JP5612933B2

JP5612933B2 - 空調システム

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Publication number: JP5612933B2
Application number: JP2010156264A
Authority: JP
Inventors: 直隆柳川
Original assignee: Flower Communications
Current assignee: Flower Communications
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: JP2012018584A

Description

本発明は、サーバ装置の冷却に好適な空調システムに関するものである。

近年、社会のＩＴ化の進展に伴い、情報通信機器の高速化、大容量化、高密度化が急速に進んでいる。これらの機器は、一般的に米国ＩＥＡ規格に準ずる１９インチサーバ装置であり、サーバ収容室に収容される。サーバ装置は前面から冷気を吸込み、上面又は背面から排気しており、一般的には、複数のサーバ装置を横一列に配置している。サーバ装置の吸気面側に形成された空間は、アンビエント空調等から冷気が供給されていることから、コールドアイルと呼ばれている。また、サーバ装置の排気面側に形成された空間はサーバ装置からの排気で温度が上昇することから、ホットアイルと呼ばれている。

このように構成されているサーバ収容室内においては、サーバ装置で発生した熱の偏在により局所的な高温エリアが生じており、サーバ収容室全体を空調するアンビエント空調のみでは対応できない問題が生じていた。
特開２００９−２５７７１８号公報特開２００９−１１０４６９号公報

本発明は、サーバ収容室全体を空調する冷却装置のみにより、サーバ収容室内の局所的な高温エリアが生じる問題を解決する、空調システムを提供するものである。

本発明は、外部から取り込んだ空気を流動させてサーバ装置を冷却する空調システムであって、サーバ装置を収容しており、コールドアイルの空気がサーバ装置を通過してホットアイルに移動するサーバ収容部と、外部から空気を取り込み、この空気をサーバ収容部に流入させるためのファンと、ファンによって取り込まれた空気をサーバ収容部に導く吸気通路と、拡散性を有する水の微細化粒子を生成し、吸気通路内に微細化粒子を放出する粒子生成機と、を有することを特徴とする空調システムである。

また、本発明は、ホットアイルの空気を吸気通路に導く連絡通路と、外部から取り込んだ空気がサーバ収容部に向かう第１通路を開閉するとともに、連絡通路からの空気がサーバ収容部に向かう第２通路を開閉する開閉機構と、サーバ装置から排出された空気の温度を検出する排出側温度センサと、サーバ装置に供給される空気の湿度を検出する供給側湿度センサと、排出側温度センサの検出温度および供給側湿度センサの検出湿度に基づいて、前記開閉機構の駆動を制御するコントローラとを有する空調システムであって、このコントローラは、吸気センサの取得情報に含まれる取得湿度と所定の上限湿度とを比較し、取得湿度が上限湿度よりも高いと判断したときに、開閉機構に対して、第１通路を閉じ状態とし、第２通路を開き状態とする制御信号を送信する。

本発明によれば、サーバ収容部全体を空調するための冷却装置（ファンおよび微細化粒子混合槽）により、サーバ収容部内に流入する空気に水の微細化粒子を混合させて、水の微細化粒子の分子拡散運動により、サーバ収容部内の空気を拡散させて、サーバ収容部（特にホットアイル部）の温度分布を一様にすることができるという効果を奏する。

空調システム全体の概略図である。空調システムのA-A断面図である。サーバ収容部の上面図である。第１給水管部周辺のＢ部詳細図である。空調システムにおける制御ブロック図である。空調システムにおける制御フロー図である。ホットアイル内における各温度センサの検出結果である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１は空調システム全体の概略図、図２は図１に示す空調システムのA-A断面図、図３はサーバ収容部の上面図、図４は図１に示す給水管部周辺のＢ部詳細図、図５は空調システムにおける制御ブロック図、図６は空調システムにおける制御フロー図、図７はホットアイル内における各温度センサの検出結果である。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直交する異なる三軸を示しており、各座標軸の矢印方向を正方向とする。

