JP6309775B2 - 空調システム、複合型空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システム、及び複合型空調システムに関する。

従来、情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室において、情報処理機器の冷却を行う空調システムが提案されている（例えば、特許文献１）。図４は、従来技術に係る空調システム１００を概略的に示す図であって、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、平面図である。このように、従来の空調システム１００は、情報処理機器室１０１の下方にメンテナンスフロア１０２を配置し、情報処理機器室１０１及びメンテナンスフロア１０２の両側方にダクトエリア１０３を配置し、一方のダクトエリア１０３の外側に無停電電源装置（以下、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Systems））を収容したＵＰＳ室１０４を配置して構成されている。そして、両側方のダクトエリア１０３とメンテナンスフロア１０２との相互間の位置に、冷却コイル１２０ａ、１２０ｂと送風ファン１３０とを一体に備える空調機１１０を設置して構成されている。ここで、このような構成において、空調機１１０によって冷却された空気を、メンテナンスフロア１０２、情報処理機器室１０１、及びダクトエリア１０３を順次介して再びメンテナンスフロア１０２に循環させることにより、ラック１０５の内部に収容された情報処理機器の冷却を行うものであった。

特開２０１１−２２０５８７号公報

ここで、上記の従来技術においては、情報処理機器室１０１及びメンテナンスフロア１０２の両側方にダクトエリア１０３を配置している。そのため、送風ファン１３０に電源を供給する配線や、冷却コイル１２０ａ、１２０ｂに冷媒を供給する冷媒供給手段（例えば、冷媒として冷却水を供給する冷媒供給管１４０）を、メンテナンスフロア１０２の両側方に分散配置する必要がある。この場合、これらの配線や冷媒供給手段の長さが増大してしまうため、空調システム１００が煩雑化し、また設置コストが増大してしまう可能性があった。さらに、このようにメンテナンスフロア１０２の両側方にダクトエリア１０３を配置した場合、情報処理機器室１０１とＵＰＳ室１０４との間にダクトエリア１０３が介在する構成となる。この場合、ＵＰＳと情報処理機器とを接続する配線がダクトエリア１０３を通過してしまうため、電気設備の管理者の動線と空調設備の管理者の動線とがダクトエリア１０３において相互に干渉してしまい、各管理者による保守点検の観点から好ましくなかった。

また、上記の従来技術においては、作業員が空調機１１０の保守点検等のために空調機１１０にアクセスするためには、ダクトエリア１０３又はメンテナンスフロア１０２からアクセスする必要がある。しかし、ダクトエリア１０３は情報処理機器の熱を含む空気が流入する高温（例えば３０℃）の空間であり、メンテナンスフロア１０２は空調機１１０による冷却後の空気が流入する低温（例えば１８℃）の空間であるため、どちらの空間も作業員にとって作業性の優れた空間ではなかった。

また、上記の従来技術においては、上述したようにダクトエリア１０３は高温の空間であるため、このダクトエリア１０３に配置される各種機器は熱により故障率が大きく上昇してしまい、当該各種機器の寿命が縮まってしまう可能性があった。

また、上記のような、情報処理機器室１０１（及びメンテナンスフロア１０２）の両側方にダクトエリア１０３を配置することに伴う問題点に鑑みて、情報処理機器室１０１の片側にダクトエリア１０３を集約して配置して構成することも考えられる。図５は情報処理機器室１０１の片側にダクトエリア１０３を配置した空調システム２００を概略的に示す平面図である。ここで、このような情報処理機器室１０１においては、情報処理機器からの発熱を処理するための空調機１１０に加えて予備分の空調機１１０が必要であり、高負荷の情報処理機器室１０１の空調を行う場合では特に、空調機１１０の設置スペースが過大となってしまっていた。そのため、片側のダクトエリア１０３に必要分の空調機１１０を並列配置しようとした場合、図５に示すように、ダクトエリア１０３の幅に全ての空調機１１０が収まらない可能性があった。以上に鑑みて、高負荷の情報処理機器室の空調を行う場合においても、ダクトエリアを情報処理機器室及びメンテナンスフロアの片側に集約して配置可能な空調システムが要望されていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高負荷の冷却対象空間（従来技術に係る情報処理機器室１０１に対応）の空調を行う場合においても、冷却空間（従来技術に係るダクトエリア１０３に対応）を冷却対象空間（従来技術に係る情報処理機器室１０１に対応）及び通気空間（従来技術に係るメンテナンスフロア１０２に対応）の片側に集約して配置可能な空調システムであって、かつ、作業員による保守点検の作業効率を向上させると共に、冷却空間（従来技術に係るダクトエリア１０３に対応）に収容された各種機器の長寿命化を図ることが可能な空調システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の空調システムは、冷却対象となる機器を備える冷却対象空間と、前記冷却対象空間に対して所定方向に沿って隣接するように配置された通気空間と、前記冷却対象空間及び前記通気空間を相互に連通させるように配置された冷却空間であって、空気の冷却を行う冷却空間とにおいて、前記冷却空間から、前記通気空間、前記冷却対象空間を順次介して前記冷却空間へと循環する空気の流れを形成することにより、前記機器の冷却を行う空調システムであって、前記冷却空間に配置されて前記空気の流れを形成する送風手段と、前記冷却対象空間と前記冷却空間との相互間の位置に配置された第一冷却手段であって、前記冷却対象空間から前記冷却空間に至る空気の冷却を行う第一冷却手段と、前記冷却空間と前記通気空間との相互間の位置に配置された第二冷却手段であって、前記冷却空間から前記通気空間に至る空気の冷却を行う第二冷却手段と、を備え、前記冷却対象空間と前記冷却空間とを第一の内壁で区画すると共に、前記第一の内壁に前記第一冷却手段を配置し、前記通気空間と前記冷却空間とを第二の内壁で区画すると共に、前記第二の内壁に前記第二冷却手段を配置した。

