JP6700192B2 - サーバ室冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部の自然空気を利用してサーバ室を冷却させるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムに関する。

データセンターに具備されるサーバ、ネットワーク装置、エンタープライズ装置などは、熱を発生させる。従って、このような装置を運用するデータセンターは、熱を冷却させるための大規模の設備を備えている。

データセンターの熱を冷却させるためには、冷たい空気をそれぞれの装置に供給しなければならず、一般的に、そのために冷たい空気を生成する恒温器を利用している。

しかし、恒温器、及び恒温器に接続される設備を稼動するために消耗されるエネルギーは、データセンターで使用される全体全力の５０〜６０％ほどに該当する。従って、データセンターの冷却に投入されるエネルギー節減のために、建物外の冷たい空気をサーバ室に流入させ、装置の熱を冷却させる方式が最近導入されている。

それと関連し、特許文献１「グリーンコンピュータ環境を実現したインターネットデータセンター空調システム」などには、外部空気がデータセンターに流入されるように制御し、冷却部を介して冷却し、データセンターの内部に流入させる技術などが開発されている。

前述の背景技術は、発明者が本発明導出のために保有していたり、本発明の導出過程において習得したりした技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術ではない。

韓国公開特許第１０−２０１１−０１２９５１４号公報

本発明の一実施形態は、外部空気を利用してデータセンターの適正温度及び湿度を維持させることができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、データセンターの冷却に消耗されるエネルギーを節減することができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、外部空気を利用してデータセンターを冷却することができる期間を延長させることができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、外部空気に含まれる異物を効果的に遮断することができ、維持補修に消耗されるコストを節減させることができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、外部空気の温度及び湿度状態の少なくともいずれかによる変化が多い環境条件に適するサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、第１供給部が非常外気導入部の役割を有するように構成され、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止するサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、サーバ室とサーバ室冷却装置との連結のために、既存のデータセンターの構造を変更せずにそのまま活用することができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、恒温器設置及び冷気供給などのための別途の空間を形成する必要がなくなり、データセンター内部の空間活用度が向上するサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムを提供する。

または、本発明の一実施形態は、外気供給のための追加的な外気導入用フィルタモジュールを具備し、データセンター内への外気導入量を極大化し、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止するデータセンターの空調システムを提供する。

本発明の一実施形態は、サーバ室の一側に形成され、前記サーバ室に外気を供給する１またはそれ以上の外気導入用フィルタモジュールと、前記サーバ室の他の一側に形成され、流入した外気にミスト（ｍｉｓｔ）を噴射し、前記サーバ室に供給するサーバ室冷却装置と、を含むデータセンターの空調システムを開示する。

本実施形態において、前記サーバ室冷却装置に故障が発生したとき、前記外気導入用フィルタモジュールによって、前記サーバ室に外気が供給されてもよい。

本実施形態において、前記サーバ室冷却装置は、外気が流入される外気流入部と、前記外気流入部の一側に配置され、前記外気流入部を通過した外気にミストを噴射するミスト噴射部と、前記ミスト噴射部の一側に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気をサーバ室に供給する供給部と、を含んでもよい。

本実施形態において、前記サーバ室冷却装置は、前記外気流入部と前記ミスト噴射部との間に配置され、前記外気流入部を介して供給された外気をフィルタリングするフィルタ部をさらに含んでもよい。

本実施形態において、前記サーバ室内部の空気または前記外気を冷却する恒温部をさらに含み、外気の温度及び湿度によって、前記恒温部を運用させ、前記サーバ室内部の空気が冷却されるように制御することができる。

本発明の他の一実施形態は、外気が流入される外気流入部と、前記外気流入部の一側に配置され、前記外気流入部を介して供給された外気をフィルタリングするフィルタ部と、前記フィルタ部の一側に配置され、前記フィルタ部を通過した外気にミストを噴射するミスト噴射部と、前記ミスト噴射部の一側に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気をサーバ室に供給する供給部と、を含むサーバ室冷却装置を開示する。

本実施形態において、前記外気流入部は、前記外気流入部の開閉を制御する第１ダンパを含んでもよい。

本実施形態において、前記外気流入部は、前記外気に含まれた水分または異物を遮断するデミスタフィルタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒ）を含み、前記デミスタフィルタは、前記第１ダンパの一側に配置されてもよい。

本実施形態において、前記デミスタフィルタは、複数個具備され、前記複数個のデミスタフィルタは、前記第１ダンパの一側にジグザグに配置されてもよい。

本実施形態において、前記外気流入部に、前記サーバ室内を通過したリターン空気が供給されるリターンダクト部が接続されてもよい。

本実施形態において、前記外気流入部と前記リターンダクト部との間には、前記外気流入部と前記リターンダクト部との空気流動を制御する第２ダンパが介在してもよい。

本実施形態において、前記フィルタ部は、前記外気流入部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と実質的に垂直である方向に形成されてもよい。