図１に示すように、本実施形態における空調システム1は、複数のサーバ２１１を収容するサーバ収容部２、サーバ収容部２内に適度な温度および湿度の冷却空気を供給する冷却空気供給部３、および複数のサーバ２１１からの排出空気をサーバ収容部２の外へと排出する空気排出部４を含むものからなる。

図１のように、サーバ収容部２は、サーバ装置２１を収容しており、サーバ装置２１に対して冷却空気の供給側に位置するコールドアイル２２と、サーバ装置２１に対して冷却空気の排出側に位置するホットアイル２３とを有する。ホットアイル２３は連絡通路部２４を介して冷却空気供給部３に接続されている。

図１、２および３のようにサーバ装置２１は、複数のサーバ２１１からなり、Ｙ方向に複数のサーバ２１１を並列している。複数の並列したサーバ２１１における側面端部には、サーバ収容部２との空間をなくすように壁面が形成され、コールドアイル２２内に流入した空気がいずれかのサーバ２１１を通過した後にホットアイル２３へと流出する。サーバ２１１は、複数のラックマウントサーバ（不図示）、ラックマウントサーバ内に吸気する冷却ファン（不図示）およびこれらのラックマウントサーバを格納するためのラック（不図示）からなる。このラックマウントサーバは、空気を吸気する吸気面およびラックマウントサーバ内に吸気した空気を排気する排気面の方向をそれぞれ揃えて、サーバ２１１内に格納している。そして、これらを格納するサーバ２１１に設けられた冷却ファンにより、吸気面から空気を吸気して、サーバ２１１の内部を通り、排気面から排気する。サーバ２１１を冷やす空気の吸気面をコールドアイル２２とし、サーバ２１１から排熱される暖気の排気面をホットアイル２３とする。なお、サーバ装置２１は、必ずしも複数台を並列させる必要はなく、１つのサーバ２１１であっても良い。

コールドアイル２２は、冷却空気供給部３から流入する適切な温度および湿度を有する空気をサーバ装置２１へと供給して、サーバ装置２１を冷却する。また、コールドアイル２２のＹ方向における中央には、供給側センサ２２１が固定金具により固定されており、サーバ装置２１に供給される空気の温度Ｔ_１および湿度Ｈ_１を検出する。

ホットアイル２３は、サーバ装置２１から排出された暖気を一旦滞留させた後に、ホットアイル２３の上部に接続された空気排出部４および連絡通路部２４に暖気を送気する。空気排出部４をホットアイル２３に接続した接続口近傍には、排出側センサ２３１を固定して、ホットアイル２３内における空気の温度T₂および湿度H₂を検出する。このように空気排出部４の接続口近傍の空気の流れが激しい場所に排出側センサ２３１を置くことにより、ホットアイル２３内の空気の温度変化を敏感に検出することができる。

連絡通路部２４は、ホットアイル２３と冷却空気供給部３に接続しており、ホットアイル２３内におけるサーバ装置２１から排出された暖気を冷却空気供給部３へと循環させる。このようにホットアイル２３内に滞留した暖気を冷却空気供給部３へと循環させることで、冷却空気供給部３における空気温度を高めることができる。

図１に示すように冷却空気供給部３は、外気を取り込む吸気部３１と、この取り込んだ空気に対して水の微細化粒子を混合させる微細化粒子混合槽３２を含むものからなる。

吸気部３１は、一方の側面に吸気口３１１から流入する流路（第１通路）を設けて、吸気部３１の内周面に固定した吸気ファン３１２（ファン）により外気を吸気部３１内へ取り込み、微細化粒子混合槽３２を介して、コールドアイル２２へと流入する。つまり、この吸気ファン３１２の吸気量に応じて、コールドアイル２２に流入する流量も変わり、それに伴いコールドアイル２２内の室圧も変えることができる。このように吸気ファン３１２の回転数を任意に変えることで、コールドアイル２２の室圧を自由に変えることができる。

