(57)【要約】  【課題】通信・情報処理用電子機器室等の冷却を効率良く行い、サーバが高負荷化及び増設されても各種空調機等を大型にしたり、あるいは各種空調機等の設置台数を増加させたりすることなく対応できるようにして省エネルギー、省スペース、低コスト化を図ることができる冷却システムを提供する。  【解決手段】電子機器室内で複数のサーバ同士の空間部に配設される局所冷却ユニット１４を、冷媒を供給している冷凍機２４に対し互いに直列接続されている１次冷却ユニット部１４ａと２次冷却ユニット部１４ｂで構成し、上流側の該１次冷却ユニット部１４ａを電子機器室の下部に配設するとともに下流側の２次冷却ユニット部１４ｂを電子機器室の天井周辺部に配設し、１次冷却ユニット部に吸込口及び吹出口を設け、かつ、２次冷却ユニット部１４ｂに天井周辺部における排熱空気を取り込む上方空気吸込口と該２次冷却ユニット部１４ｂで冷却された空気を空間部２７の上方に吹き出す上方空気吹出口を設けた。【選択図】図１
2010257431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器室と、該電子機器室内に配設されている複数のサーバと、該サーバ間に設けられている局所冷却ユニットと、前記電子機器室内を空調する全体空調機と、前記局所冷却ユニットに冷媒を供給する冷凍機とを備え、前記全体空調機は前記電子機器室の天井側に設けられている天面開口を通して該電子機器室内の排熱空気を回収して冷却処理するとともに、該処理した空調空気を前記電子機器室の床面側に設けられている床面開口を通して前記電子機器室内へ供給するように構成し、前記局所冷却ユニットは前記サーバから排出される排熱空気を吸い込んで冷却処理するとともに、該処理した空調空気を周囲のサーバに向けて供給するように構成してなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムにおいて、
前記局所冷却ユニットを、前記冷凍機に対して直列に接続されている１次冷却ユニット部と２次冷却ユニット部で構成し、上流側の該１次冷却ユニット部を前記電子機器室の下部に配設するとともに下流側の前記２次冷却ユニット部を該電気機器室の天井周辺に配設し、該２次冷却ユニット部に該電子機器室内の前記天井周辺における排熱空気を取り込む上方空気吸込口と該２次冷却ユニット部で冷却処理された調整空気を前記天面開口側に向けて吹き出す上方空気吹出口を設けてなることを特徴とする通信・情報処理用電子機器室等の冷却システム。
【請求項２】
上記局所冷却ユニットは、上記１次冷却ユニット部と上記２次冷却ユニット部に上記冷凍機から冷却水を流す冷却コイルを各々設けてなる水冷式の冷却ユニットで、また、前記１次冷却ユニット部の上記冷却コイルと上記２次冷却ユニット部の上記冷却コイルの間に三方弁を備え、該三方弁は前記冷凍機からの冷却水を、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの両方へ同時に流す第１系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルだけに流す第２系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと該２次冷却ユニット部側の冷却コイルの何れにも流さない第３系路形態の、いずれか一方の系路形態に切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載の通信・情報処理用電子機器室等の冷却システム。
【請求項３】
電子機器室と、該電子機器室内に配設されている複数のサーバと、前記電子機器内に冷却水を流す冷却コイルを有して前記サーバ内に配設されている水冷式局所冷却ユニットと、電子機器室内を空調する全体空調機と、前記局所冷却ユニットに冷却水を供給する冷凍機とを備え、前記全体空調機は前記電子機器室の天井側に設けられている天面開口を通して該電子機器室内の排熱空気を回収して冷却処理するとともに、該処理した空調空気を前記電子機器室の床面側に設けられている床面開口を通して前記電子機器室内へ供給するように構成してなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムにおいて、
前記水冷式局所冷却ユニットは、前記冷凍機に直列接続されて設けられている冷却コイルを各々有する１次冷却ユニット部と２次冷却ユニット部を備え、かつ、上流側の該１次冷却ユニット部を前記サーバ内に配設するとともに下流側の前記２次冷却ユニット部を前記天井周辺に配設し、また該２次冷却ユニット部に前記電子機器室内の前記天井周辺における排熱空気を取り込む上方空気吸込口と該２次冷却ユニット部で冷却処理された調整空気を前記天面開口側に吹き出す上方空気吹出口を設けてなることを特徴とする通信・情報処理用電子機器室等の冷却システム。
【請求項４】
上記２次冷却ユニット部の上記上方空気吹出口を、上記天面開口と対向させて設けていることを特徴とする請求項３記載の通信・情報処理用電子機器室等の冷却システム。
【請求項５】
