JP6842074B2

JP6842074B2 - 情報通信機器を収容した室の空調システム

Info

Publication number: JP6842074B2
Application number: JP2020001454A
Authority: JP
Inventors: 柴田　克彦; 克彦柴田; 直樹相澤; 池田　昌弘; 昌弘池田; 松岡　茂登; 茂登松岡
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Osaka University NUC
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Osaka University NUC
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP2020051745A

Description

本発明は、データセンターなど、電気・通信機器、サーバ等の発熱を伴う情報通信機器を複数収容した室の空調システムに関するものである。

電気・通信機器、サーバ等の発熱を伴う情報通信機器（以下、単に「ＩＣＴ機器」ということがある）は、一般的に、サーバーファンとも呼称される冷却用の小型ファンを備えており、通常、機器の前面側から冷気を吸い込み、昇温した空気を背面側へと排気するようになっている。またこれらのＩＣＴ機器はラックに多段に搭載され、ラックに搭載されたＩＣＴ機器の前面同士、背面同士が空間を介して対面するように各ラックの列（ラック列）が配置されている。吸気面に面し、冷却用の空気が存在する空間はコールドアイルと呼ばれ、排気面に面し、サーバなどからの高温空気が存在する空間はホットアイルと呼ばれている。

そして従来は、前記した吸気面を向い合せにするなどして形成されたコールドアイルと、排気面を向い合せにするなどして形成されたホットアイルとが交互に位置するようにラック列が配置されている。かかるレイアウトでは、空調機からの給気は、コールドアイルからラック列を直交するように通過してホットアイル側に排出され、空調機に戻るワンパスの流路をたどる（特許文献１）。

特開２０１０−７１４８２号公報

ところで、最近のＩＣＴ機器には、１５℃〜２７℃程度の標準温度域で動作保証された標準ＩＣＴ機器と、それより高温の３５℃以上の温度域でも動作保証された高温耐用ＩＣＴ機器がある。高温耐用ＩＣＴ機器は、従来よりも高い温度環境下であっても問題なく稼働させることができるので、これを採用することによって空調機器の吹出し空気温度を高く設定することができ、したがってその分空調エネルギーの省力化が図れるため、今後は、高温耐用ＩＣＴ機器の採用が増加することが見込まれている。

しかしながら現状では、大半のサーバールームにおいては標準ＩＣＴ機器が設置されており、すぐにこれらすべてを高温耐用ＩＣＴ機器に入れ替えることは現実的ではない。そのため、既設の標準ＩＣＴ機器の一部が徐々に高温耐用ＩＣＴ機器に入れ替えられ、実際にはサーバールーム内に標準ＩＣＴ機器と高温耐用ＩＣＴ機器とが共存する状況となっていくことが考えられる。