請求項２に記載の空調システムは、請求項１に記載の空調システムにおいて、前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを、前記所定方向において重畳する位置に配置した。
請求項３に記載の空調システムは、請求項２に記載の空調システムにおいて、前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを、前記冷却対象空間と前記通気空間との隣接方向に沿って重畳する位置に配置した。

請求項４に記載の空調システムは、請求項１から３のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、空気を冷却するための冷媒を前記第二冷却手段に対して供給し、当該第二冷却手段にて空気と熱交換されて加熱された冷媒を、前記第一冷却手段に対して供給する冷媒供給手段を備える。

請求項５に記載の空調システムは、請求項１から４のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記冷却空間を、前記冷却対象空間を構成する第一側面と、前記通気空間を構成する第二側面であって、前記第一側面と面一に配置された第二側面とを相互に連通させるように配置し、前記機器に対して電源を供給する機器電源供給空間を、前記冷却対象空間及び前記通気空間を挟んで前記冷却空間と対向する位置に配置した。

請求項６に記載の空調システムは、請求項１から５のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記送風手段を制御する送風制御手段を、前記冷却空間に配置した。

請求項７に記載の空調システムは、請求項１から６のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記冷却空間に外気を導入する外気導入手段を備える。

請求項８に記載の空調システムは、請求項１から７のいずれか一項に記載の空調システムを単一のモジュールとして、複数のモジュールを並設した。

請求項１に記載の空調システムによれば、空調機を、送風手段、第一冷却手段、及び第二冷却手段に分離構成するので、設置スペース上の制約を緩和でき、高負荷の冷却対象空間の空調を行う場合においても、冷却空間を冷却対象空間及び通気空間の片側に集約して配置可能となり、また、冷却対象空間と冷却空間との相互間の位置に第一冷却手段を配置し、当該第一冷却手段によって冷却対象空間から冷却空間に至る空気の冷却を行うことにより、冷却対象空間に配置された機器による熱を含む空気を、第一冷却手段にて冷却した上で冷却空間へと取り入れることができ、作業員による冷却空間における保守点検等の作業効率を向上させると共に、冷却空間に収容された各種機器の長寿命化を図ることが可能になる。さらに、送風手段と各冷却手段とを分離構成するので、送風手段と各冷却手段とを同一の筺体に収容する場合と比べて、それぞれの設備容量の設定の自由度を向上させることが可能になる。

請求項２又は３に記載の空調システムによれば、第一冷却手段と第二冷却手段とを所定方向において重畳する位置に配置したので、前記所定方向と直交する断面において第一冷却手段及び第二冷却手段の配置スペースを削減して冷却空間を縮小化することができ、冷却対象空間をより広く構成してより多くの機器を冷却対象空間に設置することが可能になる。

請求項４に記載の空調システムによれば、第二冷却手段にて空気と熱交換されて加熱された冷媒を、第一冷却手段にて流用するので、全体として冷媒の流量を低減して冷媒の搬送動力を削減することができ、省エネ性能を向上させることが可能になる。

請求項５に記載の空調システムによれば、機器電源供給空間を、冷却対象空間及び通気空間を挟んで冷却空間と対向する位置に配置したので、空調設備の配線と電気設備の配線とが冷却空間において混在せず、空調設備の管理者の動線と電気設備の管理者の動線とが相互に干渉し合わない構成とすることができ、各管理者による保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

請求項６に記載の空調システムによれば、送風制御手段を冷却空間に配置したので、空調設備の管理者の動線を冷却空間に集約することができ、保守点検の作業効率を向上させることが可能になる。また、送風制御手段を第一冷却手段により冷却された空気が流入する空間に配置することができ、送風制御手段の長寿命化及び保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。また、送風制御手段を送風手段の近傍に配置することができ、保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

請求項７に記載の空調システムによれば、外気導入手段により冷却空間に外気を導入するので、第一冷却手段及び第二冷却手段の冷却負荷を低減することができ、省エネ性能を向上させることが可能になる。

請求項８に記載の空調システムによれば、複数のモジュールを並設して複合型空調システムを構成するので、冷却の対象となる機器の数や発熱量等に応じて適した複合型空調システムを構成することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る空調システムを概略的に示す図であって、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図である。 図１（ａ）の要部拡大図である。 変形例に係る複合型空調システムを示す平面図である。 従来技術に係る空調システムを概略的に示す図であって、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は平面図である。 情報処理機器室の片側にダクトエリアを配置した空調システムを概略的に示す平面図である。

以下、本発明に係る空調システムの実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

［実施の形態の基本的概念］
まずは、本実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態は、概略的に、冷却対象空間に配置された機器の冷却を行う空調システムに関するものである。ここで、「機器」とは、ＯＡ（Office Automation）機器や家電等の各種電気機器を含む概念であるが、本実施の形態においては、公知のコンピュータの如き情報処理機器であるものとして説明する。また、情報処理機器の用途は任意であるが、本実施の形態では、データセンタ等の大規模な情報処理施設にて各種のデータを処理するための機器として用いられるものとして説明する。また、情報処理施設における機器の設置台数についても任意であり、少なくとも一つの機器を備えることにより当該空調システムを構成することが可能であるが、本実施の形態では複数の情報処理機器が設置されているものとして説明する。

［実施の形態の具体的内容］
次に、本実施の形態の具体的内容について説明する。

（構成）
最初に、本実施の形態に係る空調システム１の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係る空調システム１を概略的に示す図であって、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図である。図２は、図１（ａ）の要部拡大図である。これら図１及び図２に示すように、空調システム１は、冷却コイル１０ａ、１０ｂ、送風ファン２０、空調動力盤３０、外気導入ファン４０、熱交換器５０、冷凍機６０、及びクッションタンク７０を備えて構成される。なお、以下では、図１及び図２に示すＸ方向を「奥行き方向」、Ｙ方向を「幅方向」、Ｚ方向を「高さ方向」と必要に応じて称して説明する。また、図１及び図２においては、空気の流れを矢印にて示している。

