WO2020189001A1

WO2020189001A1 - データセンタの空調制御装置、方法、非一時的なコンピュータ可読媒体、および空調システム

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Publication number: WO2020189001A1
Application number: PCT/JP2020/002306
Authority: WO
Inventors: 善則宮本; 吉川　実; ニルマルシングラジャプト; 貴文棗田
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-09-24
Also published as: AU2020240496B2; JPWO2020189001A1; AU2020240496A1; EP3943827A1; US20220170662A1; EP3943827A4; JP7235099B2

Abstract

空調制御装置（１３）は、少なくとも１つのサーバ（１８）を収容するラック（１１）の吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出部（４４）と、差圧に基づいて空調ファン（３０）の回転数を制御する回転数制御部（４５）と、を備える。回転数制御部（４５）は、空調ファン（３０）の回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファン（３０）の回転数を増減する。

Description

データセンタの空調制御装置、方法、非一時的なコンピュータ可読媒体、および空調システム

　本発明は、データセンタの空調制御装置、方法、非一時的なコンピュータ可読媒体、および空調システムに関する。特にデータセンタのサーバを適切な供給冷気で冷却するために空調ファンの回転数を適切に制御することができる、空調制御装置、方法、プログラム、および空調システムに関する。

　データセンタにおいては、ラックに搭載されるサーバ群が良好な環境で動作できるように、サーバ群に冷気を供給可能な空調を設け、空調がサーバ群に供給する冷気（以下、単に供給冷気と称する。）の風量を適切に制御することが必要とされている。例えば、供給冷気の風量が過大である場合は、サーバ群が必要以上に冷えるだけであって電気代が嵩む。これに対し、供給冷気の風量が過小である場合は、サーバ群からの排気をサーバ群自身が再び吸い込む所謂ショートサーキット現象により、サーバ群が吸い込む冷気（以下、単に吸気と称する。）の温度が上昇してしまい、サーバ群の動作環境が悪化する。従って、サーバ群の動作環境を良好に維持しつつ空調の消費電力を抑制するには、供給冷気の風量を過不足なく調整する必要がある。

　しかし、実際には供給冷気の風量を精確に測定することは困難であるため、供給冷気の風量を必要最小限に抑えるような制御は容易ではない。また、各サーバの発熱要素の温度は時々刻々と変更するものであり、この変更に合わせて各サーバに内蔵されている自立制御型のファン（以下、単に内蔵ファンと称する。）の回転数も変更するので、供給冷気の風量の必要量は頻繁に変動する。このような事情から、一般的なデータセンタにおいて、供給冷気の風量は必要量を十分に上回るように余裕を持って設定されており、電気代抑制の観点から改善の余地が残されていた。

　特許文献１は、ラックのコールドアイルとホットアイルにそれぞれ圧力センサを設け、各圧力センサによって検出された圧力に基づいて、外気導入用ファンの回転数を制御する方法を開示している。具体的には、コールドアイルの気圧がホットアイルの気圧よりも高い場合は外気導入用ファンの回転数を減少させ、コールドアイルの気圧がホットアイルの気圧よりも低い場合は外気導入用ファンの回転数を増加するようにしている。

　一般に、外気導入用ファンの回転数が低い場合は、ラックに対する押込圧力が低くなるので、各サーバの吸気の風量が少なくなり、各サーバの発熱要素の温度が上昇する。各サーバは発熱要素の温度上昇を抑えるべく、内蔵ファンの回転数を増加させる。この増加によりコールドアイルの気圧が更に低下する。また、外気導入用ファンの回転数が極端に低い場合も、同様に、各サーバは内蔵ファンの回転数を増加させようとする。しかしながら、内蔵ファンの回転数には上限があり、内蔵ファンの回転数がその上限に達すると、各サーバは内蔵ファンの回転数をそれ以上増加させることができなくなる。この場合、各サーバは吸気の風量を必要量確保することができない。

　これに対し、外気導入用ファンの回転数が高い場合は、ラックに対する押込圧力が高くなるので、各サーバの吸気の風量が多くなり、各サーバの発熱要素の温度が低下する。各サーバは消費電力を抑えるべく、内蔵ファンの回転数を減少させる。この減少により、コールドアイルの気圧が更に上昇する。また、外気導入用ファンの回転数が極端に高い場合も、同様に、各サーバは内蔵ファンの回転数を減少させようとする。しかしながら、内蔵ファンの回転数には下限があり、内蔵ファンの回転数がその下限に達すると、各サーバは内蔵ファンの回転数をそれ以上減少させることができなくなる。その場合、外気導入用ファンにおいて電力が浪費されていると言える。