かかる点に徴すれば、特許文献１の技術では、標準ＩＣＴ機器と高温耐用ＩＣＴ機器とが共存する室の空調を行うに際し、標準ＩＣＴ機器に合わせた温度の空調空気を供給すると、高温耐用ＩＣＴ機器にとっては、過剰に低い温度の空気を供給することになって、エネルギーに無駄がある。逆に、高温耐用ＩＣＴ機器に合わせた温度の空調空気を供給すると、標準ＩＣＴ機器に動作に支障をきたす。これらを防止するため、室内を標準ＩＣＴ機器区域と高温耐用ＩＣＴ機器区域とに仕切り、各々個別にそれぞれに適した温度の空調空気を供給するシステムを構築しなければならないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、前記したような標準ＩＣＴ機器と高温耐用ＩＣＴ機器が共存する室において、各ＩＣＴ機器をより効率よく冷却することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ前記標準温度域よりも高い温度域まで動作保証された高温耐用情報通信機器と、を収容する室の空調システムであって、前記標準情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された標準機器列をなし、前記高温耐用情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された高温耐用機器列をなし、前記標準機器列の前面側空間は低温空気が供給されるコールドアイルを構成し、前記標準機器列の背面側空間は前記標準機器列からの排気が排出されるホットアイルを構成し、前記高温耐用機器列の前面側は前記ホットアイルに面し、前記高温耐用機器列の背面側空間は、前記高温耐用機器列からの排気が排出されるスーパーホットアイルを構成し、前記標準機器列と、前記高温耐用機器列とをバイパスするバイパス流路を有し、前記バイパス流路は、前記コールドアイルから前記標準機器列を通過せずに、前記ホットアイルに対して前記低温空気を導入する第１のバイパス流路と、前記ホットアイルから前記高温耐用機器列を通過せずに、前記スーパーホットアイルに対して前記ホットアイルの空気を導入する第２のバイパス流路とを有し、前記第１のバイパス流路は、前記標準機器列における長手方向の一部に形成され、前記第１のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、前記第２のバイパス流路は、前記高温耐用機器列における長手方向の一部に形成され、前記第２のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、前記コールドアイルと前記ホットアイル、及び前記ホットアイルと前記スーパーホットアイルとは、仕切り材によって仕切られ、前記第１のバイパス流路には、差圧がかかると差圧方向に応じて開口する流量調整機構が設けられ、前記第２のバイパス流路には、差圧がかかると差圧方向に応じて開口する流量調整機構が設けられ、ていることを特徴としている。
かかる場合、前記第１のバイパス流路、第２のバイパス流路には、吸気温度を計測して、一部でも所定温度を超えたら、バイパスダンパを閉鎖する流量調整機構が設けられていてもよい。
また前記第１のバイパス流路には、前記標準機器列で使用される電力に応じて開度制御される流量調整機構機構が設けられ、前記第２のバイパス流路には、前記高温耐用機器列で使用される電力に応じて開度制御される流量調整機構機構が設けられていてもよい。
なおここで、標準情報通信機器、高温耐用情報通信機器の前面を揃えるとは、各機器の吸気面である前面側を、すべて同じ方向、すなわち、前方側に向けて、という意味であり、各機器の前面同士がズレなどなく、前面相互間が前方に突出することなく揃える、という意味ではない。
また標準機器列、高温耐用機器列とは、標準機器、高温耐用機器自体が多段に積層されたり、あるいは高さのある標準機器、高温耐用機器が横方向に並べられて、列を構成している場合のみならず、ラックに搭載されて標準機器のラック列、高温耐用機器のラック列を構成している場合であってもよく、またその混在形態であってもよい。
前記スーパーホットアイルの空気は、空調機の熱源またはボイラーの補給水の予熱に利用されるようにしてもよい。さらにまた前記標準機器列と前記高温耐用機器列は、平面視で平行に配置されていてもよい。また前記コールドアイルから前記標準機器列、前記ホットアイル、前記高温耐用機器列を通って、前記スーパーホットアイルに流れて行く空気の流れ方向が一方向になるように、前記コールドアイル、前記標準機器列、前記ホットアイル、前記高温耐用機器列及び前記スーパーホットアイルが配置されるようにしてもよい。

本発明によれば、標準機器列の前面側空間のコールドアイルの低温空気は、標準機器列の標準情報通信機器が備えている小型ファンによって、その吸気面から吸い込まれ、機器を冷却した後、昇温して背面側、すなわち高温耐用機器列の前面側のホットアイルに排気される。そして高温耐用機器列の高温耐用情報通信機器が備えている小型ファンによって、前記昇温した空気は、その吸気面から吸い込まれ、機器を冷却した後、さらに昇温して背面側空間のスーパーホットアイルに排気される。高温耐用情報通信機器は、標準温度域よりも高い温度域で動作保証されているので、高温耐用情報通信機器が取り入れた空気が、標準情報通信機器が取り入れた空気よりも高い温度の空気、すなわち標準情報通信機器が背面側に排気する標準機器列通過後の空気であっても、高温耐用情報通信機器の冷却に使用でき、高温耐用情報通信機器の動作に支障はない。

なお、準機器列の前面側空間とは、必ずしも標準機器列の前面側に位置する空間に限らず、当該前面側空間と連通して、空調機からの給気が直接的に供給されている空間が含まれる。

なおここでいうバイパス流路は、前記各空間同士をダクト等で連通した閉鎖系流路のみならず、例えば各空間同士が隣接しそれらの間に仕切りがないか、あるいは仕切る部材に開口を設けてあるなどした、開放系の空気流路であってもよい。

本発明によれば、標準ＩＣＴ機器と高温耐用ＩＣＴ機器が共存する室において、各ＩＣＴ機器に対して、従来よりも無駄がなく、効率のよいＩＣＴ機器の冷却を行うことが可能である。

実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第２の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第３の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第４の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第５の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第６の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第７の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第８の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。第９の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

以下、実施の形態にかかる情報通信機器を収容した室の空調システムについて説明する、図１は、実施の形態にかかる空調システム１の平面を模式的に示しており、室Ｒ内には、標準温度域、たとえば１５℃〜２７℃で動作保証された標準情報通信機器を多段に搭載したラック１０が長手方向に配置されてなる標準機器列ＳＬと、標準温度域より高い温度域、たとえば３５℃以上の温度雰囲気でも動作保証された高温耐用情報通信機器を多段に搭載したラック２０が長手方向に配置されてなる高温耐用機器列ＨＬとが、各々前後に間隔を置いて平行に設置されている。

