JP5870167B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調装置及び空調システムに関する。

従来、データセンターには、サーバ等の情報処理装置を搭載したＩＴ（Information Technology）ラックが設置されている。このＩＴラックに搭載された情報処理装置は、電力を消費し、消費した電力に相当する熱を発生する。このような熱を放置した場合、情報処理装置の異常を招くことになるので、データセンターでは、空調装置によって情報処理装置を冷却している。

例えば、ＩＴラックに搭載された情報処理装置は、ベース空調装置によって床下から送風された冷たい空気を吸入し、吸入した冷たい空気によって自装置を冷却する。そして、情報処理装置は、自装置から熱を奪うことで暖められた空気を排出する。続いて、空調装置は、情報処理装置から排出された暖められた空気を吸入し、吸入した空気を冷却して再び床下から冷たい空気を送風する。

近年、データセンターでは、処理能力が向上したブレードサーバ等を複数台搭載したＩＴラックを設置する機会が増えている。ブレードサーバの発熱量は、処理能力向上に伴って高くなり、ベース空調装置だけではブレードサーバを充分に冷却しきれない場合がある。このようなブレードサーバ等を搭載したＩＴラックの上部や側部などの近傍にタスク空調装置を設けることで発熱量の高い情報処理装置を冷却するデータセンターが開示されている。

図９を用いて、タスク空調装置による情報処理装置の冷却について説明する。図９は、従来技術に係る空調システムの構成を説明する図である。タスク空調装置は、ＩＴラックから排出された空気を吸入し、吸入した空気を冷却する。そして、タスク空調装置は、冷却した空気を再びＩＴラックに送風することで局所的に循環する空気流領域を形成する。このようにして、タスク空調装置は、ベース空調装置が送風する冷たい空気を補うことで、発熱量の高い情報処理装置を冷却する。

特表２００６−５２６２０５号公報 特表２００８−５０２０８２号公報 特開２００６−１１４６６９号公報

しかしながら、従来の技術では、情報処理装置を効率的に冷却することができないという課題があった。具体的には、タスク空調装置は、吸入する空気の温度と排出する空気の温度差である吸排気温度差（ΔＴｌａｃ）が１０〜１５℃になるような固定風量で運転されているので、吸入する空気の熱負荷が高い場合にはタスク空調装置の冷却能力を超える場合がある。

例えば、情報処理装置を搭載するＩＴラックの吸排気温度差（ΔＴｉｔ）は、７〜１５℃で設計されているが、低騒音化や低消費電力化を意図して設計された情報処理装置を搭載するＩＴラックの吸排気温度差（ΔＴｉｔ）は１５℃を超える場合がある。このようにΔＴｉｔ＞ΔＴｌａｃとなる場合、タスク空調装置が吸入する熱負荷は、タスク空調装置の冷却能力を超えてしまう。この結果、タスク空調装置は、吸入した空気を充分に冷却できず、排出する熱を局所的に滞留させるホットスポットを生じる。そして、ＩＴラックは、通常よりも温度の高い空気を吸入することになり、情報処理装置を充分に冷却できない。

また、タスク空調装置の台数を増やし、発熱量が大きいＩＴラックを冷却することで、ホットスポットの発生を回避することができる。しかし、この方法は、ベース空調装置の冷却能力に余力がある場合に、ベース空調装置の負荷率を下げてしまい、結果的に空調効率を悪化させることになる。すなわち、情報処理装置を効率的に冷却することができるとは言いがたい。

１つの側面では、情報処理装置を効率的に冷却することができる空調装置及び空調システムを提供することを目的とする。

第１の案では、空調装置は、情報処理装置から排出された空気を吸入し、吸入された空気を冷却して排出する。また、空調装置は、冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却能力が上限値を超えているか否かを判定し、冷却能力が上限値を超えていると判定された場合に、排出する空気量を減少させる。

情報処理装置を効率的に冷却することができる。

図１は、実施例１に係る空調システムの構成を説明する図である。 図２は、実施例１に係るタスク空調装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施例１に係るタスク空調装置による処理の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、実施例２に係る空調システムの構成を説明する図である。 図５は、実施例２に係るタスク空調装置の構成を示すブロック図である。 図６は、実施例２に係るタスク空調装置による処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、実施例３に係る空調システムの構成を説明する図である。 図８は、空調制御プログラムを実行するコンピュータシステムを示す図である。 図９は、従来技術に係る空調システムの構成を説明する図である。

以下に、本願の開示する空調装置及び空調システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［空調システムの構成］
まず、図１を用いて、実施例１に係る空調システムの構成を説明する。図１は、実施例１に係る空調システムの構成を説明する図である。図１に示すように、空調システム１は、床下フロア２と床上フロア３と天井フロア４とを有する。

床下フロア２には、床下フロア２から床上フロア３への通気口である床下開口部２ａが設けられる。また、天井フロア４には、床上フロア３から天井フロア４への通気口である天井開口部４ａと開口部４ｂとが設けられる。そして、床上フロア３には、ＩＴラック５と、高発熱型ＩＴラック６と、ベース空調装置７と、タスク空調装置１０とが配置される。

ＩＴラック５は、内部に複数のサーバ５ａ〜５ｅを搭載する装置である。サーバ５ａはベース空調装置７によって、送風された冷たい空気Ａを吸入し、自装置が有する電子回路等を冷却する。そして、サーバ５ａは、自装置から熱を奪うことで暖められた空気Ｂを排出する。なお、サーバ５ｂ〜５ｅについては、サーバ５ａと同様であるので説明を省略する。