　特許文献１では、外気導入用ファンの回転数の変更に起因したラックに対する押込圧力の変更に追従して各サーバの内蔵ファンの回転数が自律的に制御されることを考慮したものである。そして、特許文献１では、コールドアイルの気圧とホットアイルの気圧の差分がゼロに近づくように外気導入用ファンの回転数を制御する。これにより、供給冷気の風量を適切に制御できるとしている。

　また、特許文献２も同様に、コールドアイルの気圧とホットアイルの気圧の差分がゼロに近づくように外気導入用ファンの回転数を制御する。これにより、供給冷気の風量を適切に制御できるとしている。

特開２０１６－９１５２４号公報特開２０１６－２４５６２号公報

　上述したように、上記特許文献１及び２では、何れも、コールドアイルの気圧とホットアイルの気圧の差分をゼロに近づけるように空調のファン（以下、単に空調ファンと称する。）の回転数を制御している。これは即ち、各サーバにおける圧力損失と相殺される程度の押込圧力を各サーバの内蔵ファンに負担させることに他ならない。

　ここで、空調ファンの直径と各サーバの内蔵ファンの直径を比較すると、前者の方が後者よりも圧倒的に大きい。従って、本発明の発明者らは、ラックに対して同じ押込圧力を発生させるに際し、前者を活用した方が後者を活用するよりもデータセンタ全体としての消費電力を抑制することができると考えている。

　そこで、本発明の目的は、上述した課題の何れかを解決する空調制御装置、方法、非一時的なコンピュータ可読媒体、および空調システムを提供することにある。

　本発明の一実施形態によれば、空調制御装置は、少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出部と、前記差圧に基づいて空調ファンの回転数を制御する回転数制御部と、を備える。前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の変化量に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する。

　本発明の他の実施形態によれば、空調制御方法は、少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出ステップと、前記差圧に基づいて空調ファンの回転数を制御する回転数制御ステップと、を含む。前記回転数制御ステップでは、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の変化量に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する。

　本発明によれば、空調ファンの回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファンの回転数を増減するので、空調ファンと各サーバの内蔵ファンの総消費電力を抑制することができる。

空調制御装置の機能ブロック図である。データセンタのサーバ室の平面図である。サーバ室の立面断面図である。空調制御装置及び空調の機能ブロック図である。制御データ管理テーブルを示す図である。空調ファンの回転数と差圧との関係を示すグラフである。空調制御装置の制御フローである。

（第１実施形態）
　先ず、図１を参照して、第１実施形態を説明する。

　図１には、データセンタのサーバ室に設置された空調を制御する空調制御装置１の機能ブロック図を示している。図１に示すように、空調制御装置１は、差圧算出部２と、回転数制御部３と、を備えている。

　差圧算出部２は、少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する。

　回転数制御部３は、差圧算出部２が算出した差圧に基づいて空調のファン（以下、単に空調ファンと称する。）の回転数を制御する。

　詳しくは、回転数制御部３は、空調ファンの回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファンの回転数を増減する。

　以上の構成によれば、空調ファンの回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファンの回転数を増減するので、空調ファンと各サーバの内蔵ファンの総消費電力を抑制することができる。

（第２実施形態）
　次に、図２から図７を参照して、第２実施形態を説明する。

　図２には、データセンタのサーバ室１０の平面図を示している。図３には、サーバ室１０の立面断面図を示している。

　図２及び図３に示すように、サーバ室１０には、複数のラック１１と、空調１２と、空調制御装置１３と、複数の気圧センサ１４と、が配置されている。

　図３に示すように、サーバ室１０には、二重床構造が採用されている。即ち、機器設置床１５がサーバ室１０の室内空間を上下に仕切ることで、機器設置床１５よりも下側の空間である床下空間１６と、機器設置床１５よりも上側の空間である床上空間１７が形成されている。

　本実施形態において、複数のラック１１、空調１２、空調制御装置１３、複数の気圧センサ１４は、床上空間１７に配置されている。しかしながら、空調１２及び空調制御装置１３は、床下空間１６に配置してもよいし、床下空間１６と床上空間１７に跨るように配置してもよい。

　図３に示すように、複数のラック１１は、機器設置床１５に配置されている。図２に示すように、複数のラック１１は、２列に並んで配置されている。即ち、複数のラック１１は、図２において紙面右側に位置する右ラック列１１Ｅと、紙面左側に位置する左ラック列１１Ｗと、を構成している。右ラック列１１Ｅに属する複数のラック１１が並ぶ方向と、左ラック列１１Ｗに属する複数のラック１１が並ぶ方向は、互いに平行である。右ラック列１１Ｅと左ラック列１１Ｗは、右ラック列１１Ｅに属する複数のラック１１が並ぶ方向と直交する方向において互いに対向している。本実施形態において、左ラック列１１Ｗは５つのラック１１によって構成されており、右ラック列１１Ｅは５つのラック１１によって構成されている。しかしながら、左ラック列１１Ｗを構成するラック１１の個数は５つに限定されない。右ラック列１１Ｅについても同様である。