本実施形態において、前記ミスト噴射部と前記供給部との間に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気を冷却する冷却部をさらに含んでもよい。

本実施形態において、前記冷却部は、前記サーバ室冷却装置内に形成されてもよい。

本実施形態において、前記供給部は、前記ミスト噴射部の一側に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気を、前記サーバ室に供給する第１供給部を含んでもよい。

本実施形態において、前記第１供給部と前記サーバ室との間には、前記第１供給部と前記サーバ室との空気流動を制御する第１供給ダンパが介在してもよい。

本実施形態において、前記第１供給ダンパが開放されると、前記外気流入部を介して流入した外気が前記サーバ室内部に供給されてもよい。

本実施形態において、供給部は、前記第１供給部の一側に形成され、前記ミスト噴射部を通過した外気の少なくとも一部を、前記サーバ室に供給する第２供給部をさらに含んでもよい。

本実施形態において、前記第２供給部は、前記ミスト噴射部を通過した外気の少なくとも一部が前記サーバ室に供給されるように、前記外気の流れをガイドする送風ファンを具備することができる。

本実施形態において、前記第２供給部は、前記第１供給部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と実質的に垂直である方向に形成されてもよい。

本実施形態において、前記第２供給部と前記サーバ室との間には、前記第２供給部と前記サーバ室との空気流動を制御する第２供給ダンパが介在してもよい。

本実施形態において、前記フィルタ部、前記ミスト噴射部及び前記供給部は、一直線上に配置されてもよい。

本発明の他の実施形態は、前述のいずれか１のサーバ室冷却装置を具備し、前記サーバ室冷却装置は、第１方向に沿って配置される複数個のサーバラックを具備する前記サーバ室の一側に形成され、前記サーバ室に外気を供給することを特徴とするデータセンターの空調システムを開示する。

本実施形態において、互いに隣接する前記サーバラック間の空間に形成され、前記サーバ室冷却装置から外気が供給される１以上のクールゾーンは、前記サーバ室冷却装置に対して開放されており、互いに隣接する前記サーバラック間の空間に形成され、前記クールゾーンに流入した外気が、前記サーバラックに具備されたサーバを通過した後で排気される１以上のホットゾーンは、前記サーバ室冷却装置に対して遮断されており、前記クールゾーンと前記ホットゾーンは、交互に配置されてもよい。

本実施形態において、前記データセンターの空調システムは、前記サーバ室冷却装置から供給された外気を外部に排出する排気部をさらに含み、前記排気部は、前記ホットゾーンと接続されてもよい。

本実施形態において、前記排気部の一側は、前記サーバ室冷却装置のリターンダクト部と接続され、前記サーバ室冷却装置に供給された外気の少なくとも一部は、前記リターンダクト部を介して、再び前記サーバ室冷却装置に供給されてもよい。

本実施形態において、前記データセンターの空調システムは、前記第１方向に沿って配置された複数個の前記サーバ室冷却装置を具備し、前記複数個の前記サーバ室冷却装置は、相互間に空気の流動が可能になるようにオープンされて形成されてもよい。

本実施形態において、前記供給部の少なくとも一部は、前記サーバ室内の前記サーバラックと対向するように形成されてもよい。

本実施形態において、既存のサーバ室構造をそのまま活用することができる。

本実施形態において、いずれか１つの供給部に故障が発生したとき、残りの供給部の風量を高め、全体風量を一定に維持することができる。

本発明の他の一実施形態は、サーバ室の一側に形成され、前記サーバ室に外気を供給する１またはそれ以上の外気導入用フィルタモジュールであって、前記外気に含まれた水分や異物を遮断するフィルタ、または前記外気の流入を制御するダンパを含む外気導入用フィルタモジュールを開示する。

本実施形態において、前記フィルタは、前記外気に含まれた水分または異物を遮断するデミスタフィルタまたはロールフィルタ（ｒｏｌｌ ｆｉｌｔｅｒ）を含む。

本実施形態において、前記外気導入用フィルタモジュールは、前記サーバ室の一側面に接して形成され、前記サーバ室に外気を直接供給することができる。

本実施形態において、前記外気導入用フィルタモジュールは、複数個具備され、第１方向に沿って並んで配置される。

本実施形態において、サーバ室冷却装置に故障が発生したとき、前記外気導入用フィルタモジュールによって、前記サーバ室に外気が供給される。

本実施形態において、既存のサーバ室構造をそのまま活用することができる。

前述のところ以外の他の側面、特徴、利点が、以下の図面、特許請求の範囲、及び発明の詳細な説明から明確になるであろう。

本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムによって、建物外部から取り込まれた外気にミストを噴霧して冷却された空気をサーバ室内部に供給することにより、温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも、年中無中断運用が可能であり、従って、データセンターの冷却に消耗されるエネルギーを画期的に節減することができる。