また、吸気部３１は、吸気口３１１を有しており、ホットアイル２３内に排出された空気を吸気部３１へと循環させて、微細化粒子混合槽３２に流入する空気の温度を調節する。

吸気部３１の上面には開閉ダンパ３１３を固定しており、この開閉ダンパ３１３にアクチュエータ３１４を接続して、吸気口３１１から流入する流路および連絡通路部２４から吸入部３１に向かう流路（第２通路）を選択的に閉じるように開閉ダンパ３１３を動作させる。この開閉ダンパ３１３により連絡通路部２４から吸気部３１に向かう流路を閉じると、外気を吸気部３１内に取り込む空気（冷気）の流れが形成される。開閉ダンパ３１３により吸気口３１１から流入する流路を閉じると、ホットアイル２３内の空気を吸気部３１へ循環させる空気（暖気）の流れが形成される。このように開閉ダンパ３１３をアクチュエータ３１４を動力として動かすことで、空調システム1内の流れを自由に切り替えることができる。

ここで、吸気口３１１から流入する流路を連絡通路部２４に対向して位置させても良い。この構成により、強風が空調システム1に対して吹いた際に、その風の一部を連絡通路部２４へ誘導して、サーバ装置２１に加わる風圧を低減させることができる。

図１に示すように、微細化粒子混合槽３２は、吸気部３１内に取り込んだ空気に対して、第１、第２粒子生成機３３、３４（粒子生成機）による水の微細化粒子を混合して、微細化粒子混合槽３２内において浄化処理を行った後に、コールドアイル２２へと送気する。微細化粒子混合槽３２は、天井面より垂下し、下方側に空間を有する第１、第２仕切壁３３１、３４１と、この第１、第２仕切壁３３１、３４１の間であって、上方側に空間を有する下方仕切壁３５１を底部から立ち上げ形成して、サーバ収容部２へと導くための吸気通路３５を形成する。

図４に示すように、第１粒子生成機３３は、第１給水管３３２、第１コ字形金具３３３、第１ノズル３３４、第１球体３３５を含むものからなる。第１仕切壁３３１の下方において、吸気通路３５の側壁より第１給水管３３２を突出形成し、その先端に第１コ字形金具３３３を固定する。第１コ字形金具３３３は、上方を開口部として、第１給水管３３２に接続された一端に第１ノズル３３４を設け、第１コ字形金具３３３の他端側には第１球体３３５を固定する。この構成により、第１ノズル３３４から噴出した水を第１球体３３５に衝突させて、水の微細化粒子を発生させる。そして、吸気通路３５の側壁、下方仕切壁３５１、および第１仕切壁３３１とにより形成された空間に対して水の微細化粒子を噴霧する。

第２粒子生成機３４は、第１粒子生成機３３と同様の構成である。第２仕切壁３４１の下方に第２給水管３４２および第２コ字形金具（不図示）を固定して、第２コ字形金具の一端に固定した第２ノズル３４３から噴出した水を他端に固定した第２球体３４４に衝突させて、水の微細化粒子を発生させる。そして、微細化粒子混合槽３２に流入した空気に対して水の微細化粒子を噴霧する。

このように、第１、第２粒子生成機３３、３４により生成された水の微細化粒子を用いることで、微細化粒子混合槽３２に流入した空気の塵芥、細菌、埃、ＣＯ_２等の汚染粒子を補足して、空気中から除去する。サーバ装置２１の前にある微細化粒子混合槽３２において、空気中から塵や埃などを除去することで、塵や埃の少ない空気をサーバ装置２１に供給することができる。そうして、サーバ装置２１内に塵や埃などが堆積して、サーバ装置２１が故障することを防ぐことができる。これは、特許文献２のようにサーバ装置２１を収容するサーバ収容部２（冷却対象空間）内に粒子生成機（ミスト発生手段）を設ける構成では、サーバ装置２１に流入する空気対して塵や埃などを除去することができない。