空調機２は、例えばパッケージエアコン２が、室Ｒ外に設置されており、室Ｒからの還気ＲＡを取り入れて、冷水コイル等で高温させた後、給気ＳＡとして室Ｒ内へと供給する。この例では、給気ＳＡは、標準機器列ＳＬの前面側空間に供給され、当該前面側空間は、コールドアイルＣ（たとえば２５℃程度）を形成する。空調機２からの給気ＳＡの供給ルートは、この種のいわゆるサーバー室などに対して適用されている公知の技術が適用できる。たとえば、床下空間を経た床面からの供給、天井裏空間を経た天井面からの供給、室Ｒの壁面に形成した供給口からの供給等が採用できる。かかる点は、後述の図２、図３の例でも同様である。

コールドアイルＣの低温空気は、標準機器列ＳＬに搭載されている標準情報通信機器が具備している小型ファンによって吸気され、各標準情報通信機器の冷却に使用されて昇温した後、背面側、すなわち、高温耐用機器列ＨＬの前面側に排気される。当該前面側空間は、すなわち、標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬとの間の空間は、ホットアイルＨ（たとえば３５℃程度）を形成する。

ホットアイルＨの空気は、高温耐用機器列ＨＬに搭載されている高温耐用情報通信機器が具備している小型ファンによって吸気され、各高温耐用情報通信機器の冷却に使用されてさらに昇温した後、高温耐用機器列ＨＬの背面と室Ｒの壁面との間の空間に排気される。当該空間は、ホットアイルＨよりもさらに高温の、いわばスーパーホットアイルＳＨ（たとえば３５℃〜５０℃程度）を形成する。

そしてスーパーホットアイルＳＨの高温空気は、還気ＲＡとして空調機２に導入される。空調機２への導入ルートは、この種のいわゆるサーバー室などに対して適用されている公知の技術が適用できる。たとえば、床面に形成した還気口から床下空間を経るルート、天井面に形成した還気口から、天井裏空間を経たルート、室Ｒの壁面に形成した還気口からのルート等を採用できる。かかる点は、後述の図２、図３の例でも同様である。

このようにこの実施の形態にかかる空調システム１によれば、標準機器列ＳＬの前面側のコールドアイルＣに供給された給気ＳＡは、まず標準機器列ＳＬに搭載されている標準情報通信機器の冷却に使用され、その後昇温して標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬとの間のホットアイルＨに排気された空気は、高温耐用機器列ＨＬに搭載されている高温耐用情報通信機器の冷却に使用される。そしてそのようにして高温耐用情報通信機器の冷却に使用されてさらに昇温した高温の空気は、高温耐用機器列ＨＬの背面側のスーパーホットアイルＳＨから、還気ＲＡとして空調機２に戻される。

したがって、実施の形態にかかる空調システム１によれば、標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、標準温度域より高い温度域でも動作保証された高温耐用情報通信機器との双方が収容された室Ｒであっても、これらの各ＩＣＴ機器を効率よく冷却することができる。

また従来のワンパスタイプの空調システムにおいて使用されている空調機器では、ＩＣＴ機器の吸排気温度差（１０〜１５℃）と同等の温度差で運転するようになっている。これに対し、実施の形態にかかる空調システム１では、ＩＣＴ機器の吸排気温度差が、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器の２段階とするため、通常の倍の温度差を取り得る。例えば、標準情報通信機器の吸排気温度差（１０〜１５℃）として、高温耐用情報通信機器の吸排気温度差も通常と同様の（１０〜１５℃）とすると、結局、上記空調システム１においては、空調機２の吸排気温度差が２０〜３０℃を確保することが可能となる。このため、ＩＣＴ機器の発熱負荷を処理するのに、空調機の給気風量が少なくなる。すなわち、処理熱量は、熱量［ｋＷ］＝空気比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］×風量［ｍ^３／ｓ］ ×１．２［ｋｇ／ｍ^３］×温度差［Ｋ］で表されるところ、同じ熱量の場合は温度差を大きく取ると風量が少なくなる。したがって、上記の例のように、ホットアイルＨの熱気をもう一段、高温耐用情報通信機器の吸気とすることで、空調機の給排気温度差は大きくなり、それに伴って空気の給気風量が低減でき、また給排気温度差が大きいので、空調機は効率が向上、つまり熱源側を含む運転効率が向上し、システムの運転の効率化につながる。

また従来の空調機の吸還気温度差に比べ、前記したようにより大きい温度差での空調となることから、熱源機器の温度スパンも大温度差に移行することが可能となり、熱源機器の高効率化運用が見込まれる。しかも標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器とを別のラック列に搭載し、これらの排気を分離して、標準機器列ＳＬに搭載されている標準情報通信機器の冷却に使用された後の高温の排気を、高温耐用情報通信機器の冷却に使用しているので、標準情報通信機器使用後の排気の有効利用が図られている。しかもそのようにして高温耐用情報通信機器を冷却した後の排気は、たとえば３５℃〜５０℃の高温になっているので、廃熱の利用価値が高まっている。このような高温の空気は、たとえばサーバ室の空調機の何等か熱源に使用したり、ボイラーや工場廃熱等で作った蒸気で吸収冷凍機を稼働させて冷房するデータセンターであれば、高温空気の熱で当該ボイラーの補給水を予熱して蒸気製造の補助とすることで、結果として冷却の補助にすることができる。もちろん、前記した通信情報機器の冷却以外の、他の異なった用途として、たとえば他の場所、室での空調の熱源として使用することも可能である。

