JP5524467B2 - サーバ室用空調システム - Google Patents

Description

本発明は、サーバ室用空調システムに関する。

ＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）の発展に伴い、社会が求める情報量が著しく増大している。ＩＴ機器は概ね数年毎に更新されており、これに柔軟に対応できる設備が求められている。また、ＩＴ機器の高性能化により、機器毎のエネルギー消費量が増大しており、ＩＴ機器の熱処理を行う空調設備のエネルギー消費量も増大している。このようなＩＴ機器等の発熱機器を室内に設置する場合、空調能力を十分に確保する必要がある。

例えば、特許文献１には、室内の微差圧や温度差に基づいて送風機の風量を調整することで、室内の上下間の温度差の拡大や床表面温度の低下等を防ぐ空調装置の制御装置が開示されている。また、特許文献２には、室内の温度に応じて吹き出し用の風量を調整する温度制御装置が開示されている。また、特許文献３には、ファンフィルタユニットを天井に設置し、無結露型熱交換器を床下に設置することでスペースを有効活用するクリーンルームが開示されている。
特開平７−３５３６９号公報 特開平６−１７４２６２号公報 実公平６−４８２５６号公報

多量の情報を処理するサーバは発熱量が大きいため、これを収容するサーバラックには十分な冷気を流す必要がある。そこで、サーバ室では、冷気が各サーバラックに効率よく流れるようにするためにサーバラックを整列させて冷気通路を形成し、冷気が各サーバラックへ行き渡るようにしている。このような冷気通路は、コールドアイルとも呼ばれている。

ところで、サーバは、処理する情報量に応じて発熱量が変化する。よって、サーバに備えられる空冷用のファンの回転数は、サーバの発熱量に応じて変化する。ここで、一部のサーバの発熱量が他のサーバよりも多く、一部のサーバに冷気が多量に集中する場合、他のサーバへ流れる冷気が減る。更には、高発熱のサーバから排気される暖気が他のサーバへ回り込む場合もある。サーバに暖気が入ると、サーバが過熱する虞がある。本発明は、係る問題に鑑みなされたものであり、発熱状態に応じて冷却風量が変化するサーバラックが整列したサーバ室において、熱負荷の局部的な変動があっても、サーバを適正に冷却可能にするサーバ室用空調システムを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、サーバラックが整列したラック列に沿って送風機を並べる。

詳細には、サーバの発熱状態に応じて冷却風量が変化するサーバラックが整列したサーバ室の空調を行うサーバ室用空調システムであって、前記サーバ室の床下および天井裏の少なくとも何れかに設けられる所定空間へ冷気を送る空調機と、前記所定空間と前記サーバ室とを連通する開口部に設置されて該所定空間の空気を該サーバ室へ送風する送風機であって、前記サーバラックが整列したラック列の吸気側に沿って並ぶ複数の送風機と、を
備える。

上記サーバ室用空調システムは、サーバの発熱状態に応じて冷却風量が変化するサーバラックが整列したサーバ室の空調を行うことを前提としている。サーバラックは、サーバを収容しており、サーバの発熱状態に応じて冷却風量が変化する。サーバを冷却する空気は、サーバラックの周囲からサーバラック内を通過し、反対側へ流れるものであり、例えば、サーバラックの正面から吸気されて背面へ排出される。サーバを冷却する空気は、サーバ本体に設けられている冷却ファンやサーバラックの内外に取り付けられている冷却ファンによって流れる。なお、サーバ本体に設けられている冷却ファンによってサーバが冷却される場合、サーバラックは、吸排気口等を有するものに限られず、４面ある側面のうちラック列の吸気側の面（換言すると、ラック内に設置されるサーバ本体の吸気側の面）およびその反対側である排気側の面が全面的に開放されており、他の面が板状の部材等で閉じられていても良い。サーバ室は、このようなサーバラックが、少なくとも、冷却空気の給排気面が揃うように整列している。サーバ室には、床下および天井裏の少なくとも何れかに空間が設けられており、空調機がこの空間へ冷気を送る。本願では、このような空間を所定空間という。なお、空調機は、冷却用のコイルや空気ファンを内蔵するものであるが、これらが別体で構成され、中間にダクト等を介在するものであってもよい。