さらに、この水の微細化粒子の発生工程を空気が通過することで、微細化粒子混合槽３２に流入した空気に対して一定の湿度を与える。

この水の微細化粒子は、直径１２μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とする。この水の微細化粒子を空気中に多数含有させることで、微細化粒子混合槽３２を通過後に空気の分子拡散運動を活発化させる。そして、コールドアイル２２およびホットアイル２３内に流入した空気を空間全体に拡散させることができる。さらに、水の微細化粒子の発生工程において、空気に湿度を与えるため、微細化粒子混合槽３２を通過した空気は、湿度が高くなり、比重も高いため上方への浮力が抑制される。このように分子拡散運動が活発で、比重の高い空気をコールドアイル２２およびホットアイル２３内に流入させることで、これらの空間において流入した空気を一様に拡散させることができる。そうして、コールドアイル２２およびホットアイル２３における温度分布を一様にする。このように、コールドアイル２２やホットアイル２３内における空気の温度分布を一様にできるため、特許文献１のような攪拌ファン等を必要としない。また、本実施形態において粒子生成機として、２つの粒子生成機（第１粒子生成機３３および第２粒子生成機３４）として説明したが、必ずしも２つである必要はなく、１つまたは３つ以上の粒子生成機を吸気通路３５内に設ける構成としても良い。

ところで、このように第１、第２ノズル３３４、３４３から噴霧された水は、微細化粒子混合槽３２の底部に貯留される。この微細化粒子混合槽３２の底部には、第１、第２排出管３８１、３９１が所定の高さに突出形成されており、微細化粒子混合槽３２に貯留される水が所定の高さ（例えば１５〜３０ｍｍ）になると第１、第２排出管３８１、３９１内に誘導し、微細化粒子混合槽３２の底部に貯留した水を外へと排出する。この第１、第２排出管３８１、３９１の高さを調整することで、微細化粒子混合槽３２の底部に貯留した水の高さを任意に変えることができる。

吸気部３１内に取り込んだ空気は、吸気ファン３１２により勢いよく微細化粒子混合槽３２に流入して、微細化粒子混合槽３２の底部に貯留した水と混合する。さらに、微細化粒子混合槽３２内に流入した空気は、第１仕切壁３３１、下方仕切壁３５１、第２仕切壁３４１と上下に蛇行しながらコールドアイル２２へと向かい、その途中で微細化粒子混合槽３２の底部に貯留した水に対して、何度も流入した空気が叩き付けられる。そうして、重い汚染空気（例えば埃）を貯留した水に溶け込ませて、微細化粒子混合槽３２に流入した空気から汚染空気を除去し、浄化された空気をコールドアイル２２へ送気する。

汚染空気が溶け込んだ貯留した水は、第１、第２排出管３８１、３９１に誘導され、空調システム1の外へと排出される。そのため、微細化粒子混合槽３２の底部に貯留した水についてもきれいな状態を保つことができる。

ここで、第１、第２ノズル３３４、３４３から噴霧される水は、貯留槽３７に貯留された水を供給ポンプ３６を用いて微細化粒子混合槽３２内に供給する。そして、それぞれの第１、第２ノズル３３４、３４３における上流側には、第１流入バルブ３８２および第２流入バルブ３９２を設け、これらの第１、第２流入バルブ３８２、３９２の開口面積を変えることで、第１、第２ノズル３３４、３４３から噴霧される水量を調節することができる。

空気排出部４は、図１、２で示すようにサーバ収容部２の天井に接続しており、受光面４１１を上に向けて、所定の角度に傾斜させた放熱装置４１およびこの受光面４１１を第２排出ダクト面４２２に接合させた排出ダクト４２を含むものからなる。

この放熱装置４１は、PCM材料(相変化材料)を組み込んでおり、太陽光の熱を利用して、排出ダクト４２内に上昇気流を発生させる。すなわち、太陽光により照射された熱を放熱装置４１内に蓄熱して、排出ダクト４２の第２排出ダクト面４２２に対して放熱する。そうして、排出ダクト４２内の空気を暖めて、上昇気流を発生させて、ホットアイル２３内の空気（暖気）を排出させる。この構成により、ホットアイル２３内の空気を排出ファン等を用いないで円滑に排出することができる。

また、この放熱装置４１には、ＰＣＭを組み込んでいるため、太陽光が照射していないときでも上昇気流を発生させることができる。つまり、太陽光が照射している間、ＰＣＭ材料は、融解温度に達し、固体から液体状態になり、太陽光の熱をＰＣＭ材料内に取り込む。そして、この取り込んだ太陽光の熱を、太陽光が照射しないときに、ＰＣＭ材料が液体から固体状態に変化する際に放熱する。その放熱により、排出ダクト４２内の空気を暖めて、上記同様に上昇気流を発生させて排出する。