高発熱型ＩＴラック６は、内部に複数のブレードサーバ６ａ〜６ｃを搭載する装置である。ブレードサーバ６ａは、筐体内に薄型のサーバを高密度に配置したサーバであり、サーバ５ａ〜５ｅよりも処理性能が高く、高い熱を発生する。このブレードサーバ６ａは、ベース空調装置７によって冷却されるだけでなく、タスク空調装置１０によっても冷却される。具体的には、ブレードサーバ６ａは、ベース空調装置７によって送風された冷たい空気Ｃとタスク空調装置１０によって形成された、局所的に循環する空気流領域から冷たい空気Ｄとを吸入し、自装置が有する電子回路等を冷却する。そして、ブレードサーバ６ａは、自装置から熱を奪うことで暖められた空気Ｅを排出する。なお、ブレードサーバ６ｂ〜６ｃについては、ブレードサーバ６ａと同様であるので説明を省略する。

ベース空調装置７は、天井フロア４から送風された空気Ｆ及びＧを吸入して冷却し、冷却した空気Ｈを床下フロア２に送風する。例えば、ベース空調装置７は、冷却能力の上限値以下の熱負荷で運転しており、熱負荷の増加に応じて冷却能力の上限値まで吸入した空気を冷却する。ベース空調装置７によって送風された空気Ｈは、床下開口部２ａを通じて、床上フロア３に送風され、ＩＴラック５及び高発熱型ＩＴラック６へ送風される。また、ＩＴラック５及び高発熱型ＩＴラック６から排出された空気は、天井開口部４ａ及び４ｂを通じて天井フロア４からベース空調装置７へ吸入され、冷却される。このようにして、ベース空調装置７は、ＩＴラック５が搭載するサーバ５ａ〜５ｅや高発熱型ＩＴラック６が搭載するブレードサーバ６ａ〜６ｃを冷却する。ここで、ベース空調装置７は、請求項７における、複数のＩＴラックに共通に設けられた第二の空調装置の一例である。

タスク空調装置１０は、高発熱型ＩＴラック６から排出される空気Ｅを吸入し、吸入した空気を冷却する。そして、タスク空調装置１０は、冷却した空気Ｄを高発熱型ＩＴラック６に送風することで局所的に循環する空気流領域を形成する。タスク空調装置１０は、このよう局所的に循環する空気流領域を形成することで、ブレードサーバ６ａ〜６ｃを冷却する。

このような空調システム１において、タスク空調装置１０は、ブレードサーバ６ａ〜６ｃから排出された空気を吸入し、吸入された空気を冷却して排出する。また、タスク空調装置１０は、冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する。ここで、冷却能力が上限値を超えている場合とは、タスク空調装置１０が吸入した空気から奪う熱量が冷却能力を超えた場合である。言い換えると、熱負荷が冷却能力を超えた場合である。そして、タスク空調装置１０は、冷却能力が上限値を超えていると判定された場合に、排出する空気Ｄの量を減少させることで、ホットスポットの発生を抑止し、効率的にサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を冷却する。

具体的には、タスク空調装置１０によって排出される空気量が減少させられた場合、ベース空調装置７が吸入する空気Ｆの温度が上昇することになる。ここで、ベース空調装置７は、冷却能力に余剰があるので、余剰の冷却能力を用いて吸入した空気Ｆを冷却する。すなわち、ベース空調装置７の熱負荷は増加する。そして、ベース空調装置７は、冷却した空気Ｈを排出し、床下開口部２ａを通じて、ＩＴラック５及び高発熱型ＩＴラック６へ送風する。

そして、高発熱型ＩＴラック６に搭載されたブレードサーバ６ａ〜６ｃは、ベース空調装置７から送風された空気Ｃとタスク空調装置１０から送風された空気Ｄとを吸入する。ここで、空気Ｄの量が減少しているので、ブレードサーバ６ａ〜６ｃが吸入する空気Ｃ及び空気Ｄの温度は、冷却能力が上限値を超えていると判定された時よりも低下するので、ブレードサーバ６ａ〜６ｃが排出する空気Ｅの温度も低下する。したがって、タスク空調装置１０が吸入する空気Ｅの温度も低下するので、タスク空調装置１０は、熱負荷を軽減することができる。これによって、タスク空調装置１０は、排出する空気の温度を低下させるので、ホットスポットの発生を抑止できる。

このようにして、空調システム１は、タスク空調装置１０の冷却能力が上限値を超えた場合、すなわち、熱負荷が所定の閾値を超えると、排出する空気Ｄの量を減少させることで、タスク空調装置１０が排出する空気の温度を低下させる。この結果、タスク空調装置１０は、ホットスポットの発生を抑止するので、効率的にサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を冷却することができる。

[実施例１に係るタスク空調装置の構成]
次に、図２を用いて、実施例１に係るタスク空調装置の構成を説明する。図２は、実施例１に係るタスク空調装置１０の構成を示すブロック図である。実施例１に係るタスク空調装置１０は、吸入部１１と冷却部１２と排出部１３と熱負荷設定受付部１４と記憶部２０と制御部３０とを有する。

吸入部１１は、所定の圧力で空気を吸引し、吸引した空気を冷却部１２へ送入する。冷却部１２は、吸入部１１によって送入された空気を冷却し、冷却した空気を排出部１３へ送入する。排出部１３は、冷却部１２によって冷却された空気を所定の圧力によって排出する。例えば、排出部１３は、２５．７ｍ^３／ｍｉｎで空気を排出する。また、排出部１３は、図示していない温度センサと風速計を有する。温度センサは、排出部１３が排出する空気の温度を計測し、風速計は、排出部１３が排出する単位時間当たりの空気量を計測する。同様に、吸入部１１は、温度センサを有し、吸入部１１が吸入する空気の温度を計測する。