上記サーバ室用空調システムは、所定空間とサーバ室とを連通する開口部に、送風機が設けられている。このような開口は、サーバ室の床あるいは天井に設けられる。送風機が所定空間の空気をサーバ室へ送ることにより、空調機の冷気がサーバ室内へ流れる。ここで、上記サーバ室用空調システムは、送風機が複数設けられており、整列したラック列に沿って並ぶように配置される。特に、サーバラックが冷却空気を取り込む側である吸気側に沿って並ぶように配置される。よって、サーバラックのラック列に沿うように開口部が設けられることになる。このような開口部に、ラック列に沿って送風機が並ぶように配置されることにより、サーバラック間で冷却風量にばらつきが生じても、開口部内を通過する空気の量にばらつきが生じることがなくなる。よって、熱負荷の局部的な変動があっても各サーバラックの吸気側へ冷気が流れ、サーバを適正に冷却することが可能になる。

なお、前記サーバラック内から該サーバラックの吸気側への空気の逆流を検出する逆流検出手段を更に備え、前記送風機は、前記逆流検出手段が前記空気の逆流を検出すると、該空気の逆流が解消されるように必要量の風量の空気を送風するものであってもよい。逆流検出手段は、例えば、サーバラックの吸気側に配置される温度センサであり、この場合、送風機は、温度センサが設定温度になるように必要量の風量の空気を送風する。このように構成されるサーバ室用空調システムであれば、特定のサーバラックから排出された暖気がサーバラックの吸気側へ回り込んだ場合に、これを温度変化で感知して風量が調整されるため、暖気の回りこみによるサーバの過熱を防ぐことができる。

また、前記空調機は、前記サーバ室の空気を冷やして前記所定空間へ送り、前記空調機の風量を、前記所定空間と前記サーバ室との差圧に応じて制御する制御手段を更に備えるものであってもよい。例えば、冷却コイルや電動ファンを備える空調機であれば、ファンの回転数を変えて風量を調整する。このように構成されるサーバ室用空調システムによれば、送風機により生ずる所定空間とサーバ室との差圧を調整することが可能である。なお、このような差圧制御は、逆流検出手段による検出結果に応じて実行される送風機の風量制御と並列して実行される。

また、前記サーバ室は、前記ラック列が２列一組で一組以上配置されており、前記送風機は、一組のラック列を構成する２つのラック列の間に形成される通路へ送風するものであってもよい。各ラック列は離間して対面しており、各ラック列の間に通路が形成される。２つのラック列の間に形成される通路は冷気が流れるため、両ラック列は吸気面が対面
するように配置される。このように形成される通路へ送風機が送風することにより、通路に面する各サーバラックへ冷気が流れ、サーバを適正に冷却することが可能になる。なお、前記サーバラックは、例えば、前記通路から吸気した空気を反対側へ排気する。

また、前記通路は、該通路を形成する前記２つのラック列と、該通路の長手方向の両端に配置される仕切り部材とにより、前記サーバ室内で周囲と仕切られるものであってもよい。このように構成されるサーバ室用空調システムによれば、サーバラックから排出される暖気がサーバラックの吸気側に回り込む事が無い。よって、サーバに暖気を流すことなく、サーバを適正に冷却することが可能となる。特に、複数組のラック列によって上記通路が形成されている場合に、送風機が各通路へ空気を送るため、何れかの通路に面するサーバラックが大量に冷気を消費していても、他の通路に面するサーバラックへ冷気が正常に送られるため、サーバを適正に冷却することが可能になる。

また、前記サーバラックは、前記サーバ室の天井と離間しており、前記所定空間は、前記サーバ室の床下に設けられ、前記送風機は、前記サーバ室の床に設けられた開口部に設置されて前記所定空間の空気を該サーバ室へ送風するものであってもよい。このように構成されるサーバ室用空調システムによれば、サーバラックに沿った床の開口部から送り出された冷気がサーバラックへ流れる。ここで、床の開口部から冷気を送り出す場合、開口部とサーバラックとの距離が極めて近いため、開口部を通過する空気の流れの分布がサーバラックの吸排気量の変化により影響を受けやすい。しかし、上記サーバ室用空調システムによれば、開口部の通気が送風機により行われているため、開口部を通過する空気の流れの分布がばらつくことがない。従って、熱負荷の局部的な変動があっても各サーバラックの吸気側へ冷気が流れ、サーバを適正に冷却することが可能になる。