なお実施の形態にかかる空調システム１においては、コールドアイルＣ、ホットアイルＨ、スーパーホットアイルＳＨの空気の混入を避けるため、標準機器列ＳＬと、高温耐用機器列ＨＬの各背面側端部（周縁部）と、天井、天井付近、床面との間に、仕切り材４、５を設置して、各空間の気密性、独立性を高めるようにしてもよい。この種の仕切り材には、断熱性のある材質を使用することが好ましく、部位によってパネル状のもの、シート状のものを適宜選択して設置するのがよい。

さらに、空調機２の吹出し風量を、標準機器列ＳＬが搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量と、高温耐用機器列ＨＬが搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量のうち、大きいほうの風量以上となるように制御することが望ましい。このようにすることで、ホットアイルＨやスーパーホットアイルＳＨなどの高温領域側から低温領域側に、気流が流れることを防止することができる。例えば、標準機器列ＳＬが搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が７，０００ｍ^３、高温耐用機器列ＨＬが搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量が１０，０００ｍ^３であった場合、空調機２の吹出し風量は１０，０００ｍ^３となるように制御する。また標準機器列ＳＬが搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が１０，０００ｍ^３、高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量が７，０００ｍ^３であった場合、空調機２の吹出し風量は１０，０００ｍ^３となるように制御することがよい。

図２は第２の実施の形態にかかる空調システム３１の平面を模式的に示しており、室Ｒ内には、２列の標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２とが搭載する標準情報通信機器の吸気面である前面側が、コールドアイルＣとなる空間を挟んで対向するように配置されている。そして各標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の背面側には、各々ホットアイルＨとなる空間をおいて、各々高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２とが、各々平行に設置されている。

この空調システム３１においても、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の背面側のスーパーホットアイルＳＨの高温空気を還気ＲＡとして取り入れて、空調機で降温処理して、コールドアイルＣに供給するが、この例では、室Ｒに収容しているＩＣＴ機器の台数に鑑みて、合計４台の空調機３２、３３、３４、３５が室Ｒの一側壁Ｒａの外側に配置されている。

すなわち、空調機３２は、高温耐用機器列ＨＬ１の背面側のスーパーホットアイルＳＨの高温空気を還気ＲＡとして取り入れて１次降温処理し、当該１次降温処理後の空気を、一旦空調機３３へと供給し、空調機３３でさらに降温処理した空気を、給気ＳＡとして、室Ｒ内に供給するようにしている。同様に空調機３４は、高温耐用機器列ＨＬ２の背面側のスーパーホットアイルＳＨの高温空気を還気ＲＡとして取り入れて１次降温処理し、当該１次降温処理後の空気を、一旦空調機３５へと供給し、空調機３５でさらに降温処理した空気を、給気ＳＡとして、室Ｒ内に供給するようにしている。

そして、各空調機３３、３５からの給気ＳＡは、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２間のコールドアイルＣに直接供給せずに、コールドアイルＣと連通している、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の一側壁Ｒａ側端部と、当該一側壁Ｒａとの間の空間Ｚに供給するようにしている。そのため、ホットアイルＨ、スーパーホットアイルＳＨと空間Ｚとの間、並びに高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の一側壁Ｒａ側端面部との間は、仕切り材４１で仕切られている。

また室Ｒの他側壁Ｒｂと標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の他側壁Ｒｂとの間及び標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の背面側端部と天井面、床面との間には、コールドアイルＣとホットアイルＨを仕切るための仕切り材４２が設けられている。同様に、Ｒの他側壁Ｒｂと高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の他側壁Ｒｂとの間及び高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の背面側端部と天井面、床面との間には、ホットアイルＨとスーパーホットアイルＳＨを仕切るための仕切り材４３が設けられている。

仕切り材４２における標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の他側壁Ｒｂ側の端部と、他側壁Ｒｂとの間には、第１のバイパス流路用のバイパス開口４２ａが形成され、仕切り材４３における高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の他側壁Ｒｂ側端部と他側壁Ｒｂとの間には、第２のバイパス流路用のバイパス開口４３ａが形成されている。これら各バイパス開口４２ａ、４３ａには、流量調整用の開度可変のシャッターや、逆流防止機構が設けられる。