このような特性を有する放熱装置４１は、太陽光を受光しやすい角度に設定することで、ＰＣＭ材料内に蓄熱する効率を高めることができる。

なお、放熱装置４１にＰＣＭ材料を組み込んだものとして説明したが、放熱装置４１内に太陽光の熱を蓄熱し、放熱装置４１内に蓄熱した熱を放熱することができる材料であれば良い。

排出ダクト４２は、太陽光を照射する第１排出ダクト面４２１、およびそれに対向する第２排出ダクト面４２２を含むものから構成されている。第１排出ダクト面４２１および第２排出ダクト面４２２をクリアパネルにより形成して、太陽光を透過させて、第２排出ダクト面４２２の裏側に接合させた放熱装置４１の受光面４１１に太陽光を受光させる。このように第２排出ダクト面４２２に放熱装置４１を接合することで、放熱装置４１がホットアイル２３内から排出された空気の障害にならないことに加えて、排出ダクト４２が障壁となり雨や風等により放熱装置４１が風化するのを防ぐことができる。ここで、第１、第２排出ダクト面４２１、４２２をクリアパネルとしたが、太陽光を透過することができる材料であれば、特にこれに限定されない。

ここで、排出ダクト４２は、サーバ収容部２の天井に接続されているため、ホットアイル２３内に対流する空気を円滑に排出することができる。すなわち、サーバ装置２１を通過して暖かくなった空気は、相対湿度が低くなり、比重が軽くなることで、自然と上方へ移動する。そうして、上方に移動した空気は、サーバ収容部２の天井に位置する排出ダクト４２へと誘導され、空調システム１の外へと排出される。このような構成であるため、上記の放熱装置４１が動作していないときも、サーバ装置２１からホットアイル２３に排出された空気を円滑に空調システム１の外へと排出することができる。そうして、ホットアイル２３内に滞留した暖気を放熱装置４１の動作、非動作によることなく排出できるため、２４時間サーバ装置２１から排出された空気を空調システム１の外へと排出することができる。

第１、２排出ダクト面４２１、４２２の排出側端部には、垂直方向に延びる経路が形成されている。そして、その排出ダクト４２の開口端部には蓋部４３が取り付けられており、この蓋部４３により垂直に形成された経路の開口端部を覆うことで、空調システム1の外からのゴミ等が空調システム1に流入するのを防ぐ。

ここでは、排出ダクト４２と蓋部４３を別々の部品として説明したが、排出ダクト４２の上方からゴミ等が排出ダクト４２内に混入しない形状であれば良い。例えば、蓋部４３を用いずに、排出ダクトの先端部を垂直方向に対して直角に曲げたＬ字形状としても良い。

次に図５を参照して、空調システム1についての制御ユニットを説明する。

図５に示すように、供給側センサ２２１で検出した温度Ｔ_１、湿度Ｈ_１の取得情報、および、排出側センサ２３１で検出した温度T₂、湿度H₂の取得情報は、コントローラ４４へ送られる。コントローラ４４に送られた検出情報（取得情報）は、後述の各種処理ステップにおける判断に基づいて、コントローラ４４から制御信号を出力することで、吸気ファン３１２、供給ポンプ３６、第１流入バルブ３８２、第２流入バルブ３９２および開閉ダンパ３１３に対して所望の動作をさせる。