熱負荷設定受付部１４は、タスク空調装置１０の運転開始と終了の受付ける。例えば、熱負荷設定受付部１４は、運転の開始を利用者から受付けた場合、制御部３０に通知してタスク空調装置１０の運転を開始させる。同様に、熱負荷設定受付部１４は、運転の終了を利用者から受付けた場合、制御部３０に通知してタスク空調装置１０の運転を終了させる。

また、また、熱負荷設定受付部１４は、タスク空調装置１０の冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する値の設定を受付ける。例えば、熱負荷設定受付部１４は、冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する値として熱負荷を判定する所定の閾値の設定を利用者から受付ける。また、この場合、設定受付部１４は、制御部３０に所定の閾値の設定を受付けた旨を通知して、記憶部２０に受付けた値を記憶させる。また、熱負荷設定受付部１４は、熱負荷を判定する所定の閾値の設定を受付けたことを負荷判定部３１へ通知する。ここで、熱負荷設定受付部１４は、タスク空調装置１０の熱負荷を判定する閾値として冷却能力（ｋＷ）の最大値を受付ける。

記憶部２０は、例えば、半導体メモリ素子、又はハードディスクなどの記憶装置であり、タスク空調装置１０の熱負荷を判定する所定の閾値として冷却能力（ｋＷ）の最大値を記憶する。例えば、記憶部２０は、閾値として「７．５ｋＷ」を記憶する。なお、この閾値の値は利用者によって任意に変更可能である。例えば、記憶部２０は、最大の冷却能力に８０％を乗じた値を閾値として設定してもよい。

また、記憶部２０は、空調システム１において排出される空気量についての情報を記憶する。例えば、記憶部２０は、ベース空調装置７の熱負荷（ｋＷ）及び最大の冷却能力（ｋＷ）を記憶する。具体的には、記憶部２０は、ベース空調装置７の熱負荷が「１２．５ｋＷ」であり、最大の冷却能力が「１５ｋＷ」であることを記憶する。

制御部３０は、制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有する。制御部３０は、負荷判定部３１と排出空気量制御部３２とを有する。例えば、制御部３０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路、又は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路である。

負荷判定部３１は、冷却部１２の冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却部１２の冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する。例えば、負荷判定部３１は、冷却状況として、排出部１２が排出する空気量と、排出部１２が排出する空気の温度と、吸入部１１が吸入する空気の温度の差とを用いて熱負荷を算出する。そして、負荷判定部３１は、算出した熱負荷が所定の閾値を超えた場合に、冷却部１２の冷却能力が上限値を超えていると判定する。以下では、（１）負荷判定部３１による熱負荷の算出、（２）負荷判定部３１により算出した熱負荷が所定の閾値を超えたか否かの判定について順番に説明する。

（１）負荷判定部３１による熱負荷の算出
例えば、負荷判定部３１は、熱負荷を判定する所定の閾値の設定を受付けたことを熱負荷設定受付部１４から通知された場合、熱負荷（Ｐｌａｃ（Ｗ））を以下の式（１）にしたがって算出する。ここで、式（１）は、「Ｐｌａｃ＝ρ・Ｃｐ・Ｑｌａｃ・（Ｔｌａｃ＿ｉｎ−Ｔｌａｃ＿ｏｕｔ）」である。式（１）において、Ｑｌａｃ（ｍ^３／ｓ）は、タスク空調装置１０が排出する空気量である。Ｔｌａｃ＿ｏｕｔ（℃）は、タスク空調装置１０が排出する空気の温度である。Ｔｌａｃ＿ｉｎ（℃）は、タスク空調装置１０が吸入する空気の温度である。また、ρ（ｋｇ／ｍ^３）は、空気の密度である。また、Ｃｐ（Ｊ／ｋｇ・℃）は、空気の低圧比熱である。

式（１）において、ρ及びＣｐは定数であるので、タスク空調装置１０は、ＱｌａｃとＴｌａｃ＿ｏｕｔとＴｌａｃ＿ｉｎを計測することによって熱負荷を算出することができる。すなわち、タスク空調装置１０は、排出する空気量と排出する空気の温度と吸入する空気の温度とを計測することによって熱負荷を算出する。

すなわち、負荷判定部３１は、吸入部１１が有する温度センサからＴｌａｃ＿ｉｎを計測し、排出部１３が有する温度センサからＴｌａｃ＿ｏｕｔを計測する。また、負荷判定部３１は、排出部１３が有する風速計から、排出する空気量を計測する。負荷判定部３１は、これらの計測値と式（１）とから熱負荷を算出する。

（２）負荷判定部３１による算出した熱負荷が所定の閾値を超えたか否かの判定
続いて、負荷判定部３１は、算出した熱負荷が所定の閾値を超えたか否かを判定する。例えば、負荷判定部３１は、記憶部２０に格納された所定の閾値を読み出し、算出した熱負荷と比較する。ここで、負荷判定部３１は、算出した熱負荷が所定の閾値よりも大きい場合には、冷却能力が上限値を超えていると判定し、排出空気量制御部３２に通知する。一方、負荷判定部３１は、算出した熱負荷が所定の閾値よりも小さい場合には、冷却能力が上限値を超えていないと判定し、引き続き、熱負荷の算出を実行する。