　図３に示すように、各ラック１１には、複数のサーバ１８が収容されている。各ラック１１において、複数のサーバ１８は、上下方向に所定の間隔で並んで配置されている。本実施形態において各ラック１１には、６つのサーバ１８が収容されている。しかしながら、各ラック１１に収容されるサーバ１８の個数は６つに限定されない。各サーバ１８は、内蔵ファン１９と図示しないＣＰＵ等を備えている。ＣＰＵ等は、発熱要素の一具体例である。各サーバ１８において、内蔵ファン１９の回転数は、ＣＰＵ等の温度に応じて自律的に制御されるように構成されている。各サーバ１８は、吸気面２０及び排気面２１を有している。吸気面２０は、各サーバ１８への吸気が行われる面である。排気面２１は、各サーバ１８からの排気が行われる面である。そして、複数のサーバ１８は、左ラック列１１Ｗに属する各ラック１１の各サーバ１８の吸気面２０と、右ラック列１１Ｅに属する各ラック１１の各サーバ１８の吸気面２０と、が互いに対向するように配置されている。

　従って、図２に戻り、左ラック列１１Ｗと右ラック列１１Ｅの間の空間はコールドアイル２５となる。同様に、左ラック列１１Ｗを挟んでコールドアイル２５と反対側の空間はホットアイル２６Ｗとなる。また、右ラック列１１Ｅを挟んでコールドアイル２５と反対側の空間はホットアイル２６Ｅとなる。図３に示すように、コールドアイル２５と床下空間１６は、機器設置床１５に形成された吹き出し口１５ａを介して連通している。また、コールドアイル２５はアイルキャップ２７によって覆われている。アイルキャップ２７は、所謂ショートサーキット現象を抑制するために、コールドアイル２５とホットアイル２６Ｗの間を仕切り、コールドアイル２５とホットアイル２６Ｅとの間を仕切る。

　複数の気圧センサ１４は、気圧を測定するセンサである。具体的には、複数の気圧センサ１４は、静圧を測定する。複数の気圧センサ１４は、コールドアイル２５、ホットアイル２６Ｗ、ホットアイル２６Ｅに配置されている。具体的には、図２及び図３に示すように、各ラック１１の吸気側に１つの気圧センサ１４が配置されており、各ラック１１の排気側に１つの気圧センサ１４が配置されている。本実施形態では、１つのラック１１の吸気側と排気側にそれぞれ気圧センサ１４を配置することとしたが、各サーバ１８の吸気面２０及び排気面２１にそれぞれ対向するように気圧センサ１４を配置してもよい。複数の気圧センサ１４は、空調制御装置１３と有線又は無線によりデータ通信可能に構成されている。データ通信を実現するための選択肢としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｗｉ―Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｂｅｅ（登録商標）等が挙げられるが、これらに限定されない。

　図３に示すように、空調１２は、機器設置床１５に配置されている。空調１２は、空調ファン３０を備えている。図４に示すように、空調１２は、中央演算処理器としてのＣＰＵ３１（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を備えている。空調１２は、読み書き自由のＲＡＭ３２（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、読み出し専用のＲＯＭ３３（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。そして、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３３に記憶されているプログラムを読み出して実行することで、プログラムは、ＣＰＵ３１などのハードウェアを、回転数記憶部３４、回転数更新部３５、ファン制御部３６として機能させる。

　回転数記憶部３４は、空調ファン３０の回転数の設定値を記憶する。

　回転数更新部３５は、回転数記憶部３４の設定値を更新する。

　ファン制御部３６は、回転数記憶部３４に記憶されている設定値に従って、空調ファン３０の回転数を制御する。

　本実施形態において空調１２は間接外気冷房方式を採用している。空調１２によって冷却された空気は空調ファン３０によって床下空間１６へと送られる。

　図２及び図３に戻り、空調制御装置１３は、床上空間１７に配置されている。空調制御装置１３は、空調１２と有線又は無線によりデータ通信可能に構成されている。データ通信を実現するための選択肢としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｗｉ―Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｂｅｅ（登録商標）等が挙げられるが、これらに限定されない。本実施形態において空調制御装置１３は、床上空間１７に配置されているが、これに代えて床下空間１６に配置されていてもよいし、サーバ室１０の外部に配置されていてもよい。

