形態を示す模式的斜視図である。図２は本発明に係るラック空調装置の第１の実施の形態を示す模式的拡散図である。図３は本発明に係るラック空調装置の第１の実施の形態を示す平面図である。図４は本発明に係るラック空調装置の第１の実施の形態を示す拡散図的平面図である。図５は図４の要部拡大図である。図６は図５のＡ−Ａ線断面図である。図７は図５のＢ−Ｂ線断面図である。図８は図５のＣ−Ｃ線断面図である。図９は本発明に係るラック空調装置の第２の実施の形態を示す模式的斜視図である。図１０は本発明に係るラック空調装置の第２の実施の形態を示す模式的拡散図である。図１１は本発明に係るラック空調装置の第２の実施の形態を示す平面図である。図１２は本発明に係るラック空調装置の第２の実施の形態を示す拡散図的平面図である。図１３は本発明に係るラック空調装置の第３の実施の形態を示す模式的斜視図である。図１４は本発明に係るラック空調装置の第３の実施の形態を示す模式的拡散図である。図１５は本発明に係るラック空調装置の第３の実施の形態を示す平面図である。図１６は本発明に係るラック空調装置の第３の実施の形態を示す拡散図的平面図である。

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〜図８は本発明のラック空調装置の第１の実施の形態を示すものである。図において、符号１はラック空調装置を概して示すもので、このラック空調装置１では、サーバー等の発熱機器（図示省略）を収容する複数のラック２を列設した２列のラック列３ａ，３ｂを、それらの長手方向を対向させて間隔を置いて配置すると共に、この２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃの床４に通気部５を構成して、床下吹出し空調機６からの空調空気を、床下空間７から通気部５を通して前記空間Ｃの下部に供給する構成としている。そして更に、前記２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃの上部を、下側に空気供給口８ａ，８ｂを設けた空調ダクト９ａ，９ｂを載置することにより塞ぎ、この空調ダクト９ａ，９ｂに増強用空調機１０ａ，１０ｂから空調空気を供給して、空気供給口８ａ，８ｂを通して、前記空間Ｃの上部からも空調空気を供給する構成としている。

この実施の形態において、増強用空調機１０ａ，１０ｂは床下吹出し空調機として構成し、空調空気を、床下空間７に構成したチャンバー１１ａ，１１ｂからダクトスペース１２ａ，１２ｂを経て空調ダクト９ａ，９ｂに供給する構成としている。このダクトスペース１２ａ，１２ｂは夫々のラック列３ａ，３ｂの１つのラック２に代えて構成している。尚、チャンバー１１ａ，１１ｂと空調ダクト９ａ，９ｂとを連結するダクトの構成は適宜であり、図６に模式的に示すようにダクトスペース１２ａ，１２ｂ自体をダクトとして構成することもできる。

符号１３ａ，１３ｂはラック列３ａ，３ｂの各ラック２に電源供給・通信可能な電源・通信盤であり、この電源・通信盤１３ａ，１３ｂは、ラック列３ａ，３ｂの長手方向端部を塞ぐように配置して、空間Ｃの閉塞手段として機能させるように構成している。従って、２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃは、上部が空調ダクト９ａ，９ｂにより塞がれ、長手方向端部が電源・通信盤１３ａ，１３ｂにより囲まれた閉空間として構成される。従って、空間Ｃを塞いで閉空間とするための板体等の専用の閉塞部材は必要でない。

そして囲まれた空間Ｃへの出入りを可能とするために、ラック列３ａ，３ｂの一部には、ラック２に代えて扉を有する出入口１４ａ，１４ｂを設けている。この実施の形態では、ラック列３ａ，３ｂの両方に出入口１４ａ，１４ｂを設けているが、片側のみとすることもできる。

以上の構成において、床下吹出し空調機６からの空調空気は、図７、図８に示すように床下空間７から通気部５を通して前記空間Ｃの下部から供給され、また増強用空調機１０ａ，１０ｂからの空調空気は、床下空間７に構成したチャンバー１１ａ，１１ｂからダクトスペース１２ａ，１２ｂを介して空調ダクト９ａ，９ｂに供給され、空気供給口８ａ，８ｂを通して前記空間の上部に供給される。このように囲まれた空間Ｃ内に供給された空調空気は、各ラック２に設けられたファン（図示省略）により吸引されて、ラック２内を流れ、実装されている発熱機器を高い空調効率で冷却した後、ラック２の外部に排出される。