また、負荷判定部３１は、排出空気量制御部３２によって排出する空気量を減少させた場合、所定の時間が経過したか否かを判定する。そして、負荷判定部３１は、所定の時間が経過したと判定した場合、熱負荷が所定の閾値を超えたか否かを判定する処理を実行する。一方、負荷判定部３１は、所定の時間が経過していないと判定した場合、所定の時間が経過するまで待機する。

排出空気量制御部３２は、負荷判定部３１によって冷却部１２の冷却能力が上限値を超えていると判定された場合に、排出部１３が排出する空気量を減少させる。例えば、排出空気量制御部３２は、ベース空調装置７の熱負荷の余剰分に相当する空気量を減少させる。具体的には、排出空気量制御部３２は、ベース空調装置７の熱負荷に２．５ｋＷの余剰があった場合には、排出する空気量を２．５ｋＷに相当する量だけ減少させる。

[実施例１に係る空調装置による処理の処理手順]
次に図３を用いて、実施例１に係るタスク空調装置による処理の処理手順を説明する。図３は、実施例１に係るタスク空調装置１０による処理の処理手順を説明するフローチャートである。

熱負荷設定受付部１４は、運転開始を受付けた場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、熱負荷を判定する閾値の設定を受付けたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、熱負荷設定受付部１４によって熱負荷を判定する閾値の設定を受付けたと判定された場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、負荷判定部３１は、熱負荷を算出する（ステップＳ１０３）。すなわち、負荷判定部３１は、吸入温度と排出温度と排出する空気量とを計測して式（１）から熱負荷を算出する。一方、熱負荷設定受付部１４は、熱負荷を判定する閾値の設定を受付けていないと判定した場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、熱負荷を判定する閾値の設定を受付けるまで待機する。

続いて、負荷判定部３１は、算出した熱負荷が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。なお、負荷判定部３１は、熱負荷を判定する閾値の設定を受付けた後には、常時、熱負荷を算出する。ここで、負荷判定部３１によって、熱負荷が所定の閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、排出空気量制御部３２は、排出する空気量を所定量に減少させる（ステップＳ１０５）。

続いて、負荷判定部３１は、所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、負荷判定部３１は、所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に戻り熱負荷を算出する処理を実行する。一方、負荷判定部３１は、所定の時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、所定の時間が経過するまで待機する。

また、負荷判定部３１は、ステップＳ１０４の処理で、熱負荷が所定の閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、運転終了を受付けたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、負荷判定部３１は、運転終了を受付けたと判定した場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、負荷判定部３１は、運転終了を受付けていないと判定した場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理へ移行し、以降の処理を実行する。

[実施例１の効果]
上述してきたように、本実施例１では、空調システム１において、タスク空調装置１０は、自装置で冷却できる熱負荷を超えた場合、ベース空調装置７が有する余剰の冷却能力に基づいて空気量の排出を減少する。これによって、タスク空調装置１０は、自装置の熱負荷を軽減することができる。

また、ベース空調装置７は、タスク空調装置１０が軽減した熱負荷を負担する。すなわち、タスク空調装置１０が熱負荷を軽減させても、空調システム１の冷却能力は変化せず一定である。この結果、タスク空調装置１０は、空調システムとしての空調効率を悪化させることなく、タスク空調装置１０の熱負荷を軽減することができる。

実施例１では、ベース空調装置７に熱負荷の制限がなく、冷却能力の上限値までの熱負荷を処理できる場合について説明した。ところで、ベース空調装置は、省エネを理由に、冷却能力が上限値を超えないように制限されている場合がある。すなわち、ベース空調装置は、余剰な熱負荷を有さないように排出する空気量を制限されている場合がある。そこで、実施例２では、ベース空調装置に余剰な熱負荷を有さないように排出する空気量の制限されている状況下で、タスク空調装置の熱負荷が所定の閾値を超えた場合を説明する。

［実施例２に係る空調システムの構成］
まず、図４を用いて、実施例２に係る空調システムの構成を説明する。図４は、実施例２に係る空調システム４０の構成を説明する図である。図４に示すように、空調システム４０は、床下フロア２と床上フロア３と天井フロア４とを有する。なお、ここでは、図１に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。

床上フロア３には、ＩＴラック５と、高発熱型ＩＴラック６と、ベース空調装置４７と、タスク空調装置５０とが配置される。ここで、ベース空調装置４７とタスク空調装置５０とは、ネットワーク４９を介して通信可能に接続されている。ここで、ネットワーク４９は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）である。

ベース空調装置４７は、実施例１に係るベース空調装置７の機能に加えて、排出空気量制御部４７ａを有する。排出空気量制御部４７ａは、タスク空調装置５０から通知を受信した場合、熱負荷の制限を解除することで排出する空気量を増加させる。ここで、ベース空調装置４７は、請求項７における、複数のＩＴラックに共通に設けられた第二の空調装置の一例である。

タスク空調装置５０は、実施例１に係るタスク空調装置１０の機能に加えて、減少させた排出する空気量についての情報をベース空調装置４７に通知する機能を有する。なお、タスク空調装置５０が有する機能については、後述するタスク空調装置の構成において説明する。

このような空調システム４０において、タスク空調装置５０は、ブレードサーバ６ａ〜６ｃから排出された空気を吸入し、吸入された空気を冷却して排出する。また、タスク空調装置５０は、冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する。そして、タスク空調装置５０は、冷却能力が上限値を超えていると判定された場合に、排出する空気Ｄの量を減少させる。さらにタスク空調装置５０は、排出する空気Ｄの量を減少させたことをベース空調装置４７の排出空気量制御部４７ａに通知し、熱負荷の制限を解除させる。このようにして、タスク空調装置５０は、ホットスポットの発生を抑止するので、効率的にサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を冷却することができる。