次に図１、６を参照して、本発明の空調システム１の制御フローについて説明する。

コントローラ４４は、開閉ダンパ３１３で連絡通路部２４から流入する流路を閉じるように開閉ダンパ３１３に接続されたアクチュエータ３１４に対して制御信号を出力する（Ｓ１０１）。そして、開閉ダンパ３１３で連絡通路部２４から流入する流路を閉じて、吸気口３１１を介して流入する流路を開口させる。その状態において、コールドアイル２２内にある供給側センサ２２１、ホットアイル２３内にある排出側センサ２３１で、それぞれの空間の温度Ｔ_１,Ｔ_２および湿度Ｈ_１,Ｈ_２を検出して、コントローラ４４に対して検出情報を送る（Ｓ１０２）。排出側センサ２３１で検出した温度T₂が、サーバ装置２１を正常に動かすことができる最も高い最大上限温度Ｔ_maxより高いか否かをコントローラ４４において判断する（Ｓ１０３）。コントローラ４４が最大上限温度Ｔ_maxより高いと判断した場合は、吸気ファン３１２に対して回転数を上げるように制御信号を送る（Ｓ１０４）。所定時間経過後、供給側センサ２２１および排出側センサ２３１において、それぞれの温度T₁,T₂、湿度H₁,H₂を検出して、上記動作を繰り返す。このように、ホットアイル２３側の温度T₂を所定時間毎に検出して、検出した温度T₂が最大上限温度Ｔ_max以下になるまで吸気ファン３１２の回転数を上げて、サーバ装置２１の温度を最大上限温度Ｔ_max以内となるように制御する。

排出側センサ２３１の検出温度T₂が最大上限温度Ｔ_max以下になると、次に、供給側センサ２２１の検出湿度Ｈ₁が、サーバ２１１に支障を起こす可能性がある最大許容湿度H_maxより高いか否かをコントローラ４４において判断する（Ｓ１０６）。ここで、コントローラ４４が、供給側センサ２２１の検出湿度H₁が最大許容湿度H_maxより高いと判断した場合は、開閉ダンパ３１３に接続されたアクチュエータ３１４に対して、吸気口３１１から流入する流路を閉じるように制御信号を送る（Ｓ１０７）。そうして、吸気口３１１を介して流入する流路を開閉ダンパ３１３により閉じて、連絡通路部２４から流入する流路を開いた状態にする。そして、ホットアイル２３の空気を吸気部３１に流入させて、吸気部３１内の空気温度を高くする。所定時間経過後、再び供給側センサ２２１の温度T₁および湿度H₁を検出して、コントローラ４４に検出情報を送る（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。この検出湿度H₁と最大許容湿度H_maxをコントローラ４４で比較して、コントローラ４４が供給側センサ２２１により検出した湿度H₁が最大許容湿度H_maxよりも高いと判断したときは、吸気ファン３１２に対して回転数を上げるように制御信号を送る（Ｓ１１０、Ｓ１１１）。そして、再び所定時間経過後に供給側センサ２２１で湿度H₁を検出して、コントローラ４４に送る。その検出湿度H₁が最大許容湿度H_maxより高いか否かを判断して、検出湿度H₁が最大許容湿度H_max以下になるまで、吸気ファン３１２の回転数を上げるようにコントローラ４４が制御信号を送る。

このように流路の切り替え、およびホットアイル２３からコールドアイル２２へ循環する空気の流量を変えることで、吸気部３１およびコールドアイル２２における空気の温度を高くして、コールドアイル２２内の空気の湿度調節を行う。そうして、コールドアイル２２内の湿度H₁を調節して、コールドアイル２２の壁面やサーバ装置２１における結露を防ぐことができる。

供給側センサ２２１の検出湿度H₁が、最大許容湿度H_maxより低い場合は、コントローラ４４において、排出側センサ２３１の検出温度T₂が、サーバ装置２１を十分に冷やすことができる低温基準温度T₀より低いか否かを比較する（Ｓ１１２）。コントローラ４４において、排出側センサ２３１の検出温度T₂が低温基準温度T₀より低いと判断すると、回転数を下げるように吸気ファン３１２に対して制御信号を送る（Ｓ１１３）。所定時間経過後に、供給側センサ２２１および排出側センサ２３１でコールドアイル２２およびホットアイル２３の温度T_１,T_2、湿度H_１,H₂をそれぞれ検出して、検出情報をコントローラ４４に送る。そして、コントローラ４４によって、排出側センサ２３１の検出温度T₂が最大上限温度T_maxより高いか否か、および供給側センサ２２１の検出湿度H_１が最大許容湿度H_maxより高いかを判断した後に、再び排出側センサ２３１の検出温度T₂が低温基準温度T₀より高いか否かをコントローラ４４において判断する(Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１１２、Ｓ１１３、Ｓ１１４)。そうして、排出側センサ２３１の検出温度T₂が低温基準温度T₀より高くなるまで、吸気ファン３１２に対して回転数を下げるように制御信号を送る。このように、排出側センサ２３１の検出温度T₂が低温基準温度T₀より高くなるまで、吸気ファン３１２の回転数を下げることで、無駄に吸気ファン３１２を回転させることによる消費電力を省くことができる。