（構成−情報処理施設）
ここで、まずは空調システム１が設けられる情報処理施設について説明する。なお、図１や図２は、情報処理施設の一部分のみを図示しており、これら図１や図２に示すように、情報処理施設には、冷却対象室２、通気室３、冷却室４、ＵＰＳ室５、機械室６、及び免震層７が設けられている。なお、これら各部屋は床材や内壁等によって仕切られているが、このような各部屋の構成は公知であるため、その詳細な説明を省略する。また、図１においてはＵＰＳ室５、機械室６、及び免震層７を省略して図示している。

冷却対象室２は、情報処理機器を収容するラック８を複数配置した冷却対象空間である。このラック８の具体的な形状については任意であるが、本実施の形態においては中空の直方体形状として形成された筐体を有し、その筐体の内部に複数の情報処理機器が収容されたラック８であるものとして説明する。ここで、各ラック８には、内部に収容された情報処理機器を冷却するための工夫が施されている。具体的には、まずラック８の筐体における一側面、及び当該一側面と対向する位置に設けられた他の側面にはメッシュ状の通風孔が設けられている。そして、このラック８の内部におけるいずれかの位置には、空気の送風を行うための冷却ファンが設けられている。このように構成されたラック８において冷却ファンを稼動させることにより、ラック８の外部における空間（以下、第一空間）の空気が、ラック８の筐体における一側面に設けられた通風孔、ラック８の内部、ラック８の筐体における他の側面に設けられた通風孔、を順次介してラック８の外部における反対側の空間（以下、第二空間）へと送風される。ここで、以下では、上述したラック８の筐体における一側面を「吸込面」、他の側面を「吹出面」と必要に応じて称して説明する。

そして、室内には複数のラック８がある特定の方向（本実施の形態では、奥行き方向）に沿って並設されることによりラック８の列（以下、ラック列）が形成されており、当該ラック列を構成する各ラック８はそれぞれの吸込面の向きと吹出面の向きが揃えられて配置されている。また、室内にはこのようなラック列が、当該特定の方向と直交する方向（本実施の形態では、幅方向）に沿って複数（本実施の形態においては４列）並設されている。そして、これらの複数のラック列は、それぞれの吸込面及び吹出面が向かい合うように配置されており、このようにしてラック列の吸込面側に設けられた空間を「コールドアイル」と称し、ラック列の吹出面側に設けられた空間を「ホットアイル」と称して以下では説明する。また、各ラック列の上端から冷却対象室２の天井材２ｂにかけてキャッピング材を設けてもよく、このキャッピング材によってコールドアイルの空気がラック８の内部を通過せずにホットアイルへと流動してしまうことを防止し、情報処理機器の冷却効率を向上させることが可能となる。

ここで、この冷却対象室２の床材には、コールドアイルと通気室３とを接続する接続孔（図示省略）が形成されており、この接続孔を介して通気室３の空気がコールドアイルへと流動可能に構成されている。また、この冷却対象室２は、図２に示すように、天井スラブ２ａの下方に天井材２ｂを設置し、当該天井スラブ２ａと天井材２ｂとの相互間の空間を天井チャンバー２ｃとして用いる二重天井構造にて形成されている。なお、このような二重天井構造を形成するための具体的な手段については公知の手段を用いることができるため省略する。

通気室３は、冷却対象室２に対して所定方向（本実施の形態においては、高さ方向）に沿って隣接するように配置された通気空間であって、冷却室４にて冷却された空気を、当該通気室３を介して冷却対象室２へと流動可能とするための空間である。この通気室３の利用用途は任意であるが、例えば、冷却対象室２に配置された情報処理機器の保守点検を行うための空間として利用しても良い。

冷却室４は、冷却コイル１０ａ、１０ｂによって空気の冷却を行う冷却空間であって、冷却対象室２及び通気室３を相互に連通させるように配置されている。この冷却室４は、高さ方向の中央部付近に形成された床材４ａによって上層と下層に分割構成されている。そして、この床材４ａには上下に貫通する貫通孔（図示省略）が幅方向に沿って複数（本実施の形態では６つ）設けられており、各貫通孔には、送風ファン２０が嵌めこまれた状態においてネジ止め等公知の方法で固定されている。そして、冷却対象室２の天井チャンバー２ｃと、冷却室４の上層とを仕切る内壁には、幅方向に沿って複数（本実施の形態では３つ）の開口部１１ａが設けられており、各開口部１１ａには、冷却コイル１０ａが嵌めこまれた状態においてネジ止め等公知の方法で固定されている。このような構成において、冷却対象室２から冷却室４へと流動する空気が冷却コイル１０ａによって冷却される。また、冷却室４の下層と通気室３とを仕切る内壁には、幅方向に沿って複数（本実施の形態では３つ）の開口部１１ｂが設けられており、各開口部１１ｂには、冷却コイル１０ｂが嵌めこまれた状態においてネジ止め等公知の方法で固定されている。このような構成において、冷却室４から通気室３へと流動する空気が冷却コイル１０ｂによって冷却される。

ＵＰＳ室５は、冷却対象室２に配置された各情報処理機器に対して配線を介して電源を供給するＵＰＳ（図示省略）を配置した機器電源供給空間である。なお、配線をどのように配置するかは任意であり、例えば、ＵＰＳから通気室３を介して冷却対象室２の情報処理機器に対して接続しても良い。ここで、図４に示す従来技術においては、ＵＰＳ室１０４と情報処理機器室１０１との相互間にダクトエリア１０３が配置されているため、ＵＰＳ室１０４のＵＰＳと、情報処理機器室１０１の情報処理機器とを接続する配線は、ダクトエリア１０３を介して配置する必要がある。そのため、空調機１１０の管理者（すなわち、空調設備の管理者）の動線と、ＵＰＳの管理者（すなわち、電気設備の管理者）の動線とがダクトエリア１０３において混在してしまい、各管理者による保守点検の作業効率が低下してしまう。一方、図１に示す本実施の形態のように、ＵＰＳ室５を、冷却対象室２及び通気室３を挟んで冷却空間と対向する位置に配置し、ＵＰＳ室５と冷却対象室２とが隣接するように構成することで、ＵＰＳ室５のＵＰＳと、冷却対象室２の情報処理機器とを接続する配線を、冷却室４を介さずに配置することができる。そのため、冷却コイル１０ａ、１０ｂや送風ファン２０の管理者（すなわち、空調設備の管理者）の動線と、ＵＰＳの管理者（すなわち、電気設備の管理者）の動線とが冷却室４において混在せず、各管理者による保守点検の作業効率を向上させることが可能となる。