または、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムによって、汚染度によって自動的に交替される二重フィルタを利用して、外気に含まれる異物を遮断することにより、さらに効果的に異物を遮断することができ、維持補修に消耗されるコストを節減することができる。

または、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムによって、建物外部から取り込まれる外気の温度及び湿度を測定し、それらを基にミストの噴霧量が調節されるように制御することにより、外部空気の温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも最適の運転が可能である。

または、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムによって、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止する効果を得ることができる。

または、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムによって、データセンター内部の空間活用度が向上する効果を得ることができる。

または、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムによって、サーバ室とサーバ室冷却装置との接続において、既存のデータセンターの構造を変更せずにそのまま活用することができる。

または、本発明の一実施形態によるデータセンターの空調システムによって、データセンター内への外気導入量を極大化し、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止する効果を得ることができる。

本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置の側面図である。 図１のサーバ室冷却装置の外気流入部を詳細に示す斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置のフィルタ部を詳細に示す斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置のミスト噴射部及び冷却部を詳細に示す斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置の第１供給部及び第２供給部を詳細に示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるデータセンターの空調システムの斜視図である。 図７のデータセンターの空調システムの平面図である。 図７のデータセンターの空調システムのクールゾーンの側面図である。 図７のデータセンターの空調システムのホットゾーンの側面図である。

本発明は、多様な変更を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示し、以下の実施形態において詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態に具現される。以下の実施形態において、第１、第２のような用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的に使用されている。また、単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、１以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性をあらかじめ排除するものではない。また、図面では、説明の便宜のために、構成要素がその大きさが誇張されていたり縮小されていたりする。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示されており、本発明は、必ずしも図示されたところに限定されるものではない。

以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか、あるいは対応する構成要素は、同一図面符号を付し、それについての重複説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の斜視図であり、図２は、図１のサーバ室冷却装置の側面図である。一方、図３は、図１のサーバ室冷却装置の外気流入部を詳細に示す斜視図であり、図４は、図１のサーバ室冷却装置のフィルタ部を詳細に示す斜視図であり、図５は、図１のサーバ室冷却装置のミスト噴射部及び冷却部を詳細に示す斜視図であり、図６は、図１のサーバ室冷却装置の第１供給部及び第２供給部を詳細に示す斜視図である。

まず、図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００は、外気流入部１１０、フィルタ部１２０、ミスト（ｍｉｓｔ）噴射部１３０、冷却部１４０、第１供給部１５０及び第２供給部１６０を含む。

本発明の一実施形態による外気を利用したサーバ室冷却装置１００は、データセンター（ｄａｔａ ｃｅｎｔｅｒ）のように、熱を冷却させる必要がある場所に、冷たい外部空気を供給することにより、温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも、年中無中断で外部（例えば、建物外側）の空気を利用して、さらに低コストでサーバ室（ｓｅｒｖｅｒ ｒｏｏｍ）内部を冷却させることを一特徴とする。以下では、それについてさらに詳細に説明する。

図１、図２及び図３を参照すれば、外気流入部１１０は、サーバ室冷却装置１００外部の空気をサーバ室冷却装置１００内部に流入させる役割を有する。このような外気流入部１１０は、ＯＡダンパ（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ａｉｒ ｄａｍｐｅｒ）１１１、デミスタフィルタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒ）１１３、格子部（ｇｒａｔｉｎｇ）１１５及びＲＡダンパ（Ｒｅｔｕｒｎ Ａｉｒ ｄａｍｐｅｒ）１１７を含む。また、図面には図示されていないが、ＯＡダンパ１１１とデミスタフィルタ１１３との間に、所定のメッシュ（図示せず）をさらに具備することができる。

ＯＡダンパ１１１は、外気流入部１１０の開閉を制御し、外気流入部１１０を介して流入する外気の量を制御する役割を有する。このようなＯＡダンパ１１１の一例として、電動モータまたは空気圧によって自動的に開閉されるモータダンパ（ＭＤ：Ｍｏｔｏｒ Ｄａｍｐｅｒ）が具備される。

デミスタフィルタ１１３は、蒸気中の水分または異物を除去する装置であり、網を何十にも重ねたり、纎維状の物体を充填したりする構成を有する。このようなデミスタフィルタ１１３は、抵抗が小さくて集塵効率が高く、高度の耐食性を有し、簡単に掃除が可能であり、軽量であるので、取り扱いが簡便であるという長所を有する。

ここで、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００の外気流入部１１０は、外気が流入するＯＡダンパ１１１に隣接して、メッシュ（図示せず）とデミスタフィルタ１１３とを具備し、サーバ室冷却装置１００内部に、外気内に含まれた異物が入らないようにすることを一つの特徴とする。すなわち、ＯＡダンパ１１１に隣接してメッシュ（図示せず）を具備し、鳥やその他大きい虫などの入り込みを防止し、その内側には、デミスタフィルタ１１３を具備し、サーバ室冷却装置１００内部に入り込む異物を除去する。このとき、デミスタフィルタ１１３は、複数個具備され、図３に図示されているように、大風量を処理するために、複数個のデミスタフィルタ１１３がジグザグ配列に設置され、設置面積を広げることができる。