具体的には、タスク空調装置５０によって排出される空気Ｄの量を減少させられた場合、空調システム４０の風量が不足し、別の場所にホットスポットが発生する。ここで、ベース空調装置４７は、タスク空調装置５０から排出する空気量を所定量に減少させた通知を受付けることで、減少された空気量に基づいて、排出する空気量を冷却能力の上限値まで増加させる。すなわち、ベース空調装置４７は、余剰分の熱負荷に相当する空気量を排出する。そして、ベース空調装置４７は、冷却した空気Ｈを排出し、床下開口部２ａを通じて、ＩＴラック５及び高発熱型ＩＴラック６へ送風する。

高発熱型ＩＴラック６に搭載されたブレードサーバ６ａ〜６ｃは、ベース空調装置４７から送風された空気Ｃとタスク空調装置５０から送風された空気Ｄとを吸入する。ここで、空気Ｄの量が減少しているので、ブレードサーバ６ａ〜６ｃが吸入する空気Ｃ及び空気Ｄの温度は、冷却能力が上限値を超えていると判定された時よりも低下するので、ブレードサーバ６ａ〜６ｃが排出する空気Ｅの温度も低下する。したがって、タスク空調装置５０が吸入する空気Ｅの温度も低下するので、タスク空調装置５０は、熱負荷を軽減することができる。これによって、タスク空調装置５０は、排出する空気Ｄの温度も低下させるので、ホットスポットの発生を抑止できる。

このようにして、空調システム４０は、タスク空調装置５０の熱負荷が所定の閾値を超えた場合、排出する空気Ｄの量を減少させることで、タスク空調装置５０が排出する空気の温度は低下する。この結果、タスク空調装置５０は、ホットスポットの発生を抑止するので、効率的にサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を冷却することができる。

［タスク空調装置の構成］
次に、図５を用いて、実施例２に係るタスク空調装置の構成を説明する。図５は、実施例２に係るタスク空調装置５０の構成を示すブロック図である。実施例２に係るタスク空調装置５０は、吸入部１１と冷却部１２と排出部１３と熱負荷設定受付部５４と通信制御Ｉ／Ｆ部５５と記憶部６０と制御部７０とを有する。なお、ここでは、図２に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。

熱負荷設定受付部５４は、実施例１で説明した熱負荷設定受付部１４が有する機能に加えて、以下の機能を有する。熱負荷設定受付部５４は、タスク空調装置５０の冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する値として、温度閾値の設定を利用者から受付ける。そして、熱負荷設定受付部５４は、温度閾値の設定を利用者から受付けた場合、制御部７０に温度閾値の設定を受付けた旨を通知して受付けた値を記憶部６０に記憶させる。そして、熱負荷設定受付部５４は、負荷判定部７１へ温度閾値の設定を受付けたことを通知する。

通信制御Ｉ／Ｆ部５５は、少なくとも１つの通信ポートを有するインターフェースであり、タスク空調装置５０とベース空調装置４７との間でやり取りされる情報を制御する。例えば、通信制御Ｉ／Ｆ部５５は、排出空気量制御部７２から排出する空気量を減少させたことを示す通知を受信し、ネットワーク４９で接続されたベース空調装置４７に送信する。

記憶部６０は、例えば、半導体メモリ素子、又はハードディスクなどの記憶装置であり、排出部１３が排出する空気の温度の上限値として設定される設定値である温度閾値を記憶する。例えば、記憶部６０は、温度閾値として「３３℃」を記憶する。なお、この温度閾値の値は利用者によって任意に変更可能である。

また、記憶部６０は、空調システム４０において排出される空気量についての情報を記憶する。例えば、記憶部６０は、ベース空調装置４７の熱負荷（ｋＷ）と最大の冷却能力（ｋＷ）と排出する空気量（ｍ^３／ｍｉｎ）とを記憶する。

具体的には、記憶部６０は、ベース空調装置４７の熱負荷が「１２．５ｋＷ」であり、最大の冷却能力が「１５ｋＷ」であり、排出する空気量が「２９．９ｍ^３／ｍｉｎ」であることを記憶する。

制御部７０は、制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有する。制御部７０は、負荷判定部７１と排出空気量制御部７２とを有する。例えば、制御部７０は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの集積回路、又は、ＣＰＵやＭＰＵなどの電子回路である。

負荷判定部７１は、冷却部１２の冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却部１２の冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する。例えば、実施例１において、負荷判定部３１は、冷却状況として、熱負荷を算出し、算出した値が所定の閾値を超えたか否かを判定した。ここで、タスク空調装置の熱負荷が所定の閾値を超えた場合には、タスク空調装置によって吸入される空気の温度が、冷却能力を超える温度にまで上昇する。この結果、タスク空調装置は、設定した温度まで空気を冷却することができないので、設定よりも高い温度の空気を排出する。したがって、タスク空調装置は、熱負荷を算出しなくても、排出する空気の温度が設定値よりも高いか否かを判定することによって、冷却状況が上限値を超えたか否かを判定することができる。

すなわち、負荷判定部７１は、冷却状況として、排出部１３が排出する空気の温度を計測し、計測した温度が設定値を超えた場合に、冷却部１２の冷却能力が上限値を超えていると判定する。例えば、負荷判定部７１は、熱負荷設定受付部５４から通知を受付けた場合、排出部１３が有する温度センサによって排出部１３が排出する空気の温度を常時計測し、記憶部６０に記憶された温度閾値を超えたか否かを判定する。