機械室６は、情報処理施設の設備の機械が設置された部屋であって、例えばボイラー等が設置された公知の機械室である。この機械室６の具体的な位置については任意であるが、本実施の形態においては、情報処理施設の最下階に配置されているものとして説明する。

免震層７は、アイソレーターやダンパー等といった公知の免震装置が配置された空間であって、情報処理施設の建物と基礎との相互間に形成された空間である。なお、本実施の形態においてはこの免震層７は建物の外部の空間と直結しており、建物の外部の空間の空気が当該免震層７に取り入れられているものとして説明する。また、この免震層７の形成方法等については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

（構成−空調システム）
続いて、空調システム１を構成する各構成要素について説明する。

（構成−空調システム−冷却コイル）
冷却コイル１０ａ、１０ｂは、空気の冷却を行う冷却手段であって、冷却コイル１０ａ及び冷却コイル１０ｂは設置された位置を除いていずれも同様に構成されている。冷却コイル１０ａは、冷却対象室２から冷却室４に至る空気の冷却を行う第一冷却手段であって、冷却対象室２と冷却室４との相互間の位置に配置されている。ここで、「冷却対象室２と冷却室４との相互間の位置」とは、具体的には、冷却コイル１０ａにて冷却された空気を冷却室４へと送風することが可能な位置である限りにおいてどのような位置でもよい。例えば本実施の形態においては、冷却コイル１０ａは、冷却室４の上層と、冷却対象室２の天井チャンバー２ｃとの相互間に設けられた内壁に形成された開口部１１ａに嵌めこまれた状態においてネジ止め等公知の方法で固定されているものとして説明する。なお、冷却コイル１０ａの設置台数は、冷却対象室２の広さや情報処理機器の発熱量に応じて異なるものとして良いが、本実施の形態においては幅方向に沿って３台並設されているものとして説明する。

また、冷却コイル１０ｂは、冷却室４から通気室３に至る空気の冷却を行う第二冷却手段であって、冷却室４と通気室３との相互間の位置に配置されている。ここで、「冷却室４と通気室３との相互間の位置」とは、具体的には、冷却コイル１０ｂにて冷却された空気を通気室３へと送風することが可能な位置である限りにおいてどのような位置でもよい。例えば本実施の形態においては、冷却コイル１０ｂは、冷却室４の下層と、通気室３との相互間に設けられた内壁に形成された開口部１１ｂに嵌めこまれた状態においてネジ止め等公知の方法で固定されているとして説明する。なお、冷却コイル１０ｂの設置台数は、冷却対象室２の広さや情報処理機器の発熱量に応じて異なるものとして良いが、本実施の形態においては幅方向に沿って３台並設されているものとして説明する。また、冷却コイル１０ａと冷却コイル１０ｂは、高さ方向において重畳する位置に配置されており、このことにより高さ方向と直交する断面（すなわち、水平断面）において冷却コイル１０ａと冷却コイル１０ｂの配置スペースを削減して冷却空間を縮小化することができる。

ここで、冷却コイル１０ａ、１０ｂの具体的な構成については任意であるが、本実施の形態においては、冷媒供給管１２を介して供給された冷媒を用いて空気の冷却を行う公知の冷媒コイルであるものとして説明する。なお、この冷媒供給管１２は、冷媒を冷却コイル１０ａ、１０ｂに対して供給する冷媒供給手段であって、金属や樹脂等により形成された中空環状体として構成されている。なお、冷媒の具体的な種類は任意であり、例えば蒸気やガスを用いることも可能であるが、本実施の形態においては、冷媒は冷却水であるものとして説明する。なお、この冷媒供給管１２は、熱交換器５０、冷却塔１３ｂ、冷凍機６０、クッションタンク７０、冷却コイル１０ｂ、冷却コイル１０ａを順次介して熱交換器５０へと冷媒を循環させるように構成されており、このように接続された各機器において冷熱の採取及び利用が行われる。なお、このような冷媒供給管１２の具体的な機能については後述する。

ここで、図４に示す従来技術においては、メンテナンスフロア１０２の両側方に位置するダクトエリア１０３に空調機１１０を分散させて配置するため、各空調機１１０の冷却コイル１２０ａ、１２０ｂに冷媒を供給するためには、冷媒供給管１４０をメンテナンスフロア１０２の両側方に延設する必要がある。一方、図１に示す本実施の形態では、通気室３の片方の側方に位置する冷却室４に冷却コイルをまとめて配置するため、冷媒供給管１２を一箇所にまとめて延設することができ、従来技術と比較して冷媒供給管１２の長さをより短く構成することが可能になる。

（構成−空調システム−送風ファン）
送風ファン２０は、空気の流れを形成する送風手段であって、その設置台数は任意であるが、本実施の形態においては、計６台の送風ファン２０が幅方向に沿って並設されているものとして説明する。なお、このうち１台は予備の送風ファン２０として使用し、他の送風ファン２０の故障時等に使用するものとして説明する。ここで、各送風ファン２０の具体的な設置方法については任意であるが、例えば、冷却室４の床材４ａには、当該床材４ａを上下に貫通する貫通孔が、幅方向に沿って複数（送風ファン２０の数と対応する数（本実施の形態においては６つ））設けられており、送風ファン２０は、これら各貫通孔に対して、吸込面が上方を向き吹出面が下方を向くように嵌めこまれた状態において、ネジ止め等公知の方法で固定されているものとして説明する。このように形成された送風ファン２０において、各送風ファン２０は冷却室４の上層の空気を吸い込んで下層に向けて吹き出すことによって空気の流れを形成する。