このように構成された空調システム３１によれば、まず２台の空調機３２、３３、並びに空調機３４、３５がカスケード接続されているから、前段側の空調機３２、３４を予冷用に用いることができる。例えば、通常では、空調機３３、３５のみを稼働させておき、室Ｒに収容されているＩＣＴ機器の発熱負荷が増加してスーパーホットアイルＨからの還気ＲＡが４５℃になった場合、これを空調機３２、３４で標準の還気に相当する３５℃程度まで冷却するようにすれば、室Ｒに収容されているＩＣＴ機器の発熱負荷が増加した場合にでも、速やかに対応することができる。しかもコールドアイルＣに２台の空調機３３，３５の両方から冷気を供給できるようにしているので、空調機の能力や風量に余裕がある場合は、いずれか一方の空調機が故障しても冷却を継続することができる。

そしてこの図２の例では、第１のバイパス流路を形成するバイパス開口４２ａと第２のバイパス流路を形成するバイパス開口４３ａを有しているので、以下のような対応が可能である。

すなわち、既述したようにＩＣＴ機器はその内部に冷却用にサーバーファンを有し、通常、ＩＣＴ機器の稼働による発熱量に応じてファンの回転数が制御されるように構成されている。したがってＩＣＴ機器の稼働状況によってラック列毎の風量が変動する。例えば、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２が搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２が搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量よりも大きい場合、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２に過大な風量が供給されることによって、サーバーファンの背圧が高くなってサーバーファンが故障する問題が生じる。

また逆に、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２が搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２が搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量よりも小さい場合、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２に対する風量が不足して、高温耐用情報通信機器の過熱による故障や自己保護のためのシャットダウンや、高温耐用情報通信機器内でも熱い排気の逆流が生じて高温耐用情報通信機器自体が熱暴走するなど、問題が生じる。

この点、図２の空調システム３１では、まず第１のバイパス流路を形成するバイパス開口４２ａが設けられているので、コールドアイルＳとホットアイルＨとの間を、気流が標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２を通らずにこれを迂回させて通過させることができる。また第２のバイパス流路を形成するバイパス開口４３ａを有しているので、ホットアイルＨとスーパーホットアイルＳＨとの間を、気流が高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２を通らずに通過することが可能になっている。したがって、前記したようなＩＣＴ機器の稼働状況によるラック列毎の風量変動に起因する、サーバーファンの故障や、風量不足が原因の過熱による故障、シャットダウン、熱暴走を防止することができる。

次に図３に示した第３の実施の形態にかかる空調システム５１について説明すると、この空調システム５１は、基本的には、図２の空調システム３１において室Ｒの外側に設置されていた空調機３２、３３、３４、３５を、室Ｒ内の前記した空間Ｚの位置に設置したものである。具体的には、図３に示すように、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の各側壁Ｒａ側端部に、各々対応する空調機３２、３４が設置され、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の各側壁Ｒａ側端部に、各々対応する空調機３３、３５が設置されている。

そして空調機３２、３３と仕切り材４１、側壁Ｒａで囲まれた空間が、空調機３２で降温処理した後の空気の空調機３３への流路Ｐ１を構成し、空調機３４、３５と仕切り材４１、側壁Ｒａで囲まれた空間が、空調機３４で降温処理した後の空気の空調機３５への流路Ｐ２を構成している。そして仕切り材４１における、各流路Ｐ１、Ｐ２に面する部分には、バイパス開口４１ａがそれぞれ形成されている。バイパス開口４１ａ、流量調整用の開度可変のシャッターや、逆流防止機構が設けられている。このバイパス開口４１ａは、第３の流路を構成する。

かかる空調システム５１によれば、気流性状を、空調機３３、３５からの吹き出し口からコールドアイルＣ、ホットアイルＨ、スーパーホットアイルＳＨ、空調機３２、３４の還気取り入れ口というように、ループ状にすることができ、流路の圧力損失を小さくして、空調機３２、３３、３４、３５のファンの搬送動力を低減することができる。またこの空調システム５１においては、バイパス開口４２ａ、４３ａの他に、流路Ｐ１、Ｐ２に面する部分に、ホットアイルＨと通ずるバイパス開口４１ａが設けられているので、図２の空調システム３１よりも、さらに細かいバイパス調整が可能となっており、ＩＣＴ機器の稼働状況によるラック列毎の風量変動に起因した、サーバーファンの故障や、風量不足が原因の過熱による故障、シャットダウン、熱暴走をさらに効率よく防止することができる。