　図４に示すように、空調制御装置１３は、中央演算処理器としてのＣＰＵ４０（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を備えている。空調制御装置１３は、読み書き自由のＲＡＭ４１（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、読み出し専用のＲＯＭ４２（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。そして、ＣＰＵ４０がＲＯＭ４２に記憶されている空調制御プログラムを読み出して実行することで、空調制御プログラムは、ＣＰＵ４０などのハードウェアを、気圧取得部４３、差圧算出部４４、回転数制御部４５として機能させる。

　気圧取得部４３は、複数の気圧センサ１４を介して、各ラック１１の吸気側と排気側の気圧を取得し、気圧データとしてＲＡＭ４１に保存する。

　差圧算出部４４は、ＲＡＭ４１から気圧データを読み出して、各ラック１１の吸気側と排気側の差圧を算出し、差圧データとしてＲＡＭ４１に保存する。

　回転数制御部４５は、ＲＡＭ４１から差圧データを読み出し、差圧データに基づいて空調１２の空調ファン３０の回転数を制御する。具体的には、回転数制御部４５は、回転数指令を空調１２の回転数更新部３５に送信する。空調１２の回転数更新部３５は、回転数制御部４５から受信した回転数指令に基づいて、回転数記憶部３４に記憶されている設定値を更新する。ファン制御部３６は、回転数記憶部３４に記憶されている設定値に基づいて空調ファン３０の回転数を制御する。こうして、回転数制御部４５は、空調１２の空調ファン３０の回転数を制御する。

　図５には、ＲＡＭ４１に記憶されている制御データ管理テーブル５０を示している。制御データ管理テーブル５０において、「ラックＮｏ．」は、各ラック１１の識別番号である。Ｅ１からＥ５は右ラック列１１Ｅに属する５つのラック１１の識別番号である。同様に、Ｗ１からＷ５は左ラック列１１Ｗに属する５つのラック１１の識別番号である。「吸気側気圧」は、対応するラック１１の吸気側の最新の気圧である。「排気側気圧」は、対応するラック１１の排気側の最新の気圧である。「変更前差圧」は、回転数制御部４５が空調ファン３０の回転数を変更する前の、対応するラック１１の吸気側と排気側の差圧である。「変更後差圧」は、回転数制御部４５が空調ファン３０の回転数を変更した後の、対応するラック１１の吸気側と排気側の差圧である。なお、本実施形態において差圧算出部４４は、「排気側差圧」から「吸気側差圧」を引くことで上記の差圧を算出する。「変化量」は、対応するラック１１において、回転数制御部４５が空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量である。本実施形態において、「変化量」は、「変更前差圧」と「変更後差圧」の差分の絶対値とする。ただし、「変化量」は、「変更前差圧」と「変更後差圧」の差分そのものとすることもできる。

　次に、図６を参照して、ラック１１における風量過小状態、風量適正状態、風量過大状態を説明する。図６のグラフは、空調ファン３０の回転数とラック１１の吸気側と排気側の差圧との関係を示している。図６のグラフの横軸は空調ファン３０の回転数である。図６のグラフの縦軸はラック１１の吸気側と排気側の差圧である。

　図６に示すように、空調ファン３０の回転数が極端に小さい場合、ラック１１は、ラック１１を冷却する冷気の風量が過小な状態としての風量過小状態となる。この場合、ラック１１に収容されたすべてのサーバ１８の内蔵ファン１９の回転数は上限に張り付くことになる。すべてのサーバ１８の内蔵ファン１９の回転数が上限に張り付いているため、ラック１１の吸気側と排気側の差圧はプラス側に大きな値となる。また、この状態で空調ファン３０の回転数をａからｂへ増加させ、又は、ｂからａへ減少させたとしても、すべてのサーバ１８の内蔵ファン１９の回転数が上限に張り付いている状態は解消されないので、差圧は変化しない。

　また、空調ファン３０の回転数が適正である場合、ラック１１は、ラック１１を冷却する冷気の風量が適正な状態としての風量適正状態となる。この場合、ラック１１に収容された各サーバ１８はＣＰＵ等の温度に応じて自律的に内蔵ファン１９の回転数を調整できている。従って、空調ファン３０の回転数をｃからｄへ、又は、ｄからｅへ増加させると各サーバ１８の内蔵ファン１９の回転数が減少するので差圧が減少する。また、空調ファン３０の回転数をｅからｄへ、又は、ｄからｃへ減少させると各サーバ１８の内蔵ファン１９の回転数が増大するので差圧が増加することになる。