以上のような動作ステップにより、冷凍機を用いずに、コールドアイル２２およびホットアイル２３の温度、湿度を所望の温度および湿度に制御することができる。
（実施例）
次に、実験例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

本実験では、図３に示すようにサーバ収容部２の幅方向に５つのサーバ２１１を並列して配置し、右測定点４５、真中測定点４６、左測定点４７のサーバ２１１の排気面（ホットアイル２３側）における上部（床上３０ｃｍ）、下部（床上１８０ｃｍ）にそれぞれ温度センサを設け、合計６つの箇所において所定時間測定した（図３の黒点は測定点に対応）。なお、外気温度、湿度は約２０℃、５４％とした。

この測定条件において、時間に対するホットアイル２３側の各温度センサの検出結果を示したものが図７である。本実験では、水の微細化粒子を空気中に混合する影響を確認するため、水の微細化粒子を発生させる微細化粒子混合槽３２の稼働時、非稼働時、および微細化粒子混合槽３２の稼働時で吸気ファン３１２の回転数を高くしたときと低くしたときで比較を行った。具体的には次の３つの実験例として検討を行った。実験例１は、微細化粒子混合槽３２および吸気ファン３１２の停止したときである。実験例２は、微細化粒子混合槽３２を稼働させ、吸気ファン３１２を５０ｒｐｓで動かしたときである。実験例３は、微細化粒子混合槽３２を稼働させ、吸気ファン３１２を４３ｒｐｓで動かしたときである。

図７を見て分かるように、微細化粒子混合槽３２を稼働していない実験例１において、最も低い温度と最も高い温度との差が常に大きいのに対して、微細化粒子混合槽３２を稼働させた実験例２および３は、この差が小さくなっている。

また、ホットアイル２３内の温度バラツキをより詳しく検証するために、６つの測定点の中で最も高い温度と最も低い温度の差が最も大きい点を最大温度差とし、最も高い温度と最も低い温度の差が最も小さい点を最小温度差として、各実験例においてそれぞれの値を算出した。実験例１では、ホットアイル２３の温度バラツキが最大７．１℃、最低５．８℃であるのに対して、微細化粒子混合槽３２を稼働させた実験例２は、最大温度差３．８℃、最低温度差３．２℃となり、実験例３においても、最大温度差が４．４℃、最低温度差が３．１℃まで下がっているのが分かった。

このように、微細化粒子混合槽３２を稼働させたときと稼働させていないときは、ホットアイル２３内の温度差が約半分程度になり、温度のばらつきが抑制させているのが分かる。これより、本実施形態の空調システムのように、サーバ収容部２内に流入した空気に水の微細化粒子を混合させることで、空気の分子拡散運動を活発化させ、サーバ２１１を通過した空気が滞留するホットアイル２３内の温度分布を一様にすることができる。

さらに、微細化粒子混合槽３２を稼働させた状態で、吸気ファン３１２の回転数を調節して、コールドアイル２２の室圧も調節することで、ホットアイル２３内の温度分布をさらに一様にすることができることも分かった（実験例２と３の比較）。つまり、吸気ファン３１２の回転数を高くして、コールドアイル２２の室圧を高くすると、コールドアイル２２に流入する水の微細化粒子を混合した空気がサーバ装置２１を多く透過することになり、ホットアイル２３の空気に拡散性を有する水の微細化粒子が多く含まれることで、ホットアイル２３における空気の温度分布を一様にすることができる。