（構成−空調システム−空調動力盤）
空調動力盤３０は、各送風ファン２０に対して配線を介して接続され、各送風ファン２０を制御する送風制御手段である。この空調動力盤３０の設置位置は任意であるが、例えば通気室３や冷却室４の上層に設置することも可能であるが、本実施の形態においては、冷却室４の下層に配置されているものとして説明する。このように、空調動力盤３０を送風ファン２０の近傍の位置に配置することで、送風ファン２０と空調動力盤３０とを接続する配線の長さを縮小することができ、より省スペースの空調システム１を構成することが可能になる。なお、この空調動力盤３０の具体的な構成については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

（構成−空調システム−外気導入ファン）
外気導入ファン４０は、冷却室４に外気を導入するための外気導入手段である。この外気導入ファン４０は、情報処理施設の室内と室外とを接続する外気口の近傍に配置された公知のファンとして構成されており、外気の温度が冷却対象室２の冷却に利用可能な温度である場合（例えば、冬季等）に稼働させることで、外気を冷却室４に取り入れて冷凍機６０や冷却コイル１０ａ、１０ｂの処理負荷を低減することが可能である。なお、冷凍機６０や冷却コイルの処理負荷を低減する上で、外気導入ファン４０によって取り入れる外気の温度は低い程望ましいが、本実施の形態においては、冷却室４の温度（本実施の形態においては２４℃）と同一の温度であるものとして説明する。

（構成−空調システム−熱交換器）
熱交換器５０は、冷媒供給管１２の内部を流動する冷媒を冷却するための熱交換手段であって、具体的には、冷却塔１３ａと熱交換器５０とを接続する配管１４の内部を流動する冷却水と、冷媒供給管１２の内部を流動する冷媒とを熱交換する公知の熱交換器として構成されている。ここで、冷却塔１３ａは、配管１４の内部の冷却水を大気と直接的又は間接的に接触させて熱交換させることにより配管１４の内部の冷却水を冷却する公知の冷却塔である。なお、これら冷媒供給管１２や冷却塔１３ａの具体的な構成については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

（構成−空調システム−冷凍機）
冷凍機６０は、冷媒供給管１２の内部を流動する冷媒を冷却するための冷凍手段であって、公知の蒸気圧縮冷凍機や、吸収式冷凍機や、吸着式冷凍機等として構成されている。なお、冷媒供給管１２における冷凍機６０の入り口側には、冷却塔１３ｂが接続されている。この冷却塔１３ｂは、冷却塔１３ａと同様に構成され、この冷却塔１３ｂにより配管１４の内部の冷却水を冷却してから冷凍機６０に供給することにより、冷凍機６０の処理負荷を低減する事が可能になる。

（構成−空調システム−クッションタンク）
クッションタンク７０は、冷凍機６０にて冷却された冷媒を一時的に貯める貯水手段である。なお、このクッションタンク７０に貯められた冷媒は、冷却コイル１０ａ、１０ｂの冷却負荷の大きさに応じて、適宜冷却コイル１０ａ、１０ｂに対して供給される。なお、このクッションタンク７０の具体的な構成については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

（空調処理）
続いて、このように構成された空調システム１によって実行される空調処理について説明する。

初めに、冷媒供給管１２の内部に冷媒を循環させる処理と、配管１４の内部に冷却水を循環させる処理について説明する。まず、冷媒供給管１２の経路中に設けられたポンプ（図示省略）を稼働させることにより、熱交換器５０、冷却塔１３ｂ、冷凍機６０、クッションタンク７０、冷却コイル１０ｂ、及び冷却コイル１０ａを順次介して再度熱交換器５０へと冷媒が至るように、冷媒供給管１２の内部に冷媒を循環させる。また、同様に、配管１４に設けられたポンプ（図示省略）を稼働させることにより、熱交換器５０から冷却塔１３ａを介して再度熱交換器５０へと冷却水が至るように、配管１４の内部に冷却水を循環させる。

ここで、配管１４の内部を循環する冷却水は、冷却塔１３ａにて大気と熱交換されることにより冷却され、ポンプの働きにより熱交換器５０に供給され、この熱交換器５０によって冷媒供給管１２の内部を流動する冷媒（以下、単に「冷媒」と称する）と熱交換されることにより当該冷媒を冷却する。このようにして熱交換器５０にて冷却された冷媒は、冷却塔１３ｂへと流動し、冷却塔１３ｂにおいて大気と熱交換されてさらに冷却される。このように、大気と直接的又は間接的に熱交換することによって冷媒の冷却を行うことで、冷媒の冷却に要する動力の消費を抑えて省エネ性能を向上させることが可能になる。

次に、冷媒は冷媒供給管１２の内部を流動して冷凍機６０に取り入れられ、冷凍機６０にてより一層冷却される。なお、この冷凍機６０による冷却を行うことなく、上述した熱交換器５０や冷却塔１３ｂによる冷却のみで必要な温度まで冷媒を冷却できている場合には、冷凍機６０を稼働させなくても良い。このように冷凍機６０にて冷却された冷媒は、クッションタンク７０に取り入れられて貯水される。

ここで、冷媒供給管１２におけるクッションタンク７０と冷却コイル１０ｂとの相互間の流路上には、冷媒の流量を調節するバルブ（図示省略）が設けられており、当該バルブを操作することで、クッションタンク７０に貯水された冷媒が適宜冷却コイル１０ｂに取り入れられる。なお、このバルブの操作はユーザが手動で行っても良いし、所定の計測手段（図示省略）にて計測された冷媒の温度や各部屋の温度等に基づいて自動制御しても良い。