　また、空調ファン３０の回転数が極端に大きい場合、ラック１１は、ラック１１を冷却する冷気の風量が過大な状態としての風量過大状態となる。この場合、ラック１１に収容されたすべてのサーバ１８の内蔵ファン１９の回転数は下限に張り付くことになる。すべてのサーバ１８の内蔵ファン１９の回転数が下限に張り付いているため、ラック１１の吸気側と排気側の差圧は小さな値となる。また、この状態で空調ファン３０の回転数をｇからｈへ増加させ、又は、ｈからｇへ減少させたとしても、すべてのサーバ１８の内蔵ファン１９の回転数が下限に張り付いている状態は解消されないので、差圧は変化しない。

　図６のグラフによれば、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量を確認すれば、現在ラック１１の状態を把握することができる。

　前述したように、特許文献１及び２においては、ラック１１の吸気側と排気側の差圧をゼロに近づけるように空調ファンの回転数を制御している。即ち、図６において、特許文献１及び２では空調ファンの回転数をｅに近づけるように制御している。これは、前述したように、各サーバにおける圧力損失と相殺される程度の押込圧力を各サーバの内蔵ファンに負担させることに他ならない。しかしながら、空調ファンの直径と各サーバの内蔵ファンの直径を比較すると、前者の方が後者よりも圧倒的に大きい。従って、ラックに対して同じ押込圧力を発生させるに際し、前者を活用した方が後者を活用するよりもデータセンタ全体としての消費電力を抑制することができる。従って、本実施形態では、ラック１１が風量過大状態とならない範囲でできるだけ空調ファン３０の回転数をｅよりも増加させ、即ち、空調ファン３０の回転数をｆに近づけることとする。これによれば、各サーバ１８の内蔵ファン１９の回転数を下限に張り付けることができるので、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を抑制することができる。

　以下、図７を参照して、空調制御装置１３の動作を詳細に説明する。図７は、空調制御装置１３における空調制御の制御フローである。なお、本実施形態において、図７の制御フローは、複数のラック１１のうちＥ１で特定されるラック１１のみに着目して行われるものとする。しかしながら、図７の制御フローは複数のラック１１に着目して行われてもよく、この場合、制御フローにおける条件分岐は、少なくとも何れか１つのラック１１において条件が成立した場合、他のすべてのラック１１においても条件が成立したと見做すものとする。さらに、図７の制御フローは複数のラック１１個別に行われてもよく、この場合、所定のステップ数を繰り返した後に、空調ファン回転数が最も大きい、あるいは最も小さい回転数となるラック１１に着目して行われても良い。

　以下の制御フローを実行するに際しては、予め、空調ファン３０の回転数の初期値を、空調ファン３０の回転数として設定可能な範囲の最大値とする。なお、本制御フローは、空調ファン３０の回転数制御を継続する制御フローであるが、定期的に上記初期値から再起動しても良い。

　Ｓ１００：
　先ず、気圧取得部４３が、ラック１１の吸気側に配置された気圧センサ１４からラック１１の吸気側の気圧を取得する。同様に、気圧取得部４３が、ラック１１の排気側に配置された気圧センサ１４からラック１１の排気側の気圧を取得する。気圧取得部４３は、取得した気圧を気圧データとして図５の制御データ管理テーブル５０の「吸気側気圧」欄、及び「排気側気圧」欄に記憶する。

　Ｓ１１０：
　次に、差圧算出部４４は、図５の制御データ管理テーブル５０からラック１１の吸気側及び排気側の気圧を取得し、排気側の気圧から吸気側の気圧を引くことで差圧を算出する。差圧算出部４４は、算出した差圧を差圧データとして図５の制御データ管理テーブル５０の「変更前差圧」欄に記憶する。

　Ｓ１２０：
　次に、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数が減少するように回転数指令を空調１２の回転数更新部３５に送信する。ここでは、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数を１０ＲＰＭだけ減少させる。ただし、空調ファン３０の回転数の減少幅は１０ＲＰＭに限らず、１５ＲＰＭとしてもよいし、２０ＲＰＭとしてもよい。

　Ｓ１３０：
　次に、気圧取得部４３は、例えば１０秒などの所定時間が経過したら、ラック１１の吸気側及び排気側の気圧を取得し、取得した気圧を気圧データとして図５の制御データ管理テーブル５０の「吸気側気圧」欄及び「排気側気圧」欄に記憶する。

　Ｓ１４０：
　次に、差圧算出部４４は、図５の制御データ管理テーブル５０からラック１１の吸気側及び排気側の気圧を取得し、排気側の気圧から吸気側の気圧を引くことで差圧を算出する。差圧算出部４４は、算出した差圧を差圧データとして図５の制御データ管理テーブル５０の「変更後差圧」欄に記憶する。

　Ｓ１５０：
　次に、回転数制御部４５は、図５の制御データ管理テーブル５０から変更前差圧及び変更後差圧を取得し、変更前後の差圧の変化量の絶対値を算出する。即ち、回転数制御部４５は、減少前後の差圧の変化量の絶対値を算出する。