外気流入部１１０の下部底面、すなわち、フィルタ部１２０に接続される面には、多数の開口部が形成された格子部１１５が具備され、外気流入部１１０に流入した外気をフィルタ部１２０に通過させることができる。

一方、外気流入部１１０の一側には、サーバ室内を通過したリターン空気が供給されるリターンダクト部１７０が接続され、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０との間には、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０との空気流動を制御するためのＲＡダンパ１１７が設けられる。このようなＲＡダンパ部１１７によって、外気とリターン空気との混合比率を調節することにより、サーバ室冷却装置１００内部に供給される空気の温度を適切なレベルに制御することができるのである。

一方、外気流入部１１０の外形を構成するケースは、例えば、ウレタンのような材質によって形成され、全体の内外部シーリング作業を行い、空気流出がないように設置される。また、図面には図示されていないが、外気流入部１１０内には、フィルタの差圧を確認するように、デミスタフィルタ用差圧ケージ（図示せず）が追加して設置されてもよい。

前述の外気流入部１１０のデミスタフィルタ１１３と、フィルタ部１２０のロールフィルタ１２１は、外気に含まれたほこりのような異物を遮断し、サーバ室に具備されるサーバ、ネットワーク装置、エンタープライズ装置などに障害が発生することを防止する役割を有することができる。

次に、図１、図２及び図４を参照すれば、フィルタ部１２０は、外気流入部１１０の一側に配置され、外気流入部１１０を介して供給された外気をフィルタリングする役割を有する。このようなフィルタ部１２０は、外気流入部１１０の下方に配置され、したがって、外気流入部１１０の外気流入方向と実質的に垂直である方向に形成される。

フィルタ部１２０は、ロールフィルタ１２１を具備することができる。ロールフィルタ１２１は、外気内に含まれた異物をさらに１回濾過する役割を有する。ここで、ロールフィルタ１２１は、巻き取り型に形成され、フィルタの汚染度によって自動的に交替される。したがって、１回の装着で長期間使用することができ、濾過部材の交替が簡単であり、交替時間を節減することができる。このようなロールフィルタ１２１は、別途のコントローラ（図示せず）を設置し、フィルタの前後差圧によって運転されるように構成することができる。例えば、圧力損失７ｍｍＡｑ以上２０ｍｍＡｑ以下範囲で、差圧センサによって自動的に運転可能になるように設定される。また、このとき、差圧範囲をユーザが指定することも可能である。このようなロールフィルタ１２１は、耐久性にすぐれるステンレススチール、及び陽極酸化処理したアルミニウムなどの材質によって形成され、また濾過部材の種類によって、何回も洗浄して再使用が可能になるように形成されてもよい。

次に、図１、図２及び図５を参照すれば、ミスト噴射部１３０は、フィルタ部１２０の一側に配置され、フィルタ部１２０を通過した外気にミストを噴射する役割を行う。詳細には、ミスト噴射部１３０は、噴射ノズル１３１を具備し、サーバ室内部の温度及び湿度が適正状態に維持されるように、外気流入部１１０を介して取り込まれた外気に、微細な粒子の水、すなわち、ミストを噴射する。ミスト噴射部１３０は、外気にミストを噴射することにより、外気の特徴である低い湿度を高めて温度を低くし、装置の運用に適する空気をサーバ室内部に供給する。このようなミスト噴射部１３０は、ポンプで水の圧力を上げ、噴射ノズル１３１を介して、ミスト噴射部１３０を通過する外気に直接噴射する方式でミストを噴射することができる。ここで、ミスト噴射の効果を最大化するために、噴射ノズル１３１と冷却部１４０の冷却部材１４１との距離が最適化される。このように、外気にミストを直接噴射するだけでも、外気の温度を約２〜４℃ほど低くすることができるので、冷却部１４０の作動時間を短縮させ、エネルギーを節減する効果を得ることができる。

一方、ミスト噴射部１３０には、凝縮された水を捕集するためのドレイン部１３３がさらに形成される。このようなドレイン部１３３は、ミスト噴射部１３０下部に形成されて凝縮されて底にたまった水を円滑に外部に排出する役割を有することができる。

一方、冷却部１４０は、ミスト噴射部１３０と第１供給部１５０との間に配置され、ミスト噴射部１３０を通過した外気をさらに１回冷却する役割を有する。冷却部１４０は、冷却コイル状の冷却部材１４１を具備することができる。ここで、冷却部材１４１は、楕円形コイル（ｏｖａｌ ｃｏｉｌ）である。すなわち、冷却部材１４１は、楕円状の銅管によって形成され、空気抵抗を小さくすると共に、コイル後方の冷却性能を向上させる。このような楕円形コイルは、高風速にも低い静圧を維持することができ、エネルギー節減に適する。