発熱状態に応じて冷却風量が変化するサーバラックが整列したサーバ室において、熱負荷の局部的な変動があっても、サーバを適正に冷却可能にするサーバ室用空調システムを提供することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を例示的に説明する。以下に示す実施形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、実施形態に係るサーバ室用空調システム１の全体構成図である。本実施形態に係るサーバ室用空調システム１は、図１に示すように、各種の演算処理やデータベースの管理を行うサーバが収容されたサーバラック２が多数配置されたサーバ室３に備えられる。サーバ室３には、サーバラック２が整列したラック列４が４列に並んでいる。ラック列４は、サーバラック２内に収容されているサーバを冷やすための空気を取り入れる吸込面５と、取り入れた空気を排出する排出面６とが、同じ向きに揃うように並べられたサーバラック２で構成されている。なお、サーバラック２は、４面ある側面の少なくとも一部が板状の部材で覆われているものに限られず、例えば、吸込面５と排出面６が全面的に開放されたラックであってもよい。一組のラック列を構成する２つのラック列４が、吸込面５が対面するように配置されることで、両ラック列４間に冷気通路が形成される。このような冷気通路を以下、コールドアイル７という。また、冷気通路の隣の通路を以下、ホットアイル８という。サーバラック２が設置されているサーバ室３の床９の下には、床下空間１０（本発明でいう、所定空間の一実施態様である）が設けられている。各サーバラック２の吸排気量は、収容しているサーバの動作状態に応じて時々刻々と変化する。すなわち、各サーバに内蔵または付設されている冷却ファンやサーバラック２の内または外に取り付けられている冷却ファンの回転数が、サーバの発熱量等に応じて変化することにより、サーバラック２の吸込面５に吸気され、或いは排出面６から排出される空気の量が変化す
る。各サーバラック２ではこのような風量調整が互いに独立して行われるため、各サーバラック２の吸排気量は互いに異なる場合がある。サーバ室３の壁面付近には空調機１１が多数設置され、サーバ室３の床９にはラック列４と平行に開口部１２が設けられる。また、開口部１２には送風機１３が設けられる。

空調機１１は、冷水が流れる配管にフィンが取り付けられた熱交換用のコイルと、室内の空気を吸気して送気する電動ファンとを内蔵したものであり、サーバ室３の空気を側面や上面に設けられた吸気口から吸気して冷やし、底面に開口した吹出口から床下空間１０へ送る。空調機１１は、床下空間１０へ送る空気の温度が一定になるように制御している。空調機１１に供給される冷水は、図示しない冷凍機で冷やされた冷水であり、空調機１１と冷凍機との間を循環する冷水循環系統により供給される。図２は、サーバ室３のレイアウトを示す図である。図２に示すように、空調機１１は、サーバ室３の壁面付近に複数設置されている。

開口部１２は、サーバ室３の床９に設けられる開口部分であり、空気を通すことが可能な網目状のグレーチングが設置されている。開口部１２は、サーバ室３の床９のうち特にコールドアイル７の部分に設けられており、床下空間１０とサーバ室３とを連通する。開口部１２は、ラック列４に沿って延びている。

送風機１３は、いわゆるＦＤＵ（Fan Diffuser Unit）であり、開口部１２のグレーチ
ングの下側に設置される。送風機１３は、羽根とモータ、空気通路を形成する外筒と接続フランジを備えている。図３は、送風機１３の据付状態を示す図である。図３に示すように、送風機１３は、ラック列４に沿って並ぶように多数設置されており、本体の下面に設けられた開口から吸い込んだ床下空間１０の空気を、本体の上面に設けられた開口から開口部１２を介してサーバ室３へ送る。なお、サーバラック２の吸込面の横幅が約９００ｍｍであるため、送風機１３の大きさもこれに準じている。