　Ｓ１６０：
　次に、回転数制御部４５は、算出した変化量の絶対値が５ｋｐａ以下であるか判定する。判定の結果がＮＯであれば、回転数制御部４５は、図５の制御データ管理テーブル５０において「変更後差圧」で「変更前差圧」を上書きした上で、Ｓ１７０に処理を進める。一方、判定の結果がＹＥＳであれば、即ち、算出した変化量の絶対値が５ｋｐａ以下である場合は、回転数制御部４５は、図５の制御データ管理テーブル５０において「変更後差圧」で「変更前差圧」を上書きした上で、Ｓ１２０に処理を戻す。即ち、判定の結果がＹＥＳであれば、回転数制御部４５は、ラック１１が風量過多状態にあるとして、空調ファン３０の回転数がｆに近づくように、Ｓ１２０に処理を戻す。Ｓ１２０に処理を戻すことで、空調ファン３０の回転数は変更後の回転数よりも更に減少することになる。なお、上記において、回転数制御部４５は、算出した変化量の絶対値が５ｋｐａ以下であるか判定することとしたが、これに代えて、例えば１０ｋｐａなどの他の閾値と比較することとしてもよい。

　以上のＳ１２０からＳ１６０の処理によれば、図６のグラフにおいて空調ファン３０の回転数がｇ、ｈであった場合に空調ファン３０の回転数がｆに向かって減少することになる。

　Ｓ１７０：
　次に、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数が増加するように回転数指令を空調１２の回転数更新部３５に送信する。ここでは、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数を１０ＲＰＭだけ増加させる。ただし、空調ファン３０の回転数の増加幅は１０ＲＰＭに限らず、１５ＲＰＭとしてもよいし、２０ＲＰＭとしてもよい。

　Ｓ１８０：
　次に、気圧取得部４３は、例えば１０秒などの所定時間が経過したら、ラック１１の吸気側及び排気側の気圧を取得し、取得した気圧を気圧データとして図５の制御データ管理テーブル５０の「吸気側気圧」欄及び「排気側気圧」欄に記憶する。

　Ｓ１９０：
　次に、差圧算出部４４は、図５の制御データ管理テーブル５０からラック１１の吸気側及び排気側の気圧を取得し、排気側の気圧から吸気側の気圧を引くことで差圧を算出する。差圧算出部４４は、算出した差圧を差圧データとして図５の制御データ管理テーブル５０の「変更後差圧」欄に記憶する。

　Ｓ２００：
　次に、回転数制御部４５は、図５の制御データ管理テーブル５０から変更前差圧及び変更後差圧を取得し、変更前後の差圧の変化量の絶対値を算出する。即ち、回転数制御部４５は、増加前後の差圧の変化量の絶対値を算出する。

　Ｓ２１０：
　次に、回転数制御部４５は、算出した変化量の絶対値が５ｋｐａ以上であるか判定する。判定の結果がＮＯであれば、回転数制御部４５は、図５の制御データ管理テーブル５０において「変更後差圧」で「変更前差圧」を上書きした上で、Ｓ１２０に処理を戻す。一方、判定の結果がＹＥＳであれば、即ち、算出した変化量の絶対値が５ｋｐａ以上である場合は、回転数制御部４５は、図５の制御データ管理テーブル５０において「変更後差圧」で「変更前差圧」を上書きした上で、Ｓ１７０に処理を戻す。即ち、判定の結果がＹＥＳであれば、回転数制御部４５は、ラック１１が風量適正状態にあるとして、空調ファン３０の回転数がｆに近づくように、Ｓ１７０に処理を戻す。Ｓ１７０に処理を戻すことで、空調ファン３０の回転数は変更後の回転数よりも更に増加することになる。なお、上記において、回転数制御部４５は、算出した変化量の絶対値が５ｋｐａ以上であるか判定することとしたが、これに代えて、例えば１０ｋｐａなどの他の閾値と比較することとしてもよい。ただし、Ｓ１６０の比較判定における閾値は、Ｓ２１０における比較判定の閾値と等しいか、又は、Ｓ２１０における比較判定の閾値以上であることが好ましい。

　以上のＳ１７０からＳ２１０の処理によれば、図６のグラフにおいて空調ファン３０の回転数がｃ，ｄ，ｅであった場合に空調ファン３０の回転数がｆに向かって増加することになる。