具体的には、負荷判定部７１は、温度センサによって計測した温度の値が記憶部６０に格納された温度閾値「３３℃」よりも高い場合には、冷却能力が上限値を超えていると判定する。そして、負荷判定部７１は、冷却能力が上限値を超えている旨を排出空気量制御部７２へ通知する。一方、負荷判定部７１は、計測した温度の値が記憶部６０に格納された温度閾値「３３℃」よりも小さい場合には、冷却能力が上限値を超えていないと判定し、引き続き、計測した温度が設定値を超えたか否かの判定を実行する。

排出空気量制御部７２は、実施例１で説明した排出空気量制御部３２が有する機能に加えて以下の機能を有する。排出空気量制御部７２は、負荷判定部７１によって、計測した温度が所定の温度閾値を超えたと判定された場合に、排出部１３が排出する空気量を所定量に減少させる。

例えば、排出空気量制御部７２は、記憶部６０に記憶されたベース空調装置４７の制限されている余剰分の冷却能力を読み出し、読み出した制限されている余剰分の冷却能力に相当する空気量を減少させる。具体的には、排出空気量制御部７２は、ベース空調装置４７に２．５ｋＷの冷却能力の余剰分が制限されている場合には、排出する空気量を２．５ｋＷに相当する量だけ減少させる。

また、排出空気量制御部７２は、排出する空気量を減少させた場合、ネットワーク４９で接続されたベース空調装置４７に排出する空気量を減少させたことを通知する。この結果、ベース空調装置４７は、余剰な冷却能力を有さないように排出する空気量の制限を解除し、冷却能力の上限値までの熱負荷を処理できる。

［実施例２に係るタスク空調装置による処理の処理手順］
次に図６を用いて、実施例２に係るタスク空調装置５０による処理の処理手順を説明する。図６は、実施例２に係るタスク空調装置５０による処理の処理手順を説明するフローチャートである。

熱負荷設定受付部５４は、運転開始を受付けた場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、温度閾値の設定を受付けたか否かを判定する（ステップＳ２０２）。すなわち、熱負荷設定受付部５４は、温度閾値を受付けたか否かを判定する。そして、熱負荷設定受付部５４によって温度閾値の設定を受付けたと判定された場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、負荷判定部７１は、排出される空気の温度を計測する（ステップＳ２０３）。なお、負荷判定部７１は、実施例１と同様に、吸入温度と排出温度と排出する空気量とを計測して式（１）から熱負荷を算出してもよい。

一方、熱負荷設定受付部５４は、温度閾値の設定を受付けていないと判定した場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、温度閾値の設定を受付けるまで待機する。

続いて、負荷判定部７１は、計測した排出温度が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、負荷判定部７１は、温度閾値の設定を受付けた後には、常時、排出される空気の温度を計測する。ここで、負荷判定部７１によって、閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、排出空気量制御部７２は、排出する空気量を減少させる（ステップＳ２０５）。そして、排出空気量制御部７２は、排出する空気量を減少したことをネットワーク４９で接続されたベース空調装置４７へ通知する（ステップＳ２０６）。

続いて、負荷判定部７１は、所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。そして、負荷判定部７１は、所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に戻り排出される空気の温度を計測する処理を実行する。一方、負荷判定部７１は、所定の時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ２０７、Ｎｏ）、所定の時間が経過するまで待機する。

また、負荷判定部７１は、ステップＳ２０４の処理で、閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ２０４、Ｎｏ）、運転終了を受付けたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ここで、負荷判定部７１は、運転終了を受付けたと判定した場合（ステップＳ２０８、Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、負荷判定部７１は、運転終了を受付けていないと判定した場合（ステップＳ２０７、Ｎｏ）、ステップＳ２０３の処理へ移行し、以降の処理を実行する。

［実施例２の効果］
上述したように、実施例２に係る空調システム４０において、タスク空調装置５０は、冷却能力の上限値を超えた場合、排出する空気量を減少させることで、熱負荷を軽減する。また、タスク空調装置５０は、余剰な熱負荷を有さないように制限されたベース空調装置４７の排出する空気量の制限を解除することで、空調システムとして不足する空気量をベース空調装置４７に負担させる。この結果、タスク空調装置５０は、冷却能力を超えた熱負荷を解消することができる。

また、タスク空調装置５０は、排出する空気の温度を計測し、計測した温度が所定の設定値を超えたか否かを判定するだけで、熱負荷を算出することなく、冷却能力の上限値を超えたか否かを判定することができる。

実施例１及び２では、ベース空調装置とタスク空調装置によってＩＴラックが搭載するサーバや高発熱型ＩＴラックが搭載するブレードサーバを冷却する例について説明した。ところが、データセンターにおいて、タスク空調装置だけでＩＴラックが搭載するサーバや高発熱型ＩＴラックが搭載するブレードサーバを冷却する場合がある。そこで、実施例３では、データセンターにおいて、ベース空調装置を設けずに、タスク空調装置だけでＩＴラックが搭載するサーバや高発熱型ＩＴラックが搭載するブレードサーバを冷却する場合について説明する。

[実施例３に係る空調システムの構成]
次に、図７を用いて、実施例３に係る空調システムの構成を説明する。図７は、実施例３に係る空調システム８０の構成を説明する図である。実施例３に係る空調システム８０は、ＩＴラック５と高発熱型ＩＴラック６とタスク空調装置９０とタスク空調装置１００とを有する。なお、ここでは、図１に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。