このように、サーバ装置２１に流入する空気に対して、拡散性を有する微細化粒子を混合させることで、ホットアイル２３における空気温度のバラツキを一様にすることができ、この微細化粒子の混合量が多くなれば多いだけ、よりホットアイル２３における空気温度を一様にすることができることを確認することができた。

本発明の１実施形態として、サーバ装置２１を各吸気面、各排気面の方向を揃えてサーバ収容部２内に一列に並べた構成として説明したが、特にこれに限定されるものではない。すなわち、各吸気面、各排気面を同一方向に揃えて、サーバ収容部２内に複数列に並べても良い。また、サーバ収容部２内において、複数列に並べたサーバ装置２１の各吸気面を互いに向かい合わせて配置しても良い。その場合は、サーバ装置２１に囲われた空間をホットアイル２３とし、サーバ装置２１とサーバ収容部２との間の空間をコールドアイル２２とする。そうして、ホットアイル２３の上方に排出ダクト４２を設けて、サーバ装置２１から排出された空気を空調システム１の外へ排出する構成としても良い。

本発明における１実施形態について説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

１空調システム
２サーバ収容部
２１サーバ装置
２１１サーバ
２２コールドアイル
２２１供給側センサ
２３ホットアイル
２３１排出側センサ
２４連絡通路部
３冷却空気供給部
３１吸気部
３１１吸気口
３１２吸気ファン（ファン）
３１３開閉ダンパ
３１４アクチュエータ
３２微細化粒子混合槽
３３第１粒子生成機(粒子生成機)
３３１第１仕切壁
３３２第１給水管
３３３第１コ字形金具
３３４第１ノズル
３３５第１球体
３４第２粒子生成機(粒子生成機）
３４１第２仕切壁
３４２第２給水管
３４３第２ノズル
３４４第２球体
３５吸気通路
３５１下方仕切壁
３６供給ポンプ
３７貯留槽
３８１第１排出管
３８２第１流入バルブ
３９１第２排出管
３９２第２流入バルブ
４空気排出部
４１放熱装置
４１１受光面
４２排出ダクト
４２１第１排ダクト面
４２２第２排出ダクト面
４３蓋部
４４コントローラ
４５右測定点
４６真中測定点
４７左測定点

Claims

外部から取り込んだ空気を流動させてサーバ装置を冷却する空調システムであって、
前記サーバ装置を収容しており、コールドアイルの空気が前記サーバ装置を通過してホットアイルに移動するサーバ収容部と、
外部から空気を取り込み、この空気を前記サーバ収容部に流入させるためのファンと、
前記ファンによって取り込まれた空気を前記サーバ収容部に導く吸気通路と、
拡散性を有する水の微細化粒子を生成し、前記吸気通路内に前記微細化粒子を放出する粒子生成機と、
前記ホットアイルの空気を前記吸気通路に導く連絡通路と、
外部から取り込んだ空気が前記サーバ収容部に向かう第１通路を開閉するとともに、前記連絡通路からの空気が前記サーバ収容部に向かう第２通路を開閉する開閉機構と、
前記サーバ装置に供給される空気の温度および湿度に関する情報を取得するための吸気センサと、
前記吸気センサの取得情報に基づいて、前記開閉機構の駆動を制御するコントローラと、
を有することを特徴とする空調システム。
前記ホットアイルの空気を前記空調システムの外部に排出する排出通路と、
前記排出通路に設けられ、太陽光を受光して蓄熱するとともに、前記排出通路内に蓄熱量に応じた熱を放出する放熱装置と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記コントローラは、前記吸気センサの取得情報に含まれる取得湿度と所定の上限湿度とを比較し、前記取得湿度が前記上限湿度よりも高いと判断したときに、前記開閉機構に対して、前記第１通路を閉じ状態とし、前記第２通路を開き状態とする制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。
前記コントローラは、前記開閉機構の駆動によって前記第１通路を閉じ状態とし、前記第２通路を開き状態とした後に、前記取得湿度および前記上限湿度を比較して前記取得湿度が前記上限湿度よりも高いと判断したときには、前記サーバ収容部に流入する空気の流量を増加させる制御信号を前記ファンに出力することを特徴とする請求項３に記載の空調システム。