このように、本発明のラック空調装置では、床下吹出し空調機６により、床下空間７から通気部５を通して２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃの下部に空調空気を供給する空調方式と、増強用空調機１０ａ，１０ｂにより、上部を塞ぐ空調ダクト９ａ，９ｂから空気供給口８ａ，８ｂを通して前記空間Ｃの上部に空調空気を供給する空調方式とを組み合わせているので、室全体を均一な空調負荷として計画される前者の空調方式のみでは、部分的な高負荷空調対応が不可能であり、従って高負荷空調部分に対応した大容量の空調能力を必要とするのに対して、本発明では、後者の空調方式を併用することにより、対象とする任意のラック列に対して高負荷対応空調が可能となり、そして前者の空調方式の空調能力を大容量とする必要がなくなる。

この実施の形態では、増強用空調機１０ａ，１０ｂは、床下吹出し空調機として構成して、空調空気を、床下空間７に構成したチャンバー１１ａ，１１ｂからダクトスペース１２ａ，１２ｂを介して空調ダクト９ａ，９ｂに供給する構成としているので、図１〜図６に示すように増強用空調機１０ａ，１０ｂが、２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃの長手方向端部から離れて配置されている場合にも、増強用空調機１０ａ，１０ｂから空調ダクト９ａ，９ｂに至るダクトを上部に設置する必要がない。そして、ダクトスペース１２ａ，１２ｂは、一部のラック２に代えて容易に構成することができる。

次に図９〜図１２は本発明のラック空調装置の第２の実施の形態を示すものであり、図において、第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。この実施の形態では、増強用空調機１０ｕ，１０ｖとしての床下吹出し空調機は、２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃの長手方向端部に配置し、空間の内側に隣接してダクトスペース１２ｕ，１２ｖを構成している。そして増強用空調機１０ｕ，１０ｖとダクトスペース１２ｕ，１２ｖの両側には、電源・通信盤１３ａ，１３ｂを隣接させ、この電源・通信盤１３ａ，１３ｂとラック列３ａ，３ｂの表面は同一面上に配置している。

一方、空間Ｃの上部は、このダクトスペース１２ｕ，１２ｖに対応して、２列のラック列３ａ，３ｂの幅方向に一対を成す空調用ダクト９ｕ，９ｖにより塞いでいる。従って、２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃは、上部が空調ダクト９ｕ，９ｖにより塞がれ、長手方向端部が増強用空調機１０ｕ，１０ｖとダクトスペース１２ｕ，１２ｖにより塞がれて囲まれた閉空間として構成されている。

従って、空調効率が良好であると共に、長手方向端部を塞ぐための板体等の専用の閉塞部材は必要でなく、また増強用空調機１０ｕ，１０ｖと電源・通信盤１３ａ，１３ｂをラック列３ａ，３ｂと一体的に配置しているため、スペース効率が良い。

この実施の形態においても、増強用空調機１０ｕ，１０ｖからの空調空気は、床下空間７に構成したチャンバー１１ｕ，１１ｖからダクトスペース１２ｕ，１２ｖを経て空調ダクト９ｕ，９ｖに供給する構成としている。

以上の構成において、床下吹出し空調機６からの空調空気は、第１の実施の形態と同様に、床下空間７から通気部（図示省略）を通して空間Ｃの下部から供給され、また増強用空調機１０ｕ，１０ｖからの空調空気は、床下空間７に構成したチャンバー１１ｕ，１１ｖからダクトスペース１２ｕ，１２ｖを介して夫々空調ダクト９ｕ，９ｖに供給され、空気供給口８ｕ，８ｖを通して前記空間Ｃの上部に供給される。そして、このように空間Ｃ内に供給された空調空気は、各ラック２に設けられたファン（図示省略）により吸引されて、ラック２内を流れ、実装されている発熱機器を冷却した後、ラック２の外部に排出される。

尚、この第２の実施の形態の変形例として、増強用空調機１０ｕ，１０ｖからの空調空気を、直接的に空調ダクト９ｕ，９ｖに供給するように構成することもできる。

次に図１３〜図１６は本発明のラック空調装置の第３の実施の形態を示すものであり、図において、第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。この実施の形態では、増強用空調機１０ａ，１０ｂとしての床下吹出し空調機は、２列のラック列３ａ，３ｂの中央部に配置し、２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃの内側に隣接してダクトスペース１２ａ，１２ｂを構成しており、このダクトスペース１２ａ，１２ｂに対応して、２列のラック列３ａ，３ｂの長手方向に一対を成す空調用ダクト９ａ，９ｂにより塞いでいる。一方、第１の実施の形態と同様に、ラック列３ａ，３ｂの長手方向端部には電源・通信盤１３ａ，１３ｂを配置して、空間Ｃの閉塞手段として機能させるように構成している。従って、２列のラック列３ａ，３ｂ間の空間Ｃは、上部が空調ダクト９ａ，９ｂにより塞がれ、長手方向端部が電源・通信盤１３ａ，１３ｂにより囲まれた閉空間として構成されている。