上記水冷式局所冷却ユニットは、上記１次冷却ユニット部の上記冷却コイルと上記２次冷却ユニット部の上記冷却コイルの間に設けた三方弁を備え、該三方弁は前記冷凍機からの冷却水を、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの両方へ同時に流す第１系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルだけに流す第２系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと該２次冷却ユニット部側の冷却コイルの何れにも流さない第３系路形態の、いずれか一方の系路形態に切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項３または４記載の通信・情報処理用電子機器室等の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムに関するものであり、特に、通信・情報処理用の電子機器等、発熱密度の高い電子機器が複数配置されている通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研究所のコンピュータ室やデータセンター等、通信・情報処理用のコンピュータ(以下、「電子機器」という)を多数設置している施設の電子機器室では、該電子機器から放出される熱で室温が上昇し、該高温に上昇した熱で該電子機器が暴走、あるいは、故障したりすることがある。このため、一般に、電子機器室には部屋全体の温度を一定に維持しておく空調システムが採用されている(特許文献１)。
【０００３】
特許文献１に記載の電子機器室等の空調システムは、電子機器室の室温の安定を図るために空調装置が設けられている。該空調システムは、空調装置から吹き出されて電子機器室内に供給された空調空気が電子機器に触れて該電子機器を冷却し、逆に電子機器の熱を奪って温められた排熱空気は該電子機器室内から前記空調装置内に戻され、該空調装置内で冷却されて再び電子機器室内に供給される循環方式が取られている。
【０００４】
また、多数の電子機器を設置する施設の電子機器室では、年々、電子機器の処理能力が向上し、これに伴って発熱量も局所的に増大している。このような電子機器室では、電子機器室全体の空調を行うアンビエント空調と部分的な空調を行うタスク空調を組み合わせたタスク・アンビエント空調システムが導入されている。
【０００５】
図４及び図５にタスク・アンビエント空調システムを用いた従来の冷却システムの一例を示す。同図において、従来の冷却システムは、電子機器室(以下、「サーバ室」という)５１内に、複数台の電子機器をラック内に各々搭載して成るサーバ５２及びサーバ５３を整列させて複数設置し、かつ、該サーバ５２と該サーバ５３との間の空間６７内に、該サーバ５２及び該サーバ５３と分離、独立させて局所冷却ユニット５４を設置している。また、該サーバ室５１の内側または外側に、該サーバ室５１の部屋全体を冷却する全体空調機５５を設けている。
【０００６】
前記サーバ室５１は、床下及び天井が二重構造を有しており、床板５６の下に床下空間５７が形成され、天板５８の上(天井裏)に天井裏空間５９が形成されている。そして、前記サーバ５２,５３及び前記局所冷却ユニット５４は、該床板５６の上に設置されている。また、該床板５６には、該サーバ５２の吸気側(上流側)と、該局所冷却ユニット５４と該サーバ５３の間(該サーバ５３の吸気側)、及び必要に応じた位置に、それぞれ前記床下空間５７へ通ずる床面開口６０,６０…が設けられている。一方、前記天板５８には、必要に応じた位置に前記天井裏空間５９へ通ずる天面開口６１,６１…が設けられている。
【０００７】
前記床下空間５７は全体空調機５５の吹出口側に接続され、前記天井裏空間５９は該全体空調機５５の吸い込み口側に接続されている。該全体空調機５５は、天井裏空間５９内から吸気し、該吸い込んだ排熱空気を適宜な温度に調節し、該調節した空調空気を床下空間５７内へ吹き出す吹き出し式空調装置として構成されている。
【０００８】
前記サーバ５２は発熱量が大きな高負荷サーバで、前記サーバ５３は発熱量が比較的少ない低負荷サーバである。しかし、該サーバ５２及び該サーバ５３は、負荷が同じ大きさのサーバである場合もある。また、各サーバ５２,５３には、それぞれ送風機(図示せず)が設けられている。そして、該サーバ５２はサーバ室５１内の空気を該サーバ５２の前側(上流側)から吸い込み、該吸い込んだ空気で内部の電子機器を冷却するとともに、該電子機器から奪った排熱空気を前記空間部６７の空間部分６７ａ内に吹き出すことにより冷却処理を行うように構成されている。一方、前記サーバ５３は前記空間部６７の空間部部分６７ｂ内の空調空気を該サーバ５３の前側(上流側)から吸い込み、該吸い込んだ空気で内部の電子機器を冷却するとともに、該電子機器から奪った排熱空気をサーバ室５１内に吹き出すことにより冷却処理を行うように構成されている。
【０００９】
前記局所冷却ユニット５４は、複数個(本例では３個)の冷却コイル６２,６２,６２と該冷却コイル６２,６２,６２の後側に各々設置されている送風機６３,６３,６３を備えている。該冷却コイル６２,６２,６２は、該冷却コイル６２,６２,６２に冷水を供給するサーバ室５１の外部に設置されている冷凍機６４とパイプ６５で接続されている。また、該冷凍機６４から該局所冷却ユニット５４内の各冷却コイル６２,６２,６２に流れる冷水の量は、該パイプ６５の途中に設けられている流量調整弁６６で調整される。
【００１０】