このように構成されるサーバ室用空調システム１によれば、以下のような効果が奏される。すなわち、本実施形態に係るサーバ室用空調システム１によれば、床下空間１０からコールドアイル７へ流れる空気が、送風機１３によって強制的に送られる。このため、サーバの発熱等により各サーバラック２の吸排気量にばらつきが生じた場合であっても、床下空間１０から各コールドアイル７へ送気される空気の量にばらつきがなくなる。図４は、送風機１３を設置しない従来技術に係るサーバ室用空調システムで、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図である。図５は、本実施形態に係るサーバ室用空調システム１で、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図である。従来技術に係るサーバ室用空調システムの場合、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じ、図４に示すように、例えば、２つあるコールドアイルのうち、左側のコールドアイルではサーバの冷却ファンの回転数増大により多量の空気が流れ、右側のコールドアイルへ空気が流れにくくなると、右側のコールドアイルは流入空気の不足が生ずる。そうすると、天井側にある暖かい空気がコールドアイルへ流れ込み、サーバの冷却に支障をきたす虞がある。他方、本実施形態であれば、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じても、図５に示すように、床下空間１０から各コールドアイル７へ流れる空気の量に偏りが発生しない。これは、開口部１２に送風機１３が設けられることにより、各サーバラック２の吸排気量にばらつきが生じても、開口部１２を通過する空気の量が送風機１３により一定になるように調整されるためである。

なお、本実施形態は、各コールドアイル７間の空気の流れのばらつきのみならず、それぞれのコールドアイル７内の空気の流れのばらつきも無くすことができる。図６は、送風機１３を設置しない従来技術に係るサーバ室用空調システムで、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図である。図７は、本実施形態に係るサー
バ室用空調システム１で、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図である。従来技術に係るサーバ室用空調システムの場合、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じ、図６に示すように、例えば、ラック列の左から２番目や３番目あたりのサーバの冷却ファンの回転数増大により、床下空間からコールドアイルへ流れる空気の流れに偏りが生じると、ラック列の端部付近のサーバラックへ冷気が十分に行き渡らなくなる。そうすると、天井側にある暖かい空気がラック列の端部付近のサーバラックへ流れ、サーバの冷却に支障をきたす虞がある。他方、本実施形態であれば、各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じても、図７に示すように、床下空間１０からコールドアイル７へ流れる空気の流れに偏りが生じない。よって、同一のラック列４に属する各サーバラック２間で冷却用空気に偏りが生じなくなる。

図８は、本実施形態で送風機１３を無くした場合に発生し得る空気の流れを示す第一の図である。２つのコールドアイル７を構成する４つのラック列４のうち、図８で左側にある組のラック列でサーバの負荷が増大し、サーバラック２内で電動ファンが大量の空気を流している場合、床下空間１０の冷気の多くが左側のコールドアイル７へ流れ、右側のコールドアイル７へ流れにくくなる。この結果、図８の符合Ａで示すように、ホットアイル８の空気が一部のサーバラック２内を逆流し、コールドアイル７へ流れ込んでしまうような場合が発生し得る。例えば、符号Ａで示す部分のサーバラック２内のサーバの負荷が極めて小さく、或いはサーバが停止している場合、符号Ａで示す部分のサーバラック２内の電動ファンはほとんど動作しない。この場合、右側のコールドアイル７にホットアイル８の空気が流れ込んでしまい、右側のコールドアイル７からの冷気で冷やされるサーバに悪影響を及ぼす。しかし、コールドアイル７の下に送風機１３が取り付けられていれば、一方のコールドアイル７のみに冷気が流れ込み、他方のコールドアイル７へ流れ込む冷気の量が減ってしまうことが無いため、サーバの過熱を防ぐことができる。

図９は、本実施形態で送風機１３を無くした場合に発生し得る空気の流れを示す第二の図である。右側のコールドアイル７を構成する２つのラック列４のうち、一部のサーバラック２（例えば、図９の符号Ｂ）でサーバの負荷が増大し、サーバラック２内で電動ファンが大量の空気を流している場合、他のサーバラック２へ空気が流れにくくなる。この結果、図９の符合Ｃで示すように、ホットアイル８の空気が一部のサーバラック２内を逆流し、コールドアイル７へ流れ込んでしまうような場合が発生し得る。この場合、符号Ｃで示されるサーバラック２付近のサーバにホットアイル８の空気が流れ込んでしまい、サーバに悪影響を及ぼす。しかし、コールドアイル７の下に送風機１３が取り付けられていれば、一部のサーバラック２で空気が大量に流れていても、床下空間１０の空気が送風機１３により強制的にコールドアイル７内へ流れ込むため、サーバの過熱を防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、各サーバラック２の吸排気量の変化による、床下空間１０から各コールドアイル７への空気の流れのばらつきが生じなくなるため、熱負荷に応じた空調機１１の能力制御や運転台数の制御を自動化したりすることができる。