従来のデータセンターの空調システムの場合、サーバ室冷却装置とは別途に、サーバ室の一側に冷たい空気を生成する恒温器を具備することが一般的であった。その場合、サーバ室の一側に恒温器が具備されなければならないので、データセンター内に恒温器を配置するための別途の空間が必要である。また、サーバ室と恒温器との接続のために、サーバ室の構造を変更しなければならないというような問題点が存在した。

それに比べ、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの場合、恒温器の役割を行う冷却部１４０がサーバ室冷却装置１００内部に具備される。したがって、恒温器配置のための別途の空間が不要になり、データセンター内部の空間活用度が向上する効果を得ることができる。さらには、サーバ室と恒温器との接続のために、サーバ室構造を変更する必要がなくなり、既存データセンターの構造を変更せずにそのまま活用するという効果を得ることができる。

次に、図１、図２及び図６を参照すれば、第１供給部１５０は、ミスト噴射部１３０または冷却部１４０の一側に配置され、ミスト噴射部１３０または冷却部１４０を通過した外気を、サーバ室、特に、サーバ室の下部に供給する役割を有する。第１供給部１５０は、第１供給ダンパ１５１を具備し、第１供給ダンパ１５１は、第１供給部１５０の開閉を制御し、第１供給部１５０を介してサーバ室に供給される空気の量を制御する役割を有する。このような第１供給ダンパ１５１の一例として、電動モータ、または空気圧によって自動的に開閉されるモータダンパ（ＭＤ）が具備される。このような第１供給ダンパ１５１は、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止する役割を有することもできる。

第２供給部１６０は、第１供給部１５０の一側に配置され、ミスト噴射部１３０または冷却部１４０を通過した外気を、サーバ室、特に、サーバ室の上部に供給する役割を有する。このような第２供給部１６０は、第１供給部１５０の上方に形成される。このような第２供給部１６０は、送風ファン１６１及び第２供給ダンパ１６３を具備することができる。

送風ファン１６１は、外気流入部１１０を介して流入した外気を、第２供給部１６０側に吸い込む役割を有する。すなわち、一直線上に配置されたフィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０及び第１供給部１５０に沿って移動する自然な空気流路の上方に、送風ファン１６１を設置することにより、送風ファン１６１の逆回転を防止することができる。したがって、第１供給部１５０から第２供給部１６０への切り替え運転時に、遅延時間が不要になるという長所を有することができる。

後述するように、本発明の一実施形態によるデータセンターの空調システム１は、複数個の送風ファン１６１を具備することができる。それぞれの送風ファン１６１の風量を個別に調節することができるため、一部の送風ファン１６１に故障が発生しても、残りの送風ファン１６１の風量を高め、全体風量を一定に維持させることができる。

第２供給ダンパ１６３は、第２供給部１６０の開閉を制御し、第２供給部１６０を介してサーバ室に供給される空気の量を制御する役割を有する。このような第２供給ダンパ１６３の一例として、電動モータ、または空気圧によって自動的に開閉されるモータダンパ（ＭＤ）が具備される。

このように、サーバ室冷却装置１００下部に配置される第１供給部１５０と、サーバ室冷却装置１００の上部に配置される第２供給部１６０とを共に具備することにより、サーバラック２１０（図７）の構成によって、外気の供給構造を異にする効果を得ることができる。さらに、サーバ室冷却装置１００下部に第１供給部１５０が配置されることにより、従来冷気供給配管として使用されたサーバラック２１０（図７）の下部空間を、サーバラック２１０（図７）の一部として活用することができるようになり、サーバ室２００空間をさらに確保するという効果を得ることができる。

すなわち、従来のデータセンターの空調システムの場合、サーバ室に冷気を供給するために、サーバ室の下部に冷気供給のための空間が必要だった。したがって、サーバ室の下部に一定の空間を残しておき、その上に、サーバを配置するための底面を設けなければいけなかった。したがって、冷却方式を変更する際には、サーバ室の構造を変更しなければならないという問題点が存在した。また、サーバ室下部に形成された空間ほどサーバ室内部の空間が減り、空間活用度が低下するという問題点が存在した。

それに比べ、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの場合、サーバ室冷却装置１００下部に配置される第１供給部１５０と、サーバ室冷却装置１００の上部に配置される第２供給部１６０とを共に具備することにより、サーバ室下部に、冷気供給のための別途の空間を形成する必要がなくなり、データセンター内部の空間活用度が大きく向上するという効果を得ることができる。ひいては、サーバ室とサーバ室冷却装置との接続のために、サーバ室構造を変更する必要がなくなり、既存のデータセンターの構造を変更せずに、そのまま活用するという効果を得ることができる。