そして、該局所冷却ユニット５４では、前記冷凍機６４により通常７℃まで冷却された水が冷却コイル６２,６２,６２内に流され、該局所冷却ユニット５４内を流れる３０℃前後のサーバ５２の排熱空気を該冷却コイル６２,６２,６２の後側(上流側)に設けられている空気吸込口(図示せず)を通して吸い込む。また、この吸い込んだ空気を冷却コイル６２,６２,６２に触れさせて２０℃前後まで冷却し、その後、送風機６３,６３,６３の前側(下流側)に設けられている空気吹出口(図示せず)を通して該局所冷却ユニット５４と前記サーバ５３の間の空間部分６７ｂ内に吹き出す。一方、前記冷却処理によって、冷却コイル６２,６２,６２内で１２℃程度に昇温された冷水は冷凍機６４へ戻され、再び７℃まで冷却されるように構成されている。
【００１１】
このよう構成された従来における冷却システムの作用を、以下に説明する。なお、以下の説明の中で記述する温度はあくまでも目安であり、当然、これ以外の温度である場合もある。
【００１２】
前記全体空調機５５が作動すると、該全体空調機５５で約１８℃に温度調整された空調空気が床下空間５７に吹き出され、該空調空気が床面開口６０,６０…を通って前記サーバ室５１内に吹き出される。該サーバ室５１内に吹き出された調整空気は該サーバ室５１内の空気と混合されて約２０℃に上昇する。
【００１３】
前記サーバ室５１内に吹き出された空気は、サーバ５２の箇所では該サーバ５２内の冷却処理を行うことによって約３０℃に昇温され、この３０℃に昇温された排熱空気が空間部６７の空間部分６７ａ内に吹き出される。また、該空間部分６７ａに吹き出された排熱空気は局所冷却ユニット５４に吸い込まれ、該局所冷却ユニット５４内に吸い込まれなかった残りの排熱空気の１部は空間部分６７ａの上方に設けられている天面開口６１を通って天井裏空間５９へ向かう。
【００１４】
一方、該局所冷却ユニット５４内に吸い込まれた排熱空気は、該局所冷却ユニット５４内で再び約２０℃まで冷却処理され、この空調空気が空間部６７の空間部分６７ｂ内に吹き出される。該局所冷却ユニット５４から該空間部分６７ｂ内に吹き出された空調空気は、床面開口６０,６０…を通ってサーバ室５１内に送り込まれて来る全体空調機５５からの空調空気と混合されて約２０℃以下の温度でサーバ５３に吸い込まれる。また、該サーバ５３内で、該サーバ５３を冷却処理した排熱空気は約２６℃に昇温され、この排熱空気がサーバ５３からサーバ室５１内に吹き出される。
【００１５】
そして、サーバ５２から吹き出された約３０℃に昇温された前記排熱空気の一部、及び、サーバ５３から吹き出された約２６℃に昇温された排熱空気は、それぞれ天板５８の天面開口６１,６１…を通って天井裏空間５９内に吸い込まれ、これらの戻り排熱空気が該天井裏空間５９内で混合されて約２８℃になる。この約２８℃に変化された排熱空気は全体空調機５５に吸込口から吸い込まれ、該全体空調機５５内で約１８℃に温度調整されて再び床下空間５７に吹き出され、これがサーバ室５１内に送り込まれて来る。以下、この動作を繰り返してサーバ室５１内とサーバ５２及びサーバ５３の冷却処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−５６８８２号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述した従来の冷却システムでは、サーバ室における天井周辺部分に熱溜まりが発生しやすく、しかもサーバからの排熱空気を冷却処理することなく高温のまま全体空調機へ戻すようにしている。このため、全体空調機に対する負荷が大きく、全体空調機がサーバ室内全体を十分に冷却することができない問題や、冷却効率が悪くてエネルギー消費量が大きいと言うような問題があった。また、年々、サーバの発熱量は増大して行く傾向にあるが、この発熱量の増加に対してサーバ及びサーバ室内の冷却を如何にして効率良く行うかが課題になっている。
【００１８】
そこで、従来ではサーバの発熱量が増加するのに伴って、局所冷却ユニットを増大する、あるいは局所冷却ユニットに冷水を供給している冷水ポンプ及び冷凍機を大型にし、かつ、冷水のパイプ径を大きくして冷水供給流量を増大させる、または全体空調機を増設あるいは大型にする等の対策が取られていた。
【００１９】
しかし、サーバの発熱量の増加に伴って局所冷却ユニットの設置台数を増加、または全体空調機の設置台数の増加、あるいは全体空調機及び局所冷却ユニットを大型にするようにした対策では、空調工事費の増加やエネルギー消費量の増加が発生してコストも増大すると言う問題があった。また、サーバ室内で局所冷却ユニット等が占める比率が大きくなり、サーバを設置するスペースが減少する等の問題点もあった。
【００２０】
一方、冷水を局所冷却ユニットに供給する冷水ポンプを大型にし、かつ、冷水のパイプ径を大きくして冷水供給流量を増大させるようにした対策では、空調工事費の増加に加えて、冷水のパイプを設置するスペースが大きくなり、全体空調機からの空調空気が流される床下空間内における気流スペースが減少して冷却効率を低下させる等の問題点があった。
【００２１】