タスク空調装置９０は、高発熱型ＩＴラック６から排出される空気Ａを吸入し、吸入した空気を冷却する。そして、タスク空調装置９０は、冷却した空気Ｂを高発熱型ＩＴラック６に送風することで局所的に循環する空気流領域を形成する。タスク空調装置９０は、このよう局所的に循環する空気流領域を形成することで、ブレードサーバ６ａ〜６ｃを冷却する。

タスク空調装置１００は、ＩＴラック５から排出される空気Ｃを吸入し、吸入した空気を冷却する。そして、タスク空調装置１００は、冷却した空気ＤをＩＴラック５に送風することで局所的に循環する空気流領域を形成する。タスク空調装置１００は、このよう局所的に循環する空気流領域を形成することで、サーバ５ａ〜５ｅを冷却する。なお、タスク空調装置１００は、冷却能力の余剰分を制限して運転しており、タスク空調装置９０から通知を受信した場合に、冷却能力の余剰分の制限を解除して排出する空気量を増加させる。

また、タスク空調装置９０とタスク空調装置１００とは、ネットワーク８９を介して通信可能に接続される。ここで、ネットワーク８９は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）である。なお、タスク空調装置９０及び１００の構成については、タスク空調装置５０と同様であるので説明を省略する。

このような空調システム８０において、タスク空調装置９０は、冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却能力が上限値を超えているか否かを判定する。そして、タスク空調装置９０は、冷却能力が上限値を超えていると判定した場合に、排出する空気Ｂの量を所定量に減少させる。さらにタスク空調装置９０は、排出する空気Ｂの量を減少させたことをタスク空調装置１００に通知し、排出空気量を冷却能力の上限値まで増加させる。このようにして、タスク空調装置９０は、ホットスポットの発生を抑止するので、効率的にサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を冷却することができる。

具体的には、タスク空調装置９０によって排出される空気Ｂの量を減少させられた場合、空調システム８０の風量が不足し、別の場所にホットスポットが発生する。ここで、タスク空調装置１００は、タスク空調装置９０から排出する空気量を所定量に減少させた通知を受付けることで、減少された空気量に基づいて、排出する空気量を冷却能力の上限値まで増加させる。すなわち、タスク空調装置１００は、余剰分の熱負荷に相当する空気量を排出する。そして、タスク空調装置１００は、冷却した空気Ｄを排出し、ＩＴラック５及び高発熱型ＩＴラック６へ送風する。

高発熱型ＩＴラック６に搭載されたブレードサーバ６ａ〜６ｃは、タスク空調装置９００から送風された空気Ｂとタスク空調装置１００から送風された空気Ｄとを吸入する。ここで、空気Ｂの量が減少しているので、ブレードサーバ６ａ〜６ｃが吸入する空気Ｂ及び空気Ｄの温度は、冷却能力が上限値を超えていると判定された時よりも低下するので、ブレードサーバ６ａ〜６ｃが排出する空気Ａの温度も低下する。したがって、タスク空調装置９０が吸入する空気Ａの温度も低下するので、タスク空調装置９０は、熱負荷を軽減することができる。これによって、タスク空調装置９０は、排出する空気Ｂの温度も低下するので、ホットスポットの発生を抑止できる。

このような空調システム８０において、タスク空調装置９０は、冷却状況を取得し、取得した冷却状況に基づいて冷却能力が上限値を超えている場合、排出する空気Ａの量を減少させることで、タスク空調装置９０が排出する空気Ａの温度は低下する。この結果、タスク空調装置９０は、ホットスポットの発生を抑止するので、効率的にサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を冷却することができる。

[実施例３の効果]
上述してきたように、本実施例３では、タスク空調装置は、熱負荷が冷却能力を超えた場合に、排出する空気量を減少させることで、熱負荷を軽減することができる。また、タスク空調装置は、熱負荷が冷却能力を超えた場合に、排出する空気量を減少させても、他のタスク空調装置の熱負荷を増加させることで、新たなホットスポットの発生を抑止できる。このようにして、タスク空調装置は、ベース空調装置を設けずに、タスク空調装置だけでサーバやブレードサーバ等の情報処理装置を効率的に冷却することができる。

ところで、本願の開示する空調装置は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例３では、本願の開示する空調装置の他の実施例について説明する。

（システム構成等）
本実施例において説明した各処理のうち自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともできる。あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文章中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した記憶部が記憶する情報は一例に過ぎず、必ずしも説明のごとく情報が格納される必要はない。また、記憶部が記憶する情報は、制御部が有する内部メモリに格納されてもよい。

また、タスク空調装置は、冷却能力が上限値を超えた場合に、排出する空気量を所定量に減少させるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、タスク空調装置は、段階的に排出する空気量を減少するように設計、構築されてもよい。具体的には、タスク空調装置は、２．５ｋＷの冷却能力の余剰がある場合、一度の処理で２．５ｋＷの冷却能力に相当する空気量を減少させるのではなく、０．５ｋＷの冷却能力に相当する空気量を減少させる処理を繰り返し実行してもよい。

また、空調装置は、排出部が排出する空気量を所定量に減少させた後に、冷却部の冷却能力が上限値を下回った場合には、排出する空気量を増加させるように設計、構築されてもよい。例えば、タスク空調装置は、２．５ｋＷの冷却能力に相当する空気量を減少させた後に、熱負荷が所定の閾値を下回った場合、２．５ｋＷの冷却能力に相当する空気量を増加させてもよい。また、タスク空調装置が増加させる空気量は、一度の処理で増加させてもよく、また、減少させた冷却能力に相当する空気量の範囲内で段階的に増加するように設定することも可能である。