一方、図面には図示されていないが、サーバ室冷却装置１００には、外気流入部１１０から取り込まれる外気の温度及び湿度を測定する測定部（図示せず）がさらに具備されてもよい。該測定部は、一例として、温度を測定する温度センサ、及び湿度を測定する湿度センサを含んでもよい。該測定部で測定された外気の温度及び湿度についての情報は、制御部（図示せず）に伝送される。

該制御部（図示せず）は、該測定部（図示せず）から受信した外気の温度及び湿度についての情報を基に、外気流入部１１０を介して取り込まれた外気が、適正温度／湿度になるように、ミスト噴射部１３０から噴射されるミストの噴射量を調節し、流入した外気が冷却されたり加湿されたりする。

例えば、該制御部（図示せず）は、サーバ室内部の温度／湿度についての情報と、外気の温度／湿度についての情報とを比較し、サーバ室内部の冷却が必要であると判断される場合、ミストの噴射量を調節することにより、外気の温度を低くすることができる。反対に、該制御部が、サーバ室内部の温度は適正温度であるが、加湿が必要であると判断される場合、ミストの噴射量を調節することにより、サーバ室内部に供給される外気の湿度を高めることもできる。

図７は、本発明の一実施形態によるデータセンターの空調システムの斜視図であり、図８は、図７のデータセンターの空調システムの平面図である。図９は、図７のデータセンターの空調システムのクールゾーンＣＺ（Ｃｏｏｌ Ｚｏｎｅ）の側面図であり、図１０は、図７のデータセンターの空調システムのホットゾーンＨＺ（Ｈｏｔ Ｚｏｎｅ）の側面図である。

ここで、図９の冷たい空気（ＳＡ：Ｓｕｐｐｌｙ Ａｉｒ）は、クールゾーンＣＺでの空気フローを示し、図１０の熱い空気（ＲＡ：ｒｅｔｕｒｎ ａｉｒ）は、ホットゾーンＨＺでの空気フローを示す。

図７、図８、図９及び図１０を参照すれば、サーバ室冷却装置１００を具備するデータセンターの空調システム１は、サーバ室２００、サーバ室２００内において、第１方向（Ａ方向）に沿って配列された複数個のサーバラック２１０、及びサーバ室２００の一側に形成され、外部から外気が流入され、それをサーバ室２００に供給する１以上のサーバ室冷却装置１００を含む。

このとき、それぞれのサーバラック２１０には、複数個のサーバが具備され、各サーバラック２１０間の空間は、相互にホットゾーンＨＺとクールゾーンＣＺとになる。ここで、クールゾーンＣＺは、サーバ室冷却装置１００に接続され、サーバ室冷却装置１００から冷たい空気が供給される。クールゾーンＣＺに供給された冷たい空気は、サーバラック２１０に流入され、サーバラック２１０に具備される複数個のサーバを通過しながら、それによって加熱された後、ホットゾーンＨＺ、及びそれに接続された排気部２２０を経て外部に排出されるか、あるいはサーバ室冷却装置１００に再び供給される。したがって、クールゾーンＣＺは、サーバ室冷却装置１００に接続され、オープンされており、ホットゾーンＨＺは、サーバ室冷却装置１００に対して遮断されている。ここで、図７には、ホットゾーンＨＺとクールゾーンＣＺとが互いに接続されているように図示されているが、それは、図示の便宜のためであり、ホットゾーンＨＺとクールゾーンＣＺとが互いに連通されていてもよく、効率的なサーバ冷却のために、ホットゾーンＨＺとクールゾーンＣＺとが互いに遮断されていてもよい。クールゾーンＣＺは、サーバ室冷却装置１００に接続され、サーバ室冷却装置１００から冷たい空気（ＳＡ）が供給され、ホットゾーンＨＺは、サーバ室冷却装置１００に対して遮断され、熱い空気（ＲＡ）を、サーバ室２００上部に具備された排気部２２０に排気するように形成される。

それについてさらに詳細に説明すれば、サーバ室２００のクールゾーンＣＺに供給される冷たい空気（ＳＡ）は、それぞれの一連のサーバラック２１０に供給され、サーバラック２１０から排出される熱い空気（ＲＡ）は、ホットゾーンＨＺを介して、サーバ室２００上部に具備された排気部２２０に流入する。排気部２２０に流入した空気は、必要によって、サーバ室冷却装置１００に再び流入するか、またはサーバ室２００外部に排気される。

ここで、排気部２２０は、サーバ室２００上部に設置され、サーバ室２００内部の空気を排気する。排気部２２０は、一例として、ダクト（ｄｕｃｔ）によっても実現されるが、サーバ室冷却装置１００から供給された冷たい空気が、サーバ室２００に具備されたサーバラック２１０を介して加熱され、サーバ室２００上部に上がれば、それを吸気し、サーバ室２００外部に排気することができる。