そこで、通信・情報処理用電子機器室等の冷却を効率良く行い、サーバが高負荷化及び増設されても各種空調機等を大型にしたり、あるいは各種空調機等の設置台数を増加させたりすることなく対応できるようにして省エネルギー、省スペース、低コスト化を図ることができる冷却システムを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、電子機器室と、該電子機器室内に配設されている複数のサーバと、該サーバ間に設けられている局所冷却ユニットと、前記電子機器室内を空調する全体空調機と、前記局所冷却ユニットに冷媒を供給する冷凍機とを備え、前記全体空調機は前記電子機器室の天井側に設けられている天面開口を通して該電子機器室内の排熱空気を回収して冷却処理するとともに、該処理した空調空気を前記電子機器室の床面側に設けられている床面開口を通して前記電子機器室内へ供給するように構成し、前記局所冷却ユニットは前記サーバから排出される排熱空気を吸い込んで冷却処理するとともに、該処理した空調空気を周囲のサーバに向けて供給するように構成してなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムにおいて、前記局所冷却ユニットを、前記冷凍機に対して直列に接続されている１次冷却ユニット部と２次冷却ユニット部で構成し、上流側の該１次冷却ユニット部を前記電子機器室の下部に配設するとともに下流側の前記２次冷却ユニット部を該電気機器室の天井周辺に配設し、該２次冷却ユニット部に該電子機器室内の前記天井周辺における排熱空気を取り込む上方空気吸込口と該２次冷却ユニット部で冷却処理された調整空気を前記天面開口側に向けて吹き出す上方空気吹出口を設けてなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムを提供する。
【００２３】
この構成によれば、局所冷却ユニットの上部スペースを利用して電子機器室内の天井周辺部分に２次冷却ユニット部が設置される。該２次冷却ユニット部は、１次冷却ユニット部が電子機器を冷却処理した後の冷媒熱を利用して電子機器室内における天井周辺部の排熱空気を冷却し、その後、天面開口及び天井裏空間を通して全体空調機に戻すことができる。したがって、電子機器室から全体空調機に戻される排熱空気は２次冷却ユニット部で冷却処理されて温度が下がり、この温度が下がった排熱空気が全体空調機に戻ることになるので、全体空調機における熱処理負荷が低減する。また、該全体空調機の熱処理負荷が低減することにより、該全体空調機から床下空間及び床面開口を通って電子機器室内へ送られる空調空気の温度も安定し、全体空調機だけでなく局所冷却ユニットの熱処理負荷も低減させることができて電子機器室全体の空調効率が上がる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、上記局所冷却ユニットは、上記１次冷却ユニット部と上記２次冷却ユニット部に上記冷凍機から冷水を流す冷却コイルを各々設けてなる水冷式の冷却ユニットで、また、前記１次冷却ユニット部の上記冷却コイルと上記２次冷却ユニット部の上記冷却コイルの間に三方弁を備え、該三方弁は前記冷凍機からの冷水を、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの両方へ同時に流す第１系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルだけに流す第２系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと該２次冷却ユニット部側の冷却コイルの何れにも流さない第３系路形態の、いずれか一方の系路形態に切り替え可能に構成されている通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムを提供する。
【００２５】
この構成によれば、電子機器室内等の温度及び湿度等の状況に応じて三方弁を制御することより、１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの両方に冷水を同時に流す第１系路形態と、１次冷却ユニット部側の冷却コイルだけに冷水を流す第２系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの何れにも冷水を流さない第３系路形態の、３つの系路形態に切り換え、各局所冷却ユニット部間における冷水温度差が大きくなるのを防止し、かつ、過冷却及び過除湿になるのを制御することができる。
【００２６】
請求項３記載の発明は、電子機器室と、該電子機器室内に配設されている複数のサーバと、前記電子機器内に冷水を流す冷却コイルを有して前記サーバ内に配設されている水冷式局所冷却ユニットと、電子機器室内を空調する全体空調機と、前記局所冷却ユニットに冷水を供給する冷凍機とを備え、前記全体空調機は前記電子機器室の天井側に設けられている天面開口を通して該電子機器室内の排熱空気を回収して冷却処理するとともに、該処理した空調空気を前記電子機器室の床面側に設けられている床面開口を通して前記電子機器室内へ供給するように構成してなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムにおいて、前記水冷式局所冷却ユニットは、前記冷凍機に直列接続されて設けられている冷却コイルを各々有する１次冷却ユニット部と２次冷却ユニット部を備え、かつ、上流側の該１次冷却ユニット部を前記サーバ内に配設するとともに下流側の前記２次冷却ユニット部を前記天井周辺に配設し、また該２次冷却ユニット部に前記電子機器室内の前記天井周辺における排熱空気を取り込む上方空気吸込口と該２次冷却ユニット部で冷却処理された調整空気を前記天面開口側に吹き出す上方空気吹出口を設けてなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムを提供する。