従って、この実施の形態においても空調効率が良好であると共に、ラック列３ａ，３ｂを塞ぐための板体等の専用の閉塞部材は必要でなく、また増強用空調機１０ａ，１０ｂと電源・通信盤１３ａ，１３ｂをラック列３ａ，３ｂと一体的に配置しているため、スペース効率が良い。

この実施の形態においても、増強用空調機１０ａ，１０ｂからの空調空気は、床下空間７に構成したチャンバー１１ａ，１１ｂからダクトスペース１２ａ，１２ｂを経て空調ダクト９ａ，９ｂに供給する構成としている。

以上の構成において、床下吹出し空調機６からの空調空気は、第１の実施の形態と同様に、床下空間７から通気部（図示省略）を通して空間Ｃの下部から供給され、また増強用空調機１０ａ，１０ｂからの空調空気は、床下空間７に構成したチャンバー１１ａ，１１ｂからダクトスペース１２ａ，１２ｂを介して夫々空調ダクト９ａ，９ｂに供給され、空気供給口８ａ，８ｂを通して前記空間Ｃの上部に供給される。そして、このように空間Ｃ内に供給された空調空気は、各ラック２に設けられたファン（図示省略）により吸引されて、ラック２内を流れ、実装されている発熱機器を冷却した後、ラック２の外部に排出される。

尚、この第３の実施の形態の変形例として、増強用空調機１０ａ，１０ｂからの空調空気を、直接的に空調ダクト９ａ，９ｂに供給するように構成することもできる。

以上に詳細に説明した本発明のラック空調装置は、適数組を組み合わせて設置室内に設置することができ、適宜の規模のラック空調装置を容易に構成することができ、拡張性が高い。その場合、空調空気を、床下空間から通気部を通して２列のラック列間の空間の下部に供給するための床下吹出し空調機は、ラック空調装置の複数の組に対して共通に構成することができ、その設置数を適宜に構成することができる。

１ラック空調装置
２ラック
３ａ，３ｂラック列
４床
５通気部
６床下吹出し空調機
７床下空間
８ａ，８ｂ空気供給口
９ａ，９ｂ空調ダクト
１０ａ，１０ｂ増強用空調機
１１ａ，１１ｂチャンバー
１２ａ，１２ｂダクトスペース
１３ａ，１３ｂ電源・通信盤
１４ａ，１４ｂ出入口

Claims

発熱機器を収容する複数のラックを列設した２列のラック列を、それらの長手方向を対向させて間隔を置いて配置し、この２列のラック列間の空間の床に通気部を構成して、床下吹出し空調機からの空調空気を、床下空間から通気部を通して前記空間の下部に供給する構成とすると共に、前記２列のラック列間の空間の上部を、下側に空気供給口を設けた空調ダクトにより塞ぎ、この空調ダクトに増強用空調機から空調空気を供給して、前記空間に上部からも空調空気を供給する構成とし、前記増強用空調機は床下吹出し空調機として構成し、空調空気を、床下空間に構成したチャンバーからダクトスペースを経て空調ダクトに供給する構成とし、このダクトスペースは、一部のラックに代えて構成したことを特徴とする発熱機器用のラック空調装置。
発熱機器を収容する複数のラックを列設した２列のラック列を、それらの長手方向を対向させて間隔を置いて配置し、この２列のラック列間の空間の床に通気部を構成して、床下吹出し空調機からの空調空気を、床下空間から通気部を通して前記空間の下部に供給する構成とすると共に、前記２列のラック列間の空間の上部を、下側に空気供給口を設けた空調ダクトにより塞ぎ、この空調ダクトに増強用空調機から空調空気を供給して、前記空間に上部からも空調空気を供給する構成とし、前記増強用空調機は床下吹出し空調機として構成し、空調空気を、床下空間に構成したチャンバーからダクトスペースを経て空調ダクトに供給する構成とし、前記増強用空調機は、２列のラック列間の空間の長手方向端部に配置し、空間の内側に隣接してダクトスペースを構成したことを特徴とする発熱機器用のラック空調装置。
発熱機器を収容する複数のラックを列設した２列のラック列を、それらの長手方向を対向させて間隔を置いて配置し、この２列のラック列間の空間の床に通気部を構成して、床下吹出し空調機からの空調空気を、床下空間から通気部を通して前記空間の下部に供給する構成とすると共に、前記２列のラック列間の空間の上部を、下側に空気供給口を設けた空調ダクトにより塞ぎ、この空調ダクトに増強用空調機から空調空気を供給して、前記空間に上部からも空調空気を供給する構成とし、前記増強用空調機は床下吹出し空調機として構成し、空調空気を、床下空間に構成したチャンバーからダクトスペースを経て空調ダクトに供給する構成とし、前記増強用空調機は、２列のラック列の中央部に配置し、２列のラック列間の空間の内側に隣接してダクトスペースを構成したことを特徴とする発熱機器用のラック空調装置。