　このように、回転数制御部４５がラック１１の吸気側と排気側の差圧の変化量を監視し、変化量に基づいて空調ファン３０の回転数を制御することで、以下の効果が得られる。即ち、ラック１１に収容された各サーバ１８のＣＰＵ等を冷却するのに必要となる風量が十分に確保されると共に、各サーバ１８の内蔵ファン１９の回転数を下限に張り付かせることができる。これにより、特許文献１及び２において各サーバ１８の内蔵ファン１９が発生させていた押込圧力をラック１１が風量過大状態とならない範囲で空調ファン３０に負担させることができる。従って、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を抑制することができる。

　以上に、第２実施形態を説明したが、上記第２実施形態は以下の特徴を有している。

　即ち、空調制御装置１３は、少なくとも１つのサーバ１８を収容するラック１１の吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出部４４と、差圧に基づいて空調ファン３０の回転数を制御する回転数制御部４５と、を備える。回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファン３０の回転数を増減する。以上の構成によれば、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファン３０の回転数を増減するので、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を抑制することができる。

　また、回転数制御部４５は、空調ファンの回転数を変更したときの差圧の変化量を所定値と比較した比較結果に基づいて空調ファンの回転数を増減する。以上の構成によれば、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量を所定値と比較した比較結果に基づいて空調ファン３０の回転数を増減するので、空調ファン３０の回転数の簡易な制御が実現される。

　また、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量が５ｋｐａ（第１の所定値）以下である場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、空調ファン３０の回転数を変更後の回転数よりも減少させる（Ｓ１２０）。回転数制御部４５は、変化量が５ｋｐａ（第２の所定値）以上である場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、空調ファン３０の回転数を変更後の回転数よりも増加させる（Ｓ１７０）。以上の構成によれば、空調ファン３０の回転数が図６に示すｆに近づくことになる。従って、各サーバ１８の必要風量を確保しつつ、各サーバ１８の内蔵ファン１９の回転数を下限に張り付かせることができるので、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を極めて効果的に抑制することができる。

　また、図７のＳ１６０における閾値（第１の所定値）は、Ｓ２１０における閾値（第２の所定値）以上であることが好ましい。

　また、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量が５ｋｐａ（第１の所定値）以下である場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、空調ファン３０の回転数を変更後の回転数よりも減少させる（Ｓ１２０）。以上の構成によれば、ラック１１が風量過多状態にある場合において、空調ファン３０の回転数を図６に示すｆに近づけることができるので、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を効果的に抑制することができる。

　また、回転数制御部４５は、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量が５ｋｐａ（第２の所定値）以上である場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、空調ファン３０の回転数を変更後の回転数よりも増加させる（Ｓ１７０）。以上の構成によれば、ラック１１が風量適正状態にある場合において、空調ファン３０の回転数を図６に示すｆに近づけることができるので、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を効果的に抑制することができる。

　また、差圧算出部４４は、ラック１１の吸気側に設置される気圧センサ１４からラック１１の吸気側の気圧を取得し、ラック１１の排気側に設置される気圧センサ１４からラック１１の排気側の気圧を取得する。差圧算出部４４は、ラック１１の吸気側と排気側の気圧に基づいて差圧を算出することが好ましい。

　また、図２に示すように、本実施形態において空調システム１００は、上記の空調制御装置１３と、空調ファン３０を有する空調１２と、ラック１１の吸気側に設置される気圧センサ１４と、ラック１１の排気側に設置される気圧センサ１４と、を備える。

　また、図７に示す空調制御方法は、少なくとも１つのサーバ１８を収容するラック１１の吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出ステップ（Ｓ１１０、Ｓ１４０、Ｓ１９０）を含む。空調制御方法は、差圧に基づいて空調ファン３０の回転数を制御する回転数制御ステップ（Ｓ１２０―Ｓ１６０、Ｓ１７０―Ｓ２１０）と、を含む。回転数制御ステップでは、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて（Ｓ１６０、Ｓ２１０）、空調ファン３０の回転数を増減する（Ｓ１２０、Ｓ１７０）。以上の方法によれば、空調ファン３０の回転数を変更したときの差圧の変化量に基づいて空調ファン３０の回転数を増減するので、空調ファン３０と各サーバ１８の内蔵ファン１９の総消費電力を抑制することができる。