【００２７】
この構成によれば、局所冷却ユニットの上部スペースを利用して電子機器室内の天井周辺部分に２次冷却ユニット部が設置される。該２次冷却ユニット部は、１次冷却ユニット部が電子機器を冷却処理した後の冷媒熱を利用して電子機器室内における天井周辺部の排熱空気を冷却し、その後、天面開口及び天井裏空間を通して全体空調機に戻すことができる。したがって、電子機器室から全体空調機に戻される排熱空気は２次冷却ユニット部で冷却処理されて温度が下がり、この温度が下がった排熱空気が全体空調機に戻ることになるので、全体空調機における熱処理負荷が低減する。また、該全体空調機の熱処理負荷が低減することにより、該全体空調機から床下空間及び床面開口を通って電子機器室内へ送られる空調空気の温度も安定し、全体空調機だけでなく局所冷却ユニットの熱処理負荷も低減させることができて電子機器室全体の空調効率が上がる。
【００２８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の構成において、上記２次冷却ユニット部の上記方空気吹出口を、上記天面開口と対向させて設けている通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムを提供する。
【００２９】
この構成によれば、電子機器室の天井面付近の排熱空気を２次冷却ユニット部で冷却処理した後、天面開口を通して天井裏空間内にスムーズに送り込んで全体空調機側へ戻すことができる。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の構成において、上記水冷式局所冷却ユニットは、上記１次冷却ユニット部の上記冷却コイルと上記２次冷却ユニット部の上記冷却コイルの間に設けた三方弁を備え、該三方弁は前記冷凍機からの冷水を、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの両方へ同時に流す第１系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルだけに流す第２系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと該２次冷却ユニット部側の冷却コイルの何れにも流さない第３系路形態の、いずれか一方の系路形態に切り替え可能に構成されている通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムを提供する。
【００３１】
この構成によれば、電子機器室内等の温度及び湿度等の状況に応じて三方弁を制御することより、１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの両方に冷水を同時に流す第１系路形態と、１次冷却ユニット部側の冷却コイルだけに冷水を流す第２系路形態と、該１次冷却ユニット部側の冷却コイルと上記２次冷却ユニット部側の冷却コイルの何れにも冷水を流さない第３系路形態の、３つの系路形態に切り換え、各局所冷却ユニット部間における温度差が大きくなるのを防止し、かつ、過冷却及び過除湿になるのを制御することができる。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１記載の発明は、全体空調機による熱処理負荷を低減させることができる。また、該全体空調機の熱処理負荷が低減されることによって、該全体空調機から床下空間及び床面開口を通って電子機器室へ送られる空調空気の温度も安定するので、全体空調機だけでなく局所冷却ユニットの熱処理負荷も低減させることができ、電子機器室全体の空調効率が上がる。これにより、例え、サーバが高負荷に成ったり、あるいは増設されたとしても、全体空調機や局所冷却ユニットを大型化にしたり、あるいは設置台数を増加させたりしなくても済む。この結果、省スペース化が図れ、かつ、省エネルギー、低コスト化も可能になる。
【００３３】
請求項２記載の発明は、三方弁を使用して冷水が流れる系路形態を切り換えることにより、各局所冷却ユニット間での冷水温度差が大きくなるのを防止できるとともに、過冷却及び過除湿になるのを防止できる。これにより、請求項１記載の発明の効果に加えて、各局所冷却ユニット間の冷却性能を安定させることができる。
【００３４】
請求項３記載の発明は、全体空調機による熱処理負荷を低減させることができる。また、該全体空調機の熱処理負荷が低減されることによって、該全体空調機から床下空間及び床面開口を通って電子機器室へ送られる空調空気の温度も安定するので、全体空調機だけでなく局所冷却ユニットの熱処理負荷も低減させることができ、電子機器室全体の空調効率が上がる。これにより、例え、サーバが高負荷に成ったり、あるいは増設されたとしても、全体空調機や局所冷却ユニットを大型化にしたり、あるいは設置台数を増加させたりしなくても済む。この結果、省スペース化が図れ、かつ、省エネルギー、低コスト化も可能になる。
【００３５】
請求項４記載の発明は、電子機器室の天井付近の排熱空気を２次冷却ユニット部で冷却処理した後、天面開口を通して天井裏空間内にスムーズに送り込んで全体空調機側へ戻すことができるので、請求項３記載の発明の効果に加えて、排熱の回収と冷却処理が向上する効果が期待できる。
【００３６】