そして、クッションタンク７０から冷却コイル１０ｂへと取り入れられた冷媒は、冷却コイル１０ｂにて空気との熱交換に利用されることで冷却室４から通気室３に至る空気を冷却する。このようにして冷却コイル１０ｂにて利用されることにより冷媒の温度は上昇し、続いて、冷媒は冷媒供給管１２を介して冷却コイル１０ａへと取り入れられる。このように冷却コイル１０ｂから冷却コイル１０ａへと取り入れられた冷媒は、冷却コイル１０ａにて空気との熱交換に利用されることで、冷却対象室２から冷却室４に至る空気を冷却する。このようにして冷却コイル１０ａにて利用されることにより冷媒の温度はさらに上昇し、続いて、冷媒は冷媒供給管１２を介して熱交換器５０へと取り入れられる。以降同様に、冷媒は冷媒供給管１２の内部を循環し、上記のように空調システム１の各構成要素において熱交換が行われる。このように、冷却コイル１０ｂにて利用された冷媒を冷却コイル１０ａにてカスケード利用するので、各冷却コイルに対して別個に冷媒を供給する場合と比べて、冷媒の流量を低減することができ、ポンプによる冷媒の搬送動力を削減することが可能になる。

次に、情報処理施設の各部屋に空気を循環させる処理について説明する。まず、冷却室４に設けられた送風ファン２０は、冷却室４の上層から空気を吸い込み、冷却室４の下層へと空気を吹き出す。このことによって、図２に示すように、コールドアイル、ラック８の内部、ホットアイル、天井チャンバー２ｃ、冷却室４の上層、冷却室４の下層、及び通気室３、を順次介してコールドアイルへと空気が循環する。

ここで、まず、コールドアイルに取り入れられた空気は、ラック８の内部を通過することにより情報処理機器を冷却し、この際に情報処理機器が発する熱によって加熱されて高温（例えば、３０℃）となり、天井チャンバー２ｃに取り入れられる。天井チャンバー２ｃに取り入れられた空気は、開口部１１ａを介して冷却室４の上層に取り入れられ、この際に開口部１１ａを通過する空気は冷却コイル１０ａによって冷却されて中温（例えば、２４℃）となる。

このように、本実施の形態では、複数台の冷却コイル１０ａ、１０ｂのうち、いずれか複数の冷却コイル１０ａを冷却室４の上流に配置し、残りの複数の冷却コイル１０ｂを冷却室４の下流に配置しているため、冷却室４には、冷却対象室２の空気が直接取り入れられず中温（例えば２４℃）まで冷却されて取り入れられる。したがって、冷却室４が高温（例えば３０℃）の空間や低温（例えば１８℃）の空間である場合と比べて、作業員による冷却室４の作業環境を向上させることが可能になる。また、冷却室４に配置される各種機器（例えば、送風ファン２０や、空調動力盤３０等）が高温の環境下に配置されないため、これらの各種機器の長寿命化を図ることが可能になる。

そして、冷却室４の上層に取り入れられた空気は、送風ファン２０を介して冷却室４の下層に取り入れられ、外気導入ファン４０によって冷却室４の下層に取り入れられた空気と混合され、この混合空気が開口部１１ｂを介して通気室３に取り入れられる。この際に開口部１１ｂを通過する空気は冷却コイル１０ｂによって冷却されて低温（例えば、１８℃）となる。このようにして通気室３に取り入れられた空気は、冷却対象室２の床部に設けられた接続孔を介してコールドアイルに取り入れられて、再度ラック８の内部に取り入れられて情報処理機器を冷却する。以降同様に、上述したように情報処理施設の各部屋を空気が流動することにより、情報処理機器の冷却が行われる。以上により空調システム１による空調処理の説明を終了する。

（実施の形態の効果）
このように本実施の形態によれば、空調機を、送風ファン２０、冷却コイル１０ａ、及び冷却コイル１０ｂに分離構成するので、設置スペース上の制約を緩和でき、高負荷の冷却対象室２の空調を行う場合においても、冷却室４を冷却対象室２及び通気室３の片側に集約して配置可能となり、また、また、冷却対象室２と冷却室４との相互間の位置に冷却コイル１０ａを配置し、当該冷却コイル１０ａによって冷却対象室２から冷却室４に至る空気の冷却を行うことにより、冷却対象室２に配置された機器による熱を含む空気を、冷却コイル１０ａにて冷却した上で冷却室４へと取り入れることができ、作業員による冷却室４における保守点検等の作業効率を向上させると共に、冷却室４に収容された各種機器の長寿命化を図ることが可能になる。さらに、送風ファン２０と冷却コイル１０ａ及び冷却コイル１０ｂとを分離構成するので、送風ファン２０と冷却コイル１０ａ及び冷却コイル１０ｂとを同一の筺体に収容する場合と比べて、それぞれの設備容量の設定の自由度を向上させることが可能になる。

また、冷却コイル１０ａと冷却コイル１０ｂとを所定方向において重畳する位置に配置したので、前記所定方向と直交する断面において冷却コイル１０ａ及び冷却コイル１０ｂの配置スペースを削減して冷却室４を縮小化することができ、冷却対象室２をより広く構成してより多くの機器を冷却対象室２に設置することが可能になる。

また、冷却コイル１０ｂにて空気と熱交換されて加熱された冷媒を、冷却コイル１０ａにて流用するので、全体として冷媒の流量を低減して冷媒の搬送動力を削減することができ、省エネ性能を向上させることが可能になる。

また、ＵＰＳ室５を、冷却対象室２及び通気室３を挟んで冷却室４と対向する位置に配置したので、空調設備の配線と電気設備の配線とが冷却室４において混在せず、空調設備の管理者の動線と電気設備の管理者の動線とが相互に干渉し合わない構成とすることができ、各管理者による保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

また、空調動力盤３０を冷却室４に配置したので、空調設備の管理者の動線を冷却室４に集約することができ、保守点検の作業効率を向上させることが可能になる。また、空調動力盤３０を冷却コイル１０ａにより冷却された空気が流入する空間に配置することができ、空調動力盤３０の長寿命化及び保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。また、空調動力盤３０を送風ファン２０の近傍に配置することができ、保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上述の内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。例えば、本実施の形態に係る空調システム１の空調処理によって作業員の作業効率を従来よりも向上させることができない場合や、冷却空間に収容された各種機器を従来よりも長寿命化できない場合であっても、当該空調処理を従来と異なる技術により従来と同様に達成できている場合には、本願発明の課題が解決されている。