なお、上記実施形態は、次のように変形することができる。図１０は、上記実施形態の第一変形例に係るサーバ室用空調システム１の構成図である。本変形例は、図１０に示すように、コールドアイル７の上に空調機１１１が設置されている。空調機１１１は、熱交換用のコイルや電動ファンを内蔵したものであり、サーバ室３の空気を側面や上面に設けられた吸気口から吸気して冷やし、底面に開口した吹出口からコールドアイル７へ送る。空調機１１１は直膨式でそこに図示しない屋外の冷凍機で圧縮され、膨張弁により冷やされた冷媒が供給される。空調機１１１と空調機１１との最大の相違点は、その設置箇所にある。すなわち、空調機１１が床上に設置されているのに対し、空調機１１１は、コールドアイル７の上側で、コールドアイル７を挟む２つのラック列４の間に架け渡されるよう
に設置されている。よって、空調機１１１からコールドアイル７へ送られる空気と送風機１３から送られる空気とがコールドアイル７内で対向することになる。本変形例によれば、上記実施形態と同様、各サーバラック２の吸排気量にばらつきが生じても、床下空間１０からコールドアイル７へ流れる空気の流れに偏りが生じない。また、冷却された空気がコールドアイル７へ供給されるためにシステム全体の風量が少なくて済み、空調機１１１と送風機１３の吸気比を例えば５０：５０にすれば、合わせた風量は送風機１３のみの場合と比べて３割程度減らすことができる。また、サーバ側では少ない量の空気でもより冷えた空気のため、サーバファンの回転数が抑えられ、結果的に排出空気も吸気に見合って少なくなり、供給風量が少なくても逆流しやすくなるわけではない。

また、上記実施形態は、次のように変形することができる。図１１は、上記実施形態の第二変形例に係るサーバ室用空調システム１の構成図である。また、図１２は、本変形例を適用したサーバ室３のレイアウトを示す図である。本変形例は、図１１や図１２に示すように、コールドアイル７の長手方向の両端および上側に仕切板が取り付けられている。すなわち、コールドアイル７を形成する２つのラック列４の端部同士を仕切板１４で繋いで、コールドアイル７の長手方向の両端を塞ぐ。また、コールドアイル７を形成する２つのラック列４の上端同士を仕切り板１１４で繋いで、コールドアイル７の上側を塞ぐ。

これにより、ホットアイル８の暖かい空気がコールドアイル７へ流れ込まなくなると共に、コールドアイル７の空気がサーバラック２内へ全て流れる。よって、空調機１１で冷やされた空気が全てサーバラック２内を通るようになり、空調システムの動作効率を高めることが可能である。なお、本変形例のように、コールドアイル７とホットアイル８とを仕切板で仕切った場合、ホットアイル８からコールドアイル７への空気の流れ込みが無くなるようにも考えられる。このため、コールドアイル７の下にある送風機１３の役割が無くなるようにも考えられる。しかし、送風機１３が無いと、次のような理由により、ホットアイル８の空気がコールドアイル７へ流れる場合がある。

また、上記実施形態は、次のように変形することができる。図１３は、上記実施形態の第三変形例に係るサーバ室用空調システム１の構成図である。本変形例は、図１３に示すように、サーバ室３の天井１９の上に、天井裏空間１５（本発明でいう、所定空間の一実施態様である）が設けられている。天井裏空間１５は、ダクト２０を介して空調機１１と繋がれており、床下空間１０と同様、空調機１１から出る冷気が流れ込む。また、ラック列４と天井１９との間には、ホットアイル８とコールドアイル７とを隔離する仕切板２１４が設けられており、天井裏空間１５とコールドアイル７とが繋がっている。よって、空調機１１からダクト２０を介して天井裏空間１５へ流れた冷気と、空調機１１から床下空間１０へ流れた冷気とが、コールドアイル７へ流れ込んで合流する。