請求項５記載の発明は、三方弁を使用して冷水が流れる系路形態を切り換えることにより、各局所冷却ユニット間での温度差が大きくなるのを防止できるとともに、過冷却及び過除湿になるのを防止できる。これにより、請求項３または４記載の発明の効果に加えて、各局所冷却ユニット間の冷却性能を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る冷却システムの第１実施例を適用した電子機器室の概略を示す側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図。
【図３】本発明に係る冷却システムの第２実施例を適用した電子機器室の概略を示す側面図。
【図４】従来の冷却システムにおける電子機器室の概略を示す側面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明は、通信・情報処理用電子機器室等の冷却を効率良く行い、サーバが高負荷化及び増設されても各種空調機等を大型にしたり、あるいは各種空調機等の設置台数を増加させたりすることなく対応できるようにして省エネルギー、省スペース、低コスト化を図ることができる冷却システムを提供するという目的を達成するために、電子機器室と、該電子機器室内に配設されている複数のサーバと、該サーバ間に設けられている局所冷却ユニットと、前記電子機器室内を空調する全体空調機と、前記局所冷却ユニットに冷媒を供給する冷凍機とを備え、前記全体空調機は前記電子機器室の天井側に設けられている天面開口を通して該電子機器室内の排熱空気を回収して冷却処理するとともに、該処理した空調空気を前記電子機器室の床面側に設けられている床面開口を通して前記電子機器室内へ供給するように構成し、前記局所冷却ユニットは前記サーバから排出される排熱空気を吸い込んで冷却処理するとともに、該処理した空調空気を周囲のサーバに向けて供給するように構成してなる通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムにおいて、前記局所冷却ユニットを、前記冷凍機に対して直列に接続されている１次冷却ユニット部と２次冷却ユニット部で構成し、上流側の該１次冷却ユニット部を前記電子機器室の下部に配設するとともに下流側の前記２次冷却ユニット部を該電気機器室の天井周辺に配設し、該２次冷却ユニット部に該電子機器室内の前記天井周辺における排熱空気を取り込む上方空気吸込口と該２次冷却ユニット部で冷却処理された調整空気を前記天面開口側に向けて吹き出す上方空気吹出口を設けたことにより実現した。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明に係る通信・情報処理用電子機器室等の冷却システムの第１実施例を図１及び図２に示す具体例に基づいて詳細に説明する。同図において、第１実施例の冷却システムは、電子機器室(以下、「サーバ室」という)１１内に、複数台の電子機器をラック内に各々搭載して成るサーバ１２及びサーバ１３を複数整列させて設置し、かつ、該サーバ１２と該サーバ１３との間の空間２７内に局所冷却ユニット１４を該サーバ１２及び該サーバ１３と分離、独立させて設置している。また、該サーバ室１１の内側または外側には、該サーバ室１１の部屋全体を冷却する全体空調機１５が設置されている。
【００４０】
前記サーバ室１１は、床下及び天井が二重構造を有しており、床板１６の下に床下空間１７が形成され、天板１８の上(天井裏)に天井裏空間１９が形成されている。そして、前記サーバ１２,１３及び前記局所冷却ユニット１４は該床板１６の上に整列された状態で設置されている。また、該床板１６には、該サーバ１２の吸気側(上流側)と、該局所冷却ユニット１４と該サーバ１３の間(該サーバ１３の吸気側)、及び必要に応じた位置に、それぞれ前記床下空間１７へ通ずる床面開口２０,２０…が設けられている。一方、前記天板１８には、必要に応じた位置に前記天井裏空間１９へ通ずる天面開口２１,２１…が設けられている。
【００４１】
前記床下空間１７は全体空調機１５の吹出口側に接続され、前記天井裏空間１９は該全体空調機１５の吸い込み口側に接続されている。該全体空調機１５は、サーバ室１１内の排熱空気を天井裏空間１９及び天面海溝２１,２１…を通して吸気し、適宜な温度に調節した空調空気を床下空間１７内へ吹き出し、かつ、床下空間１７及び床面開口２０,２０…を通してサーバ室１１内に送る吹き出し式空調装置として構成されている。
【００４２】
前記サーバ１２は発熱量が大きな高負荷サーバで、前記サーバ１３は発熱量が比較的少ない低負荷サーバである。しかし、該サーバ１２及び該サーバ１３は、負荷が同じ大きさのサーバである場合もある。また、各サーバ１２,１３には、それぞれ送風機(図示せず)が設けられている。
【００４３】
そして、該サーバ１２は、前記送風機の駆動によりサーバ室１１内の空調空気を該サーバ１２の前側(上流側)の吸気口(図示せず)から強制的に吸い込み、該吸い込んだ空調空気で内部の電子機器を冷却するとともに、該電子機器から奪った排熱空気を後側(下流側)の排気口(図示せず)から前記空間部２７の空間部分２７ａ内へ強制的に吹き出すことにより冷却処理を行うように構成されている。一方、前記サーバ１３は、前記送風機の駆動により前記空間部２７の空間部分２７ｂ内の空調空気を該サーバ１３の前側(上流側)から強制的に吸い込み、該吸い込んだ空気で内部の電子機器を冷却するとともに、該電子機器から奪った排熱空気をサーバ室１１内に吹き出すことにより冷却処理を行うように構成されている。