（寸法や材料について）
発明の詳細な説明や図面で説明した空調システム１の各部の寸法、形状、比率等は、あくまで例示であり、その他の任意の寸法、形状、比率等とすることができる。

（情報処理施設を構成する各部屋の配置について）
また、各部屋の配置は、上述した配置に限定されない。例えば、本実施の形態においては、通気室３は冷却対象室２に対して高さ方向に沿って隣接するように配置されるものとして説明したが、これに限られず、例えば幅方向に沿って隣接するように配置されていても良い。また、本実施の形態においては、ＵＰＳ室５を、冷却対象室２及び通気室３を挟んで冷却室４と対向する位置に配置するものとして説明したが、これに限定されず、例えば通気室３の下の階や、冷却対象室２の上の階に配置しても良いし、冷却対象室２に対して幅方向に沿って隣接するように配置しても良い。

（空調システムのモジュールについて）
以上では、空調システム１及び当該空調システム１が設けられる部屋の一部についてのみ説明したが、この空調システム１を単一のモジュール８１として、複数のモジュール８１を並設することにより、複合型空調システム８０を形成しても良い。図３は、当該変形例に係る複合型空調システム８０を示す平面図である。なお、モジュール８１の数は任意であるが、この変形例においては、６つのモジュール８１を配置した複合型空調システム８０について図示している。ここで、各モジュール８１は、ＵＰＳ室５や冷却室４を集約させることにより、ＵＰＳの管理者と、送風ファン２０や冷却コイルの管理者の動線とが交わらないように工夫することが望ましい。具体的には、図３に示すように、モジュール８１を幅方向に沿って同一向きで並設し、奥行き方向に沿って対称向きで並設することにより、モジュール８１のＵＰＳ室５を集約することができ、機械室６の相互間に通路を形成することにより管理者の動線を集約することが可能となる。このように複数のモジュール８１を並設することにより複合型空調システム８０を形成することで、冷却の対象となる情報処理機器の数や発熱量等に応じて適した複合型空調システム８０を構成することが可能になる。なお、当該変形例においては、複数のモジュール８１を構成するＵＰＳ室５の相互間の位置に、管理者がＵＰＳ室５へとアクセスするための通路８２を設けている。

（送風ファンについて）
本実施の形態においては、冷却室４のみに送風ファン２０を配置するものとして説明したが、これに限定されない。例えば、通気室３の内部に、コールドアイルへ向けて送風する送風ファン２０を増設して、全体としての送風の動力を上昇させても良い。

（第一冷却手段及び第二冷却手段について）
本実施の形態においては、冷却コイル１０ｂに取り入れられて熱交換された冷媒が、次いで冷却コイル１０ａに取り入れられて熱交換されるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、冷却コイル１０ａ及び冷却コイル１０ｂをそれぞれ独立した構成とし、冷却コイル１０ａ又は冷却コイル１０ｂのいずれか一方とのみ冷媒により熱交換可能なように構成しても構わない。この場合には、一方がメンテナンス等で冷媒の循環による熱交換を行えない場合に他方のみで熱交換を行うことができるため、空調システム１の信頼性を向上させることが可能となると共に、一方のみを稼働させた状態で他方側に予備の冷却コイルを増設することができ、メンテナンス時においても空調システム１を継続的に稼働させることが可能となる。さらに、冷却コイル１０ａに接続される配管系統や熱源と、冷却コイル１０ｂに接続される配管系統や熱源についてもそれぞれ並列に設けることにより、一層空調システム１の信頼性を向上させることができる。

（付記）
付記１に記載の空調システムは、冷却対象となる機器を備える冷却対象空間と、前記冷却対象空間に対して所定方向に沿って隣接するように配置された通気空間と、前記冷却対象空間及び前記通気空間を相互に連通させるように配置された冷却空間であって、空気の冷却を行う冷却空間とにおいて、前記冷却空間から、前記通気空間、前記冷却対象空間を順次介して前記冷却空間へと循環する空気の流れを形成することにより、前記機器の冷却を行う空調システムであって、前記冷却空間に配置されて前記空気の流れを形成する送風手段と、前記冷却対象空間と前記冷却空間との相互間の位置に配置された第一冷却手段であって、前記冷却対象空間から前記冷却空間に至る空気の冷却を行う第一冷却手段と、前記冷却空間と前記通気空間との相互間の位置に配置された第二冷却手段であって、前記冷却空間から前記通気空間に至る空気の冷却を行う第二冷却手段と、を備える。

付記２に記載の空調システムは、付記１に記載の空調システムにおいて、前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを、前記所定方向において重畳する位置に配置した。

付記３に記載の空調システムは、付記１又は２に記載の空調システムにおいて、空気を冷却するための冷媒を前記第二冷却手段に対して供給し、当該第二冷却手段にて空気と熱交換されて加熱された冷媒を、前記第一冷却手段に対して供給する冷媒供給手段を備える。

付記４に記載の空調システムは、付記１から３のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記冷却空間を、前記冷却対象空間を構成する第一側面と、前記通気空間を構成する第二側面であって、前記第一側面と面一に配置された第二側面とを相互に連通させるように配置し、前記機器に対して電源を供給する機器電源供給空間を、前記冷却対象空間及び前記通気空間を挟んで前記冷却空間と対向する位置に配置した。

付記５に記載の空調システムは、付記１から４のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記送風手段を制御する送風制御手段を、前記冷却空間に配置した。

付記６に記載の空調システムは、付記１から５のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、前記冷却空間に外気を導入する外気導入手段を備える。