ここで、本変形例は、コールドアイル７の下側のみならず、コールドアイル７の上側にも送風機１１３が設けられている。コールドアイル７の上側に設けられる送風機１１３は、コールドアイル７の下側に設けられる送風機１３と異なり、上面の開口から吸い込んだ空気を下面の開口から吹き出す。従って、送風機１３から吹き出す空気と送風機１１３から吹き出す空気とがコールドアイル７で対向することとなる。本変形例によれば、上記実施形態や各変形例と同様、各サーバラック２の吸排気量にばらつきが生じても、床下空間１０および天井裏空間１５からコールドアイル７へ流れる空気の流れに偏りが生じない。よって、空気の流れの偏りによりサーバが過熱するのを防ぐことが可能である。

また、上記実施形態は、次のように変形することができる。図１４は、上記実施形態の第四変形例に係るサーバ室用空調システム１の系統図である。本変形例の構成は、制御装置と差圧センサが追加された点以外は上記実施形態と同様であるため、構成図は省略する。本変形例では、上記実施形態で説明した各機器類の他、図１４に示すように、制御装置
１６および差圧センサ１７を備えている。差圧センサ１７は、２点間の圧力差を検出して電気信号に変換するセンサであり、図１４に示すように、サーバ室３と床下空間１０との差圧を検出する。制御装置１６は、入力インターフェースや出力インターフェース、演算回路等を備えるコントローラであり、差圧センサ１７からの信号に応じて空調機１１の動作を制御する。なお、図１４では、空調機が一台しか図示されていないが、サーバ室３に設置されている台数分だけ制御装置１６に繋がれているものとする。また、空調機１１の能力は、インバータにより無段階に、或いはタップの切り替え等により段階的に調整可能なものとする。

以下、制御装置１６が実行する制御の内容について説明する。図１５は、制御装置１６が実行する差圧制御の処理フロー図である。サーバ室用空調システム１が起動すると、制御装置１６は、図１５に示すように、サーバ室３と床下空間１０との差圧を検出する（Ｓ１０１）。そして、検出した差圧が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。判定は、検出した差圧の絶対値が、制御装置１６内のメモリーに格納されている既定の設定値の範囲内であるか否かにより行われる。この設定値は、床９や壁、扉、送風機１３や空調機１１が許容できる差圧に基づき、サーバ室用空調システム１の設置時等に予め設定されるものである。制御装置１６は、差圧が既定の設定値の範囲内であれば、差圧の検出（Ｓ１０１）を繰り返す。また、制御装置１６は、差圧が既定の設定値の範囲内でなければ空調機１１の風量の増減を行う（Ｓ１０３）。そして、再び差圧の検出（Ｓ１０１）を繰り返す。

制御装置１６による差圧制御は、次のようにして実現される。すなわち、制御装置１６による差圧制御は、基本的に床下空間１０がサーバ室３よりも陽圧になるようにする。そして、差圧（床下圧力―室内圧力）が所定値よりも高い場合に空調機１１の風量を減らし、差圧が所定値より低い場合に空調機１１の風量を増やす。なお、空調機１１の風量調整は、インバータによる風量の無段階制御、タップの切り替え等による段階的な制御、或いは空調機１１の起動や停止により行う。

送風機１３を設けることにより、床下空間１０や天井裏空間１５とサーバ室３との間に差圧が減少するが、このような差圧制御を行うことにより差圧を制御することが可能となる。なお、差圧制御に際しては、上述したような差圧センサ１７によるものの他、送風機１３の運転状態（例えば、電力量や吸気風量の和）を検知して空調機１１の風量を制御することもできる。