このようなサーバ室２００の排気部２２０は、サーバ室冷却装置１００のリターンダクト部１７０に接続されている。従って、制御部の制御によって、サーバ室２００に排出された熱い空気は、排気部２２０及びリターンダクト部１７０を介して、サーバ室冷却装置１００に流入することにより、外気とサーバ室２００内部の空気とが混合される。その場合、ミスト噴射部１３０は、混合された空気にミストを噴霧することにより、さらに効率的にサーバ室２００が冷却及び加湿することができる。

一方、サーバ室冷却装置１００は、第１方向（図７のＡ方向）に沿って複数個具備される。また、複数個のサーバ室冷却装置１００は、相互間に空気の流動が可能になるようにオープンされている。すなわち、それぞれのサーバ室冷却装置１００は、相互間に空気の流動が可能になるように、互いに隣接するサーバ室冷却装置１００の側壁は、いずれも開放されている。したがって、複数個のサーバ室冷却装置１００を具備したデータセンターの空調システム１全体が一体に作動することができる。すなわち、後述するように、複数個の送風ファン１６１（図６）が、それぞれの送風ファン１６１（図６）の風量を個別に調節するように形成されることにより、一部の送風ファン１６１（図６）に故障が発生しても、残りの送風ファン１６１（図６）の風量を高め、全体風量を一定に維持するのである。

このように、互いに通孔された複数個のサーバ室冷却装置１００を具備し、サーバ室２００外側の空間全体を、１つの冷却装置として使用することが可能になることにより、空気抵抗を減らし、搬送動力を節減することができ、冷却装置内部にダクトがなく、周囲環境が複雑ではなく、維持補修空間を確保することが可能になる。さらには、気流の安定化により、装置内の騷音及び振動を小さくすることができ、装置の寿命も延び、安定した空気フローで静圧損失を小さくすることができる。また、本発明の一実施形態による空調システム１は、ビルトアップ（ＢＵＩＬＴ ＵＰ）方式とパッケージ（ＰＡＣＫＡＧＥ）方式とを混合した構造により、ビルトアップ方式の長所である空間活用の優秀性と、パッケージ方式の長所である気密及び断熱の優秀性とをいずれも得ることができるという効果を有する。

一方、サーバ室２００の一側には、１以上の外気導入用フィルタモジュール２５０がさらに形成される。外気導入用フィルタモジュール２５０は、データセンター外部の空気をサーバ室２００内部に流入させる役割を有する。図面には図示されていないが、外気導入用フィルタモジュール２５０は、ＯＡダンパ、メッシュ、デミスタフィルタ、ロールフィルタなどを具備し、外気内に含まれた異物がサーバ室２００内部に入り込まないように形成される。

このとき、外気導入用フィルタモジュール２５０は、サーバ室２００の一側面に接して配置され、サーバ室２００に外気を直接供給するように形成される。また、外気導入用フィルタモジュール２５０は、複数個具備され、複数個の外気導入用フィルタモジュール２５０は、一方向（図面で見るとき、矢印Ａに垂直である方向）に沿って並んで配置される。

このように、サーバ室２００の一側に、外部の空気をサーバ室２００内部に流入させるための１以上の外気導入用フィルタモジュール２５０を具備することにより、データセンター内への外気導入量を大きくする効果を得ることができる。さらに、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止する効果を得ることができる。

特に、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの場合、恒温器の役割を有する冷却部１４０（図５）をサーバ室冷却装置１００内部に具備し、恒温器配置のための別途の空間が不要になり、従って、データセンター内部の空間活用度がさらに向上するという効果を得ることができる。

一方、図面には図示されていないが、サーバ室冷却装置には、恒温器が追加して具備されてもよい。その場合にも、サーバ室の一側に、１以上の外気導入用フィルタモジュールを具備し、データセンター内への外気導入量を大きくすると共に、非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止する効果を得ることができる。

以下では、このようなデータセンターの空調システム１の作動方法について、さらに詳細に説明する。

データセンター外部の外気は、サーバ室冷却装置１００の外気流入部１１０を介して、サーバ室冷却装置１００内部に取り込まれる。このとき、外気に含まれる異物は、外気流入部１１０及びフィルタ部１２０を介して遮断される。異物が遮断された外気は、サーバ室冷却装置１００のミスト噴射部１３０を通過しながら、ミスト噴射部１３０から噴霧されるミストによって、冷却または加湿される。その後、冷却または加湿された外気は、サーバ室冷却装置１００の一側に具備される第１供給部１５０及び／または第２供給部１６０を介して、サーバ室２００に供給される。このとき、サーバ室冷却装置１００は、外気の温度が既設定値以上である場合、サーバ室冷却装置１００の冷却部１４０に具備される冷却部材１４１を可動させることにより、サーバ室２００内部に、さらに冷たい空気が供給される。

次に、サーバ室２００のクールゾーンＣＺに供給された冷たい空気は、サーバ室２００に具備されたサーバラック２１０に流入され、サーバラック２１０に含まれる複数個のサーバによって加熱された後、ホットゾーンＨＺに排出され、ホットゾーンＨＺの上側に具備された排気部２２０を介して、サーバ室２００外部に排気される。このとき、必要に応じて、排気部２２０に排出された空気の一部は、サーバ室冷却装置１００のリターンダクト部１７０を介して、外気流入部１１０に再び供給される。