なおバイパス風量を調整する機器（流量調整機構）としては、風量を制御する空調機器としては、ダンパやＭＤ（モータダンパ）、ＶＤ（風量調整ダンパ）、バランスダンパや差圧ダンパが例示できる。また制御手法については、例えば、コールドアイルＣとホットアイルＨ、スーパーホットアイルＳＨの各空間相互間の差圧に応じてバイパスダンパの開度を調整したり、自動制御を用いない場合では、例えば差圧がかかると差圧方向に応じて開口するチャッキダンパなどを設置することでもバイパス量の調整が可能である。その他、ラックの吸気温度を計測して、一部でも所定温度を超えたら、バイパスダンパを閉鎖して空調機の風量を多くして、ラックに冷風がいきわたるようにすることも提案できる。各ラックで使用される電力を測定しておき、当該電力の大小に応じてバイパスダンパ開度を制御することも可能である。

次に他の実施の形態について説明する。図４は、第４の実施の形態にかかる空調システム６１の平面を模式的に示しており、この空調システム６１では、低温度用の空調機６２、高温用の空調機６３が室Ｒ内に設置されるとともに、空調機６２が標準機器列ＳＬに並べて配置され、空調機６３は高温耐用機器列ＨＬに並べて配置されている。また空調機（冷却機）６３の還気の吸込み方向と冷気の供給方向は高温耐用機器のそれらとは逆方向となるよう、ここでは面一に構成されている。空調機（冷却機）６２と標準耐用機器との関係も同様に気流の方向を逆にしている。そして空調機６２からの、たとえば２５℃の給気ＳＡは、標準機器列ＳＬの前面側のコールドアイルＣに供給され、標準機器列ＳＬに搭載されている標準情報通信機器の冷却に使用され、その後昇温して標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬとの間のホットアイルＨに排気された空気は、高温耐用機器列ＨＬに搭載されている高温耐用情報通信機器の冷却に使用される。そしてそのようにして高温耐用情報通信機器の冷却に使用されてさらに昇温した高温の空気は、高温耐用機器列ＨＬの背面側のスーパーホットアイルＳＨから、還気ＲＡとして空調機６３に戻される。

空調機６３に還気ＲＡとして取り入れられた、たとえば４５℃の高温空気は、空調機６３において、たとえば３５℃程度に降温され、ホットアイルＨに供給され、その一部は、標準機器列ＳＬからの排気と合流して、再び高温耐用機器列ＨＬに搭載されている高温耐用情報通信機器の冷却に使用される。ここではホットアイルＨは冷気排気を混気する空気溜りとしても作用する。そして残りの一部は、空調機６２によって２５℃程度まで降温されて、その後コールドアイルＣへと給気ＳＡとして供給される。

かかる例によれば、室内に２種類の空調機６２、６３をカスケードに配置して、格別専用の還気路等を設定することなく、図１の例と同様に、標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、標準温度域より高い温度域でも動作保証された高温耐用情報通信機器との双方が収容された室Ｒであっても、これらの各ＩＣＴ機器を効率よく冷却することができる。そして標準温度側と高温側でそれぞれに風量がコントロールできて、要求風量が固定で、標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬの要求風量に合う風量を、それぞれ空調機６２、６３で給気すれば、バイパス流路も不要とすることができる。

図５は、第５の実施の形態にかかる空調システム７１の平面を模式的に示しており、この空調システム７１は、図４の空調システム６１に対して、ホットアイルＨにおける空調機６３の出口側に、ホットアイルＨの中央から高温耐用機器列ＨＬの前面側（吸気側）へと空調空気をガイドする風向板７２をもうけると共に、ホットアイルＨの中央からの空気を、空調機６２の入口側へとガイドする風向板７３を設けたものである。
この風向板は、標準耐用機器列ＳＬ、高温耐用機器列ＨＬに近づくにつれ広がり、空調機（冷却機）６２、６３の吐出面、吸込面の各機器列ＳＬ、ＨＬとは反対側の端部に向かって気流を絞るように狭まる構成になっている。

かかる空調システム７１によれば、空調機６３のからの空調空気は、図４の例よりも、より積極的に標準機器列ＳＬからの排気と合流され、合流された後の空気が空調機６２へと導入されることになる。

図６に示した第６の実施の形態にかかる空調システム８１は、高温耐用機器列ＨＬの背面側のスーパーホットアイルＳＨから、還気ＲＡを取り入れて処理する空調機８２に、大温度差（例えばΔＴ＝２０℃）で冷却可能なコイル８２ａとファン８２ｂを搭載したものである。そしてホットアイルＨの空気を取り入れて処理する低温用の空調機に代えて、ファン８３ａのみを搭載した機器８３が、標準機器列ＳＬにおいて標準情報通信機器に並べて配置されている。すなわち、スーパーホットアイルＳＨの４５℃の高温空気は、空調機８２のコイル８２ａで例えば２５℃程度まで降温され、ファン８２ｂ、ファン８３ｂによってホットアイルＨを通ってコールドアイルＣへ給気ＳＡとして供給される。