また、図示した各構成部は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のごとく構成されていることを要しない。例えば、タスク空調装置１０は、負荷判定部３１と排出空気量制御部３２とは統合されてもよい。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

（プログラム）
ところで、上記実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、上記実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータシステムの一例を説明する。

図８は、空調制御プログラムを実行するコンピュータシステムを示す図である。図８に示すように、コンピュータシステム２００は、ＲＡＭ２１０とＣＰＵ２２０とＨＤＤ２３０と入出力インターフェース２４０とを有する。また、これらは、バス２５０を介して互いに接続される。入出力インターフェース２４０は、図２に示した熱負荷設定受付部１４に対応する。

ここで、ＨＤＤ２３０には、上記実施例と同様の機能を発揮するプログラムを予め記憶されている。つまり、図８に示すように、ＨＤＤ２３０には、負荷判定プログラム２３１と排出空気量制御プログラム２３２とが予め記憶されている。

そして、ＣＰＵ２２０は、負荷判定プログラム２３１と排出空気量制御プログラム２３２とを読み出してＲＡＭ２１０に展開し、負荷判定プログラム２３１を負荷判定プロセス２２１として実行する。またＣＰＵ２２０は、排出空気量制御プログラム２３２を排出空気量制御プロセス２２２として実行する。なお、負荷判定プロセス２２１は、図２に示した負荷判定部３１に対応し、排出空気量制御プロセス２２２は、排出空気量制御部３２に対応する。

ところで、上記したプログラム２３１〜２３２は、必ずしもＨＤＤ２３０に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータシステム２００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておくようにしてもよい。また、コンピュータシステム２００の外に備えられるＨＤＤなどの「固定用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておいてもよい。さらに、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などを介してコンピュータシステム２００に接続される「他のコンピュータシステム」に各プログラムを記憶させておいてもよい。そして、コンピュータシステム２００がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

すなわち、このプログラムは、上記した「可搬用の物理媒体」、「固定用の物理媒体」、「通信媒体」などの記録媒体に、コンピュータ読み取り可能に記憶されるものである。そして、コンピュータシステム２００は、このような記録媒体からプログラムを読み出して実行することで上記した実施例と同様の機能を実現する。なお、この他の実施例でいうプログラムは、コンピュータシステム２００によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータシステムまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

１ 空調システム
２ 床下フロア
２ａ 床下開口部
３ 床上フロア
４ 天井フロア
４ａ〜４ｂ 天井開口部
５ ＩＴラック
５ａ〜５ｅ サーバ
６ 高発熱型ＩＴラック
６ａ〜６ｃ ブレードサーバ
７ ベース空調装置
１０ タスク空調装置
１１ 吸入部
１２ 冷却部
１３ 排気部
１４ 熱負荷設定受付部
２０ 記憶部
３０ 制御部
３１ 負荷判定部
３２ 排出空気量制御部
４０ 空調システム
４７ ベース空調装置
４７ａ 排出空気量制御部
４９ ネットワーク
５０ タスク空調装置
５４ 熱負荷設定受付部
５５ 通信制御Ｉ／Ｆ部
６０ 記憶部
７０ 制御部
７１ 負荷判定部
７２ 排出空気量制御部
８０ 空調システム
８９ ネットワーク
９０、１００ タスク空調装置
２００ コンピュータシステム
２１０ ＲＡＭ
２２０ ＣＰＵ
２２１ 負荷判定プロセス
２２２ 排出空気量制御プロセス
２３０ ＨＤＤ
２３１ 負荷判定プログラム
２３２ 排出空気量制御プログラム
２４０ 入出力インターフェース
２５０ バス

Claims (3)

1. 情報処理装置を冷却する、第一の空調装置と第二の空調装置とを通信可能に接続した空調システムにおける第一の空調装置であって、
   前記第一の空調装置が排出する空気量が減少した場合には、前記第二の空調装置が前記第一の空調装置から排出される空気量が減少したことを示す通知を受け付けると前記第二の空調装置が排出する空気量を増加させるための前記通知を、前記第二の空調装置へ通知する通知部と、
   前記情報処理装置から排出された空気を吸入する吸入部と、
   前記吸入部によって吸入された空気を冷却する冷却部と、
   前記冷却部によって冷却された空気を排出する排出部と、
   前記冷却部の冷却状況を取得し、前記冷却状況として、前記排出部が排出する空気量と、前記排出部が排出する空気の温度と、前記吸入部が吸入する空気の温度の差とを用いて熱負荷を算出し、算出した熱負荷が所定の閾値を超えた場合に、前記冷却部の冷却能力が上限値を超えていると判定し、または、前記冷却状況として、前記排出部が排出する空気の温度を計測し、計測した温度が設定値を超えた場合に、前記冷却部の冷却能力が上限値を超えていると判定する判定部と、
   前記冷却部の冷却能力が上限値を超えていると判定された場合に、前記排出部が排出する空気量を減少させる制御部と、
   を有することを特徴とする空調装置。
2. 前記制御部は、前記排出部が排出する空気量が減少した場合には、複数の前記情報処理装置を共通に冷却する前記第二の空調装置へ、減少した空気量を通知することを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記制御部は、前記排出部が排出する空気量が所定量に減少した後に、前記冷却部の冷却能力が上限値を下回った場合には、前記排出部が排出する空気量を所定量増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の空調装置。

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