【００４４】
前記局所冷却ユニット１４は、１次冷却ユニット部１４ａと２次冷却ユニット部１４ｂとで構成されている。
【００４５】
前記１次冷却ユニット部１４ａは、水冷式の冷却装置であり、冷凍機２４からパイプ２５ａ,２５ｂを通して循環式に供給されて来る冷水(冷媒)を通す３個の冷却コイル２８,２８,２８と、該冷却コイル２８,２８,２８の前側(下流側)に該冷却コイル２８,２８,２８と各々対向して配置されている３台の送風機２９,２９,２９)とを備えている。そして、該１次冷却ユニット部１４ａは、前記サーバ１２とサーバ１３の間の前記空間部２７内に配置され、送風機２９,２９,２９の駆動によりサーバ１２と該第１冷却ユニット部１４ａの間の空間部分２７ａ内に該サーバ１２から排出された排熱空気を該第１冷却ユニット部１４ａの後側(上流側)の吸気口(図示せず)から強制的に吸い込み、該吸い込んだ排熱空気を冷却コイル２８,２８,２８で冷却処理し、該冷却処理された空調空気を前側(下流側)の排気口(図示せず)から該第１冷却ユニット部１４ａと前記サーバ１３の間の空間部分２７ｂ内へ強制的に吹き出すように構成されている。
【００４６】
前記２次冷却ユニット部１４ｂは、前記１次冷却ユニット部１４ａと同様に水冷式の冷却装置であり、１次冷却ユニット部１４ａの前記冷却コイル２８,２８,２８の下流側で、該冷却コイル２８,２８,２８に直列接続されている冷却コイル３０と、該コイル３０の後側(上流側)に配置されている送風機３１,３１とを備えている。したがって、該冷凍機２３と該冷却コイル２８,２８,２８と該冷却コイル３０は互いに直列接続され、該冷凍機２３からパイプ２５ａを通って供給される冷水は、冷却コイル２８,２８,２８、冷却コイル３０、パイプ２５ｂを順に通って冷凍機２３へ再び戻るように構成されている。
【００４７】
また、前記２次冷却ユニット部１４ｂは、前記1次冷却ユニット部１４ａの上方で天板１８に吊り下げられて天井周辺部に配置されている。該２次冷却ユニット部１４ｂは、該２次冷却ユニット部１４ｂ内の送風機３１,３１が駆動されると天井周辺部の排熱空気を該第２冷却ユニット部１４ｂの後側(上流側)の吸気口(図示せず)から強制的に吸い込み、該吸い込んだ空気を冷却コイル３０で冷却処理し、該冷却処理した空調空気を前側(下流側)の排気口(図示せず)から天面開口２１側へ向けて強制的に吹き出すように構成されている。
【００４８】
また、該冷凍機２３から該局所冷却ユニット１４内の各冷却コイル２８,２８,２８と冷却コイル３０に流れる冷水は、各パイプ２５ａ,２６ａの途中に設けられている流量調整弁３３で調整でき、該冷却コイル２８,２８,２８と該冷却コイル３０の間には系路切換弁としての三方弁３２が設けられている。
【００４９】
前記三方弁３２は、冷凍機２３からの冷水を１次冷却コイル部１４ａ側の冷却コイル２８,２８,２８と２次冷却コイル部１４ｂ側の冷却コイル３０の両方に同時に流す第１冷却系路形態と、該１次冷却コイル部１４ａ側の冷却コイル２８,２８,２８だけに冷水を流す第２冷却系路形態と、該１次冷却コイル部１４ａ側と上記２次冷却コイル部１４ｂ側のいずれのコイルにも冷水を流さない第３冷却系路形態の、いずれか一方の形態に切り替える弁である。該三方弁３２による系路形態の切り換えは制御部(図示せず)の指示により行われ、この切り換えで１次冷却ユニット部１４ａと２次冷却ユニット部１４ｂの間における温度差が大きくなるのを防止するとともに、過冷却及び過除湿になるのを制御することができる。
【００５０】
このよう構成された冷却システムの作用を、以下に説明する。なお、以下の説明の中で記述する温度はあくまでも目安であり、当然、これ以外の温度である場合もある。
【００５１】
前記全体空調機１５が作動すると、該全体空調機１５で約１８℃に温度調整された空調空気が床下空間１７に吹き出され、該空調空気が床面開口２０,２０…を通って前記サーバ室１１内に吹き出される。該サーバ室１１内に吹き出された調整空気は該サーバ室１１内の空気と混合されて約２０℃に上昇する。
【００５２】
前記サーバ室１１内に吹き出された空気は、サーバ１２の箇所では該サーバ１２内の冷却処理を行うことによって約３０℃に昇温され、この３０℃に昇温された排熱空気が空間部２７の空間部分２７ａ内に吹き出される。また、該空間部分２７ａに吹き出された排熱空気は局所冷却ユニット１４の１次冷却ユニット部１４ａ内に吸い込まれ、１部は空間部分２７ａの上方である天板１８に取り付けられている２次冷却ユニット部１４ｂ内に吸い込まれる。
【００５３】
局所冷却ユニット１４の１次冷却ユニット部１４ａ内に吸い込まれた排熱空気は、該１次冷却ユニット部１４ａ内で再び約２０℃まで冷却処理され、この空調空気が空間部２７の空間部分２７ｂ内に吹き出される。該１次冷却ユニット部１４ａから該空間部分２７ｂ内に吹き出された空調空気は、床面開口２０,２０…を通って来る全体空調機１５からの空調空気と混合されて約２０℃以下の温度でサーバ１３に吸い込まれる。また、該サーバ１３内で、該サーバ１３を冷却処理した排熱空気は約２６℃に昇温され、この排熱空気がサーバ１３からサーバ室１１内に吹き出される。
【００５４】