かかる空調システム８１によれば、空調機自体は１台で足り、しかも当該空調機自体は、大温度差での運転となるから効率がよい。

図７に示した第７の実施の形態にかかる空調システム９１は、高温耐用機器列ＨＬの背面側のスーパーホットアイルＳＨから、還気ＲＡを取り入れて処理する空調機９２に、大温度差で冷却可能なコイル９２ａのみを搭載している。そしてホットアイルＨの空間（標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬとの間の空間）を仕切り材９３で仕切り、この仕切り材９３に、ファン９４を設けたものである。いわば、図６の空調システム８１において、空調機８２のファン８２ｂのみを、機器外に設けた構成を有している。

かかる空調システム９１によれば、図６の空調システム８１よりも、積極的に大温度差で冷却可能なコイル９２ａで降温処理された空気を、ホットアイルＨに供給することが可能である。なおかかる場合、機器８３のファン８３ａを、図の破線で示したように、コールドアイルＣの空間を仕切る仕切り材９５の部分に移してもよい。かかる場合も、図４〜図６の例と同様、標準機器列ＳＬ側の空調機６２は、標準機器列ＳＬの稼働状況（例えば機器自身が有するファンの回転数）に応じて、また高温耐用機器列ＨＬ側の空調機６３の風量は高温耐用機器列ＨＬの稼働状況に応じて、それぞれ制御することで、特にバイパス流路を設けることなく風量の収支を合わせることが可能である。

図８に示した第８の実施の形態にかかる空調システム１０１は、図４の空調システム６１の室Ｒ内において、標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬとにおける、各々空調機６２、６３とは反対側に、夫々バイパス流路１０２、１０３を形成したものである。なおバイパス流路１０２、１０３の構成は、先に説明した図２の空調システム３１と同様である。またもちろん一方のバイパス流路１０２またはバイパス流路１０３のみを設けてもよい。

かかる空調システム１０１によれば、空調機６２、６３と、標準機器列ＳＬと高温耐用機器列ＨＬにそれぞれ搭載されている標準情報通信機器、高温耐用情報通信機器の合計風量のアンバランスを、必要に応じて解消することができる。

図９に示した第９の実施の形態にかかる空調システム１０１は、図４の空調システム６１において、標準機器列ＳＬに並べて配置される低温用の空調機６２と、高温耐用機器列ＨＬに並べて配置される高温用の空調機６３とを、正対させずに、
室Ｒ内における低温用の空調機６２とは反対側に、高温用の空調機６３を配置したものである。

かかる空調システム１１１によれば、図５に示したような風向板７２、７３を使用せずとも、ホットアイルＨにおいて、標準機器列ＳＬ冷却後の空気と、高温用の空調機６３で処理された空気とを混合させることが可能であり、当該混合空気を、高温耐用機器列ＨＬに優先して供給することができる。

本発明は、データセンターなどの電気・通信機器、サーバ等のＩＣＴ機器が、標準ＩＣＴ機器と高温耐用ＩＣＴ機器の２種類共存する室に有用である。

１、３１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１空調システム
２、３２、３３、３４、３５空調機
４、５、４１、４２、４３、９３、９５仕切り材
１０、２０ラック
４１ａ、４２ａ、４３ａバイパス開口
Ｃコールドアイル
Ｈホットアイル
ＨＬ、ＨＬ１、ＨＬ２高温耐用機器列
Ｐ１、Ｐ２流路
Ｒ室
ＲＡ還気
Ｒａ、Ｒｂ側壁
ＳＡ給気
ＳＨスーパーホットアイル
ＳＬ、ＳＬ１、ＳＬ２標準機器列