　上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出部と、
前記差圧に基づいて空調ファンの回転数を制御する回転数制御部と、
を備え、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の変化量に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する、
空調制御装置。
（付記２）
付記１に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量を所定値と比較した比較結果に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する、
空調制御装置。
（付記３）
付記１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量が第１の所定値以下である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも減少させ、前記変化量が第２の所定値以上である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも増加させる、
空調制御装置。
（付記４）
付記３に記載の空調制御装置であって、
前記第１の所定値は、前記第２の所定値以上である、
空調制御装置。
（付記５）
付記１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量が第１の所定値以下である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも減少させる、
空調制御装置。
（付記６）
付記１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量が第２の所定値以上である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも増加させる、
空調制御装置。
（付記７）
付記１から６までの何れかに記載の空調制御装置であって、
前記差圧算出部は、前記ラックの吸気側に設置される気圧センサから前記ラックの吸気側の気圧を取得し、前記ラックの排気側に設置される気圧センサから前記ラックの排気側の気圧を取得し、前記ラックの吸気側と排気側の気圧に基づいて前記差圧を算出する、
空調制御装置。
（付記８）
付記１から６までの何れかに記載の前記空調制御装置と、
前記空調ファンを有する空調と、
前記ラックの吸気側に設置される気圧センサと、
前記ラックの排気側に設置される気圧センサと、
を備えた、
空調システム。
（付記９）
少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出ステップと、
前記差圧に基づいて空調ファンの回転数を制御する回転数制御ステップと、
を含み、
前記回転数制御ステップでは、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の変化量に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する、
空調制御方法。
（付記１０）
コンピュータに、付記９に記載の空調制御方法を実行させるためのプログラム。
（付記１１）
付記１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を減少させたときの前記差圧の前記変化量が第１の所定値以下である場合、前記空調ファンの回転数を減少後の回転数よりも更に減少させる、
空調制御装置。
（付記１２）
付記１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御部は、前記空調ファンの回転数を増加させたときの前記差圧の前記変化量が第２の所定値以上である場合、前記空調ファンの回転数を増加後の回転数よりも更に増加させる、
空調制御装置。

　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は、２０１９年３月１８日に出願された日本出願特願２０１９－０４９２６２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１　空調制御装置
２　差圧算出部
３　回転数制御部
１０　サーバ室
１１　ラック
１１Ｅ　右ラック列
１１Ｗ　左ラック列
１２　空調
１３　空調制御装置
１４　気圧センサ
１５　機器設置床
１５ａ　吹き出し口
１６　床下空間
１７　床上空間
１８　サーバ
１９　内蔵ファン
２０　吸気面
２１　排気面
２５　コールドアイル
２６Ｗ　ホットアイル
２６Ｅ　ホットアイル
２７　アイルキャップ
３０　空調ファン
３４　回転数記憶部
３５　回転数更新部
３６　ファン制御部
４３　気圧取得部
４４　差圧算出部
４５　回転数制御部
５０　制御データ管理テーブル
１００　空調システム

Claims

少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出手段と、
前記差圧に基づいて空調ファンの回転数を制御する回転数制御手段と、
を備え、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の変化量に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する、
空調制御装置。
請求項１に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量を所定値と比較した比較結果に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する、
空調制御装置。
請求項１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量が第１の所定値以下である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも減少させ、前記変化量が第２の所定値以上である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも増加させる、
空調制御装置。
請求項３に記載の空調制御装置であって、
前記第１の所定値は、前記第２の所定値以上である、
空調制御装置。
請求項１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量が第１の所定値以下である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも減少させる、
空調制御装置。
請求項１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の前記変化量が第２の所定値以上である場合、前記空調ファンの回転数を変更後の回転数よりも増加させる、
空調制御装置。
請求項１から６までの何れかに記載の空調制御装置であって、
前記差圧算出手段は、前記ラックの吸気側に設置される気圧センサから前記ラックの吸気側の気圧を取得し、前記ラックの排気側に設置される気圧センサから前記ラックの排気側の気圧を取得し、前記ラックの吸気側と排気側の気圧に基づいて前記差圧を算出する、
空調制御装置。
請求項１から６までの何れかに記載の前記空調制御装置と、
前記空調ファンを有する空調と、
前記ラックの吸気側に設置される気圧センサと、
前記ラックの排気側に設置される気圧センサと、
を備えた、
空調システム。
少なくとも１つのサーバを収容するラックの吸気側と排気側の差圧を算出する差圧算出ステップと、
前記差圧に基づいて空調ファンの回転数を制御する回転数制御ステップと、
を含み、
前記回転数制御ステップでは、前記空調ファンの回転数を変更したときの前記差圧の変化量に基づいて前記空調ファンの回転数を増減する、
空調制御方法。
コンピュータに、請求項９に記載の空調制御方法を実行させるためのプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
請求項１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を減少させたときの前記差圧の前記変化量が第１の所定値以下である場合、前記空調ファンの回転数を減少後の回転数よりも更に減少させる、
空調制御装置。
請求項１又は２に記載の空調制御装置であって、
前記回転数制御手段は、前記空調ファンの回転数を増加させたときの前記差圧の前記変化量が第２の所定値以上である場合、前記空調ファンの回転数を増加後の回転数よりも更に増加させる、
空調制御装置。