また、上記第四変形例は、次のように変形することができる。図１６は、上記第四変形例を更に変形した第五変形例に係るサーバ室用空調システム１の系統図である。本変形例の構成は、温度センサが追加された点以外は上記第四変形例と同様であるため、構成図は省略する。本変形例では、上記第四変形例で説明した各機器類の他、図１６に示すように、温度センサ１８を備えている。温度センサ１８は、多数設置されており、サーバ室３内のうちのコールドアイル７であって、特に各サーバラック２の吸込面５付近の温度をそれぞれの温度センサ１８が検出する。制御装置１６は、温度センサ１８からの信号に応じて送風機１３の動作を制御する。なお、図１６では、送風機が一台しか図示されていないが、床下空間１０に設置されている台数分だけ制御装置１６に繋がれているものとする。

以下、制御装置１６が実行する制御の内容について説明する。図１７は、制御装置１６が実行する温度制御の処理フロー図である。本変形例に係る制御装置１６は、上述した第四変形例に係る差圧制御と並行して、次のような温度制御を行う。すなわち、サーバ室用空調システム１が起動すると、制御装置１６は、図１７に示すように、各サーバラック２の吸込面５の温度を検出する（Ｓ２０１）。そして、検出した温度が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。判定は、検出した温度が、空調機１１が床下空間１０へ送
り出す空気の温度と略同一（但し、１〜２℃の誤差は許容範囲内である）であるか否かにより行われる。なお、送風機１３はＰＩ制御されている。詳細には、空調機１１が送り出す空気の温度と検出した温度との温度差が、メモリー等に予め設定された閾値の範囲内であるか否かを判定する。空調機１１が送り出す空気の温度は、温度センサ等により実際の温度を検出した値であってもよいが、システム構成を簡略化するため、空調機１１にセットされている温度の制御目標値とする。閾値は、サーバ室用空調システム１を設置する際、任意に設定される値であり、例えば、ホットアイル８の空気がコールドアイル７へ流入する場合の温度の値である。制御装置１６は、温度が許容範囲内であれば、温度の検出（Ｓ２０１）を繰り返す。また、制御装置１６は、温度が許容範囲内でなければ温度制御を行う（Ｓ２０３）。そして、再び温度の検出（Ｓ２０１）を繰り返す。

制御装置１６による温度制御は、次のようにして実現される。温度センサ１８による検出結果が、許容範囲外というものである場合、これを検出した温度センサ１８に対応する送風機１３、或いはこの温度センサ１８の付近にある送風機１３の風量を増やしたり、或いは減らしたりする。送風機１３の風量調整は、インバータやタップの切り替え等により行う。

送風機１３を設けることにより、ホットアイル８の空気がコールドアイル７へ回り込むことはほとんど無くなるが、本変形例のように温度センサの検出結果に基づいて各送風機１３の風量を調整することにより、各サーバラック２に流入する空気の温度のばらつきを無くすことができる。これにより、ホットアイル８の暖気の一部がコールドアイル７へ逆流しても、温度センサ１８がこれを検知して送風機１８の風量が上がるため、逆流を解消することが可能である。また、温度センサ１８の代わりに例えばプロペラ式の風向計やサーバファンの電力消費量を計測する電力量計を使い、これらの計測結果に基づいて各送風機１３の風量を調整して同様の効果が得られる。

なお、上記実施形態や各変形例は、適宜組み合わせることも可能である。例えば、第四変形例に係る差圧制御を第一変形例から第三変形例の何れかの変形例に適用することも可能であるし、第五変形例に係る温度制御を第一変形例から第四変形例の何れかの変形例に適用することも可能である。また、空調機１１に内蔵される電動ファンを省略し、サーバ室３と床下空間１０や天井裏空間１５との間の空気の循環を送風機１３で実現することもできる。この場合、空調機１１には熱交換用のコイルのみが内蔵される。

実施形態に係るサーバ室用空調システムの全体構成図。 サーバ室のレイアウトを示す図。 送風機の据付状態を示す図。 従来技術に係るサーバ室用空調システムで各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図。 実施形態に係るサーバ室用空調システムで各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図。 従来技術に係るサーバ室用空調システムで各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図。 実施形態に係るサーバ室用空調システムで各サーバラックの吸排気量にばらつきが生じた場合の空気の流れを示す図。 実施形態で送風機を無くした場合の空気の流れを示す第一の図。 実施形態で送風機を無くした場合の空気の流れを示す第二の図。 第一変形例に係るサーバ室用空調システムの構成図。 第二変形例に係るサーバ室用空調システムの構成図。 第二変形例に係るサーバ室のレイアウトを示す図。 第三変形例に係るサーバ室用空調システムの構成図。 第四変形例に係るサーバ室用空調システムの系統図。 制御装置が実行する差圧制御の処理フロー図。 第五変形例に係るサーバ室用空調システムの系統図。 制御装置が実行する温度制御の処理フロー図。