Claims

前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ前記標準温度域よりも高い温度域まで動作保証された高温耐用情報通信機器と、を収容する室の空調システムであって、
前記標準情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された標準機器列をなし、
前記高温耐用情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された高温耐用機器列をなし、
前記標準機器列の前面側空間は低温空気が供給されるコールドアイルを構成し、
前記標準機器列の背面側空間は前記標準機器列からの排気が排出されるホットアイルを構成し、前記高温耐用機器列の前面側は前記ホットアイルに面し、前記高温耐用機器列の背面側空間は、前記高温耐用機器列からの排気が排出されるスーパーホットアイルを構成し、
前記標準機器列と、前記高温耐用機器列とをバイパスするバイパス流路を有し、
前記バイパス流路は、前記コールドアイルから前記標準機器列を通過せずに、前記ホットアイルに対して前記低温空気を導入する第１のバイパス流路と、前記ホットアイルから前記高温耐用機器列を通過せずに、前記スーパーホットアイルに対して前記ホットアイルの空気を導入する第２のバイパス流路とを有し、
前記第１のバイパス流路は、前記標準機器列における長手方向の一部に形成され、
前記第１のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、
前記第２のバイパス流路は、前記高温耐用機器列における長手方向の一部に形成され、
前記第２のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、
前記コールドアイルと前記ホットアイル、及び前記ホットアイルと前記スーパーホットアイルとは、仕切り材によって仕切られ、
前記第１のバイパス流路には、差圧がかかると差圧方向に応じて開口する流量調整機構が設けられ、
前記第２のバイパス流路には、差圧がかかると差圧方向に応じて開口する流量調整機構が設けられ、
ていることを特徴とする、情報通信機器を収容した室の空調システム。
前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ前記標準温度域よりも高い温度域まで動作保証された高温耐用情報通信機器と、を収容する室の空調システムであって、
前記標準情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された標準機器列をなし、
前記高温耐用情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された高温耐用機器列をなし、
前記標準機器列の前面側空間は低温空気が供給されるコールドアイルを構成し、
前記標準機器列の背面側空間は前記標準機器列からの排気が排出されるホットアイルを構成し、前記高温耐用機器列の前面側は前記ホットアイルに面し、前記高温耐用機器列の背面側空間は、前記高温耐用機器列からの排気が排出されるスーパーホットアイルを構成し、
前記標準機器列と、前記高温耐用機器列とをバイパスするバイパス流路を有し、
前記バイパス流路は、前記コールドアイルから前記標準機器列を通過せずに、前記ホットアイルに対して前記低温空気を導入する第１のバイパス流路と、前記ホットアイルから前記高温耐用機器列を通過せずに、前記スーパーホットアイルに対して前記ホットアイルの空気を導入する第２のバイパス流路とを有し、
前記第１のバイパス流路は、前記標準機器列における長手方向の一部に形成され、
前記第１のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、
前記第２のバイパス流路は、前記高温耐用機器列における長手方向の一部に形成され、
前記第２のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、
前記コールドアイルと前記ホットアイル、及び前記ホットアイルと前記スーパーホットアイルとは、仕切り材によって仕切られ、
前記第１のバイパス流路には、吸気温度を計測して、一部でも所定温度を超えたら、バイパスダンパを閉鎖する流量調整機構が設けられ、
前記第２のバイパス流路には、吸気温度を計測して、一部でも所定温度を超えたら、バイパスダンパを閉鎖する流量調整機構が設けられ、
ていることを特徴とする、情報通信機器を収容した室の空調システム。
前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ前記標準温度域よりも高い温度域まで動作保証された高温耐用情報通信機器と、を収容する室の空調システムであって、
前記標準情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された標準機器列をなし、
前記高温耐用情報通信機器は、その前面を揃えて複数配置された高温耐用機器列をなし、
前記標準機器列の前面側空間は低温空気が供給されるコールドアイルを構成し、
前記標準機器列の背面側空間は前記標準機器列からの排気が排出されるホットアイルを構成し、前記高温耐用機器列の前面側は前記ホットアイルに面し、前記高温耐用機器列の背面側空間は、前記高温耐用機器列からの排気が排出されるスーパーホットアイルを構成し、
前記標準機器列と、前記高温耐用機器列とをバイパスするバイパス流路を有し、
前記バイパス流路は、前記コールドアイルから前記標準機器列を通過せずに、前記ホットアイルに対して前記低温空気を導入する第１のバイパス流路と、前記ホットアイルから前記高温耐用機器列を通過せずに、前記スーパーホットアイルに対して前記ホットアイルの空気を導入する第２のバイパス流路とを有し、
前記第１のバイパス流路は、前記標準機器列における長手方向の一部に形成され、
前記第１のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、
前記第２のバイパス流路は、前記高温耐用機器列における長手方向の一部に形成され、
前記第２のバイパス流路を通過する流量は前記標準機器列を通過する流量よりも小さく、
前記コールドアイルと前記ホットアイル、及び前記ホットアイルと前記スーパーホットアイルとは、仕切り材によって仕切られ、
前記第１のバイパス流路には、前記標準機器列で使用される電力に応じて開度制御される流量調整機構機構が設けられ、
前記第２のバイパス流路には、前記高温耐用機器列で使用される電力に応じて開度制御される流量調整機構機構が設けられ、
ていることを特徴とする、情報通信機器を収容した室の空調システム。
前記スーパーホットアイルの空気は、空調機の熱源またはボイラーの補給水の予熱に利用されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。
前記標準機器列と前記高温耐用機器列は、平面視で平行に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。
前記コールドアイルから前記標準機器列、前記ホットアイル、前記高温耐用機器列を通って、前記スーパーホットアイルに流れて行く空気の流れ方向が一方向になるように、前記コールドアイル、前記標準機器列、前記ホットアイル、前記高温耐用機器列及び前記スーパーホットアイルが配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。