付記７に記載の空調システムは、付記１から６のいずれか一項に記載の空調システムを単一のモジュールとして、複数のモジュールを並設した。

（付記の効果）
付記１に記載の空調システムによれば、空調機を、送風手段、第一冷却手段、及び第二冷却手段に分離構成するので、設置スペース上の制約を緩和でき、高負荷の冷却対象空間の空調を行う場合においても、冷却空間を冷却対象空間及び通気空間の片側に集約して配置可能となり、また、冷却対象空間と冷却空間との相互間の位置に第一冷却手段を配置し、当該第一冷却手段によって冷却対象空間から冷却空間に至る空気の冷却を行うことにより、冷却対象空間に配置された機器による熱を含む空気を、第一冷却手段にて冷却した上で冷却空間へと取り入れることができ、作業員による冷却空間における保守点検等の作業効率を向上させると共に、冷却空間に収容された各種機器の長寿命化を図ることが可能になる。さらに、送風手段と各冷却手段とを分離構成するので、送風手段と各冷却手段とを同一の筺体に収容する場合と比べて、それぞれの設備容量の設定の自由度を向上させることが可能になる。

付記２に記載の空調システムによれば、第一冷却手段と第二冷却手段とを所定方向において重畳する位置に配置したので、前記所定方向と直交する断面において第一冷却手段及び第二冷却手段の配置スペースを削減して冷却空間を縮小化することができ、冷却対象空間をより広く構成してより多くの機器を冷却対象空間に設置することが可能になる。

付記３に記載の空調システムによれば、第二冷却手段にて空気と熱交換されて加熱された冷媒を、第一冷却手段にて流用するので、全体として冷媒の流量を低減して冷媒の搬送動力を削減することができ、省エネ性能を向上させることが可能になる。

付記４に記載の空調システムによれば、機器電源供給空間を、冷却対象空間及び通気空間を挟んで冷却空間と対向する位置に配置したので、空調設備の配線と電気設備の配線とが冷却空間において混在せず、空調設備の管理者の動線と電気設備の管理者の動線とが相互に干渉し合わない構成とすることができ、各管理者による保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

付記５に記載の空調システムによれば、送風制御手段を冷却空間に配置したので、空調設備の管理者の動線を冷却空間に集約することができ、保守点検の作業効率を向上させることが可能になる。また、送風制御手段を第一冷却手段により冷却された空気が流入する空間に配置することができ、送風制御手段の長寿命化及び保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。また、送風制御手段を送風手段の近傍に配置することができ、保守点検の作業効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

付記６に記載の空調システムによれば、外気導入手段により冷却空間に外気を導入するので、第一冷却手段及び第二冷却手段の冷却負荷を低減することができ、省エネ性能を向上させることが可能になる。

付記７に記載の空調システムによれば、複数のモジュールを並設して複合型空調システムを構成するので、冷却の対象となる機器の数や発熱量等に応じて適した複合型空調システムを構成することが可能になる。

１ 空調システム
２ 冷却対象室
２ａ 天井スラブ
２ｂ 天井材
２ｃ 天井チャンバー
３ 通気室
４ 冷却室
４ａ 床材
５ ＵＰＳ室
６ 機械室
７ 免震層
８ ラック
１０ａ、１０ｂ 冷却コイル
１１ａ、１１ｂ 開口部
１２ 冷媒供給管
１３ａ、１３ｂ 冷却塔
１４ 配管
２０ 送風ファン
３０ 空調動力盤
４０ 外気導入ファン
５０ 熱交換器
６０ 冷凍機
７０ クッションタンク
８０ 複合型空調システム
８１ モジュール
８２ 通路
１００ 空調システム
１０１ 情報処理機器室
１０２ メンテナンスフロア
１０３ ダクトエリア
１０４ ＵＰＳ室
１０５ ラック
１１０ 空調機
１２０ａ、１２０ｂ 冷却コイル
１３０ 送風ファン
１４０ 冷媒供給管
２００ 空調システム

Claims (8)

1. 冷却対象となる機器を備える冷却対象空間と、前記冷却対象空間に対して所定方向に沿って隣接するように配置された通気空間と、前記冷却対象空間及び前記通気空間を相互に連通させるように配置された冷却空間であって、空気の冷却を行う冷却空間とにおいて、前記冷却空間から、前記通気空間、前記冷却対象空間を順次介して前記冷却空間へと循環する空気の流れを形成することにより、前記機器の冷却を行う空調システムであって、
   前記冷却空間に配置されて前記空気の流れを形成する送風手段と、
   前記冷却対象空間と前記冷却空間との相互間の位置に配置された第一冷却手段であって、前記冷却対象空間から前記冷却空間に至る空気の冷却を行う第一冷却手段と、
   前記冷却空間と前記通気空間との相互間の位置に配置された第二冷却手段であって、前記冷却空間から前記通気空間に至る空気の冷却を行う第二冷却手段と、を備え、
   前記冷却対象空間と前記冷却空間とを第一の内壁で区画すると共に、前記第一の内壁に前記第一冷却手段を配置し、
   前記通気空間と前記冷却空間とを第二の内壁で区画すると共に、前記第二の内壁に前記第二冷却手段を配置した、
   空調システム。
2. 前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを、前記所定方向において重畳する位置に配置した、
   請求項１に記載の空調システム。
3. 前記第一冷却手段と前記第二冷却手段とを、前記冷却対象空間と前記通気空間との隣接方向に沿って重畳する位置に配置した、
   請求項２に記載の空調システム。
4. 空気を冷却するための冷媒を前記第二冷却手段に対して供給し、当該第二冷却手段にて空気と熱交換されて加熱された冷媒を、前記第一冷却手段に対して供給する冷媒供給手段を備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の空調システム。
5. 前記冷却空間を、前記冷却対象空間を構成する第一側面と、前記通気空間を構成する第二側面であって、前記第一側面と面一に配置された第二側面とを相互に連通させるように配置し、
   前記機器に対して電源を供給する機器電源供給空間を、前記冷却対象空間及び前記通気空間を挟んで前記冷却空間と対向する位置に配置した、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の空調システム。
6. 前記送風手段を制御する送風制御手段を、前記冷却空間に配置した、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の空調システム。
7. 前記冷却空間に外気を導入する外気導入手段を備える、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の空調システム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の空調システムを単一のモジュールとして、複数のモジュールを並設した複合型空調システム。

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