符号の説明

１・・・サーバ室用空調システム
２・・・サーバラック
３・・・サーバ室
４・・・ラック列
５・・・吸込面
６・・・排出面
７・・・コールドアイル
８・・・ホットアイル
９・・・床
１０・・床下空間
１１，１１１・・空調機
１２・・開口部
１３，１１３・・送風機
１４，１１４，２１４・・仕切板
１５・・天井裏空間
１６・・制御装置
１７・・差圧センサ
１８・・温度センサ
１９・・天井
２０・・ダクト

Claims (9)

1. サーバの発熱状態に応じて冷却風量が変化するサーバラックが整列したサーバ室の空調を行うサーバ室用空調システムであって、
   前記サーバ室の床下および天井裏の少なくとも何れかに設けられる所定空間へ冷気を送る空調機と、
   前記所定空間と前記サーバ室とを連通する開口部に設置されて該所定空間の空気を該サーバ室へ送風する送風機であって、前記サーバラックが整列したラック列の吸気側に沿って各サーバラックと対応付けて配置された複数の送風機と、
   前記サーバラック内から該サーバラックの吸気側への空気の逆流を検出する逆流検出手段と、を備え、
   前記サーバラックの各々は、吸気側の面が前記複数の送風機からの送気が吹き出されるコールドアイルに面しており、
   前記送風機は、前記逆流検出手段が前記空気の逆流を検出すると、該空気の逆流が解消されるように必要量の風量の空気を送風する、
   サーバ室用空調システム。
2. 前記逆流検出手段は、前記サーバラックの吸気側に配置される温度センサであり、
   前記送風機は、前記温度センサが設定温度になるように必要量の風量の空気を送風する、
   請求項１に記載のサーバ室用空調システム。
3. 前記空調機は、前記サーバ室の空気を冷やして前記所定空間へ送り、
   前記空調機の風量を、前記所定空間と前記サーバ室との差圧に応じて制御する制御手段を更に備える、
   請求項１または２に記載のサーバ室用空調システム。
4. 前記サーバ室は、前記ラック列が２列一組で一組以上配置されており、
   前記送風機は、一組のラック列を構成する２つのラック列の間に形成される通路へ送風する、
   請求項１から３の何れか一項に記載のサーバ室用空調システム。
5. 前記通路は、該通路を形成する前記２つのラック列と、該通路の長手方向の両端に配置される仕切り部材とにより、前記サーバ室内で周囲と仕切られている、
   請求項４に記載のサーバ室用空調システム。
6. 前記サーバラックは、前記通路から吸気した空気を反対側へ排気する、
   請求項４または５に記載のサーバ室用空調システム。
7. 前記サーバラックは、前記サーバ室の天井と離間しており、
   前記所定空間は、前記サーバ室の床下に設けられ、
   前記送風機は、前記サーバ室の床に設けられた開口部に設置されて前記所定空間の空気を該サーバ室へ送風する、
   請求項１から６の何れか一項に記載のサーバ室用空調システム。
8. 前記所定空間は、前記サーバ室の床下に設けられ、
   前記サーバ室用空調システムは、前記空調機とは異なる他の空調機が前記一組のラック列が構成する２つのラック列の間に架け渡されるように更に設置され、
   前記他の空調機は、一組のラック列を構成する２つのラック列の間に形成される前記通路へ冷気を送る、
   請求項４から６の何れか一項に記載のサーバ室用空調システム。
9. 前記所定空間は、前記サーバ室の床下及び天井裏に設けられ、
   天井裏に設けられた前記所定空間は、ダクトを介して前記空調機と繋がれており、
   前記送風機は、前記サーバ室の床及び天井に設けられた開口部に設置されて前記所定空間の空気を前記サーバ室へ送風する、
   請求項１から７の何れか一項に記載のサーバ室用空調システム。

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