このような本発明によって、データセンターの空調システムに具備される装置の数量を減らすことにより、空間の効率的活用が可能になるという効果を得ることができる。また、ミスト噴射部１３０と冷却部１４０との間隔を最適化することにより、ミスト噴射による冷却効率を向上させるという効果を得ることができる。また、外気流路の屈曲を最小化して自然気流空間を確保し、外気を流動させるための動力を低減する効果を得ることができる。さらには、一次動力電気なしに、二次排気動力だけで冷却が可能になることにより、サーバ室内の外気供給確保率上昇により、エネルギーをさらに低減する効果を得ることができる。

このように本発明は、図面に図示された一実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当該分野において当業者であるならば、それらから多様な変形、及び実施形態の変形が可能であるという点を理解するであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。

本発明の実施形態は、外部の自然空気を利用してサーバ室を冷却させるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムに利用することができる。

Claims (10)

1. 外気が流入される外気流入部と、
   前記外気流入部の一側に配置され、前記外気流入部を介して供給された外気がフィルタリングされるフィルタ部と、
   前記フィルタ部の一側に配置され、前記フィルタ部を通過した外気にミストを噴射するミスト噴射部と、
   前記ミスト噴射部の一側に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気を冷却する冷却部と、
   前記冷却部を通過した外気をサーバ室に供給する供給部と、を含み、
   前記供給部は、前記外気を前記サーバ室の下部に供給する第１供給部と、
   前記第１供給部の真上に形成され、前記外気の少なくとも一部を、前記サーバ室の上部に供給する第２供給部と、をさらに含み、
   前記第２供給部は、前記第１供給部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と垂直方向に形成され、前記第１供給部から前記第２供給部に、前記外気流入部の外気流入方向と垂直方向に、前記外気が供給可能になるように形成され、前記第１供給部を経て前記第２供給部を通過し、前記サーバ室の上部に供給される外気により、前記サーバ室の冷却が遂行可能であり、
   前記第２供給部は、前記ミスト噴射部を通過した外気の少なくとも一部が、前記サーバ室に供給されるように、前記外気の流れをガイドする送風ファンを具備することを特徴とするサーバ室冷却装置。
2. 前記サーバ室内を通過したリターン空気が供給されるリターンダクト部が、前記外気流入部の前端で連結されることを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置。
3. 前記フィルタ部は、前記外気流入部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と実質的に鉛直下方に形成されることを特徴とする請求項２に記載のサーバ室冷却装置。
4. 前記フィルタ部、前記ミスト噴射部及び前記第１供給部は、前記外気流入部が位置した上層と区分された下層に一直線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置。
5. 前記送風ファンは、前記外気が通過する一直線経路から外れた上側に位置することを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置。
6. 前記第２供給部を介した冷却方式で前記外気を供給しても、前記第１供給部と連結される既存のサーバ室構造をそのまま活用することができることを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置。
7. 外気が流入される外気流入部と、
   前記外気流入部の一側に配置され、前記外気流入部を介して供給された外気がフィルタリングされるフィルタ部と、
   前記フィルタ部の一側に配置され、前記フィルタ部を通過した外気にミストを噴射するミスト噴射部と、
   前記ミスト噴射部の一側に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気を冷却する冷却部と、
   前記冷却部を通過した外気をサーバ室に供給する供給部と、を含み、
   前記供給部は、前記外気を前記サーバ室の下部に供給する第１供給部と、
   前記第１供給部の真上に形成され、前記外気の少なくとも一部を、前記サーバ室の上部に供給する第２供給部と、をさらに含み、
   前記第２供給部は、前記第１供給部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と垂直方向に形成され、前記第１供給部から前記第２供給部に、前記外気流入部の外気流入方向と垂直方向に、前記外気が供給可能になるように形成され、前記第１供給部を経て前記第２供給部を通過し、前記サーバ室の上部に供給される外気により、前記サーバ室の冷却が遂行可能であり、
   前記第１供給部と前記第２供給部との間に、前記冷却部を通過した外気の少なくとも一部を前記第１供給部から前記第２供給部に送る送風ファンをさらに含むことを特徴とするサーバ室冷却装置。
8. 前記第１供給部と前記サーバ室との間に設けられた第１ダンパと、
   前記第２供給部と前記サーバ室との間に設けられた第２ダンパと、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のサーバ室冷却装置。
9. 前記第２供給部は、前記第１供給部の鉛直上方かつ上方から見て前記第１供給部に重なる位置に設けられている、請求項１に記載のサーバ室冷却装置。
10. 前記第１供給部及び前記第２供給部の各々は、前記サーバ室の横に隣接する、請求項１に記載のサーバ室冷却装置。