一方、空間部２７の上方で天井面付近の排熱空気を吸い込んだ２次冷却ユニット部１４ｂは、該排熱空気を約２０℃まで冷却処理し、この空調空気を天板１８の天面開口２１側に向けて吹き出す。そして、サーバ１３から吹き出された約２６℃に昇温された前記排熱空気の一部と混合され、かつ、天板１８の天面開口２１,２１を通って天井裏空間１９内に吸い込まれ、これらの戻り排熱空気が該天井裏空間１９内で混合されて約２６℃以下になる。この約２６℃以下に変化された排熱空気は全体空調機１５に吸込口から吸い込まれ、該全体空調機１５内で約１８℃に温度調整されて再び床下空間１７に吹き出されてサーバ室１１内に送り込まれる。以下、この動作を繰り返してサーバ室１１内とサーバ１２及びサーバ１３の冷却処理を行う。
【００５５】
したがって、第１実施例の冷却システムでは、天井周辺部の上部スペースを利用して２次冷却ユニット部１４ｂを設置し、１次冷却ユニット部１４ａがサーバ１２を冷却処理した後の冷媒熱を利用してサーバ室１１の天井周辺部の排熱空気を２次冷却ユニット部１４ｂで冷却し、その後、天面開口２１及び天井裏空間１９を通して全体空調機１５に戻すようにしているので、サーバ室１１から全体空調機１５に戻される排熱空気は、２次冷却ユニット部１４ｂで冷却されて温度が下がり、温度の低い排熱空気になって戻ることになり、全体空調機１５による熱処理負荷が低減する。また、該全体空調機１５の熱処理負荷が低減することにより、該全体空調機１５から床下空間１７及び床面開口２０を通ってサーバ室１１内へ再び戻される空調空気の温度も安定し、全体空調機１５だけでなく局所冷却ユニット１４の熱処理負荷も低減させることができ、サーバ室１１全体の空調効率が上がることになる。
【００５６】
次に、本発明の第２実施例における冷却システムについて、図３を参照して説明する。この第２実施例における冷却システムは、サーバ室１１内の床板１６上に互いに対向させて配設されたサーバ３５,３５にそれぞれ局所冷却ユニット３６の１次冷却ユニット部３６ａを内蔵させた構造にしたものであり、他の構成は図１及び図２と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５７】
この第２実施例では、サーバ３５,３５と天板１８との間の上方空間に局所冷却ユニット３６の２次冷却ユニット部３６ｂを設けている。前記１次冷却ユニット部３６ａと該２次冷却ユニット部３６ｂは、冷却コイル３７,３８をそれぞれ備え、各サーバ３５,３５には送風機(図示せず)が設けられている。また、前記１次冷却ユニット部３６ａの冷却コイル３７と該２次冷却ユニット部３６ｂの冷却コイル３８は、該冷凍コイル３８を下流側にして、冷凍機２４に対し直列に接続されている。
【００５８】
さらに、床板１６の床面開口２０はサーバ３５とサーバ３５の間に位置して設けられている。
【００５９】
前記２次冷却ユニット部３６ｂは、天板１８から吊り下げられた状態で該天板１８に取り付けられている。該２次冷却ユニット部３６ｂには、空気吸込口３９がサーバ室１１の側面に向けて設けられているとともに、空気吹出口４０が天板１８の天面開口２１と対向して設けられている。また、該空気吹出口４０には、送風機４１,４１,４１が設けられている。
【００６０】
この第２実施例の冷却システムでは、全体空調機１５が作動すると、該全体空調機１５で約１８℃に温度調整された空調空気が床下空間１７に吹き出され、該空調空気が床面開口２０を通ってサーバ３５とサーバ３５の間から前記サーバ室１１内に吹き出される。該サーバ室１１内に吹き出された調整空気は該サーバ室１１内の空気と混合されて約２０℃に上昇する。
【００６１】
前記サーバ室１１内に吹き出された空気は、サーバ３５内を通り、該サーバ３５内での冷却処理により約３３℃に昇温され、この３３℃に昇温された排熱空気がサーバ室１１内に吹き出される。また、サーバ室１１に吹き出された排熱空気は空気吸込口３９から２次冷却ユニット部３６ｂ内に吸い込まれる。
【００６２】
２次冷却ユニット部３６ｂ内に吸い込まれた排熱空気は、該２次冷却ユニット部３６ｂ内で約２８℃以下まで冷却処理され、この空調空気が空気吹出口４０及び天板１８の天面開口２１を通って吹き出される。また、この空調空気が全体空調機１５に送られ、該全体空調機１５内で約１８℃に温度調整されて再び床下空間１７に吹き出されてサーバ室１１内に送り込まれる。以下、この動作を繰り返してサーバ室１１内とサーバ１２及びサーバ１３の冷却処理を行う。
【００６３】
したがって、第２実施例の冷却システムでも、天井付近の上部スペースを利用して２次冷却ユニット部３６ｂを設置し、１次冷却ユニット部３６ａがサーバ３５,３５を冷却処理した後の冷媒熱を利用してサーバ室１１の天井周辺部の排熱空気を２次冷却ユニット部３６ｂで冷却し、その後、天井裏空間１９を通して全体空調機１５に戻すようにしているので、サーバ室１１から全体空調機１５に戻される排熱空気は、２次冷却ユニット部３６ｂで冷却されて温度が下がり、温度の低い排熱空気になって戻ることになる。この結果、全体空調機１５による熱処理負荷が低減することになる。また、該全体空調機１５の熱処理負荷が低減することにより、該全体空調機１５から床下空間１７及び床面開口２０を通ってサーバ室１１内へ再び戻される空調空気の温度も安定し、全体空調機１５だけでなく局所冷却ユニット１４の熱処理負荷も低減させることができ、サーバ室１１全体の空調効率が上がることになる。
【００６４】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は１次冷却ユニット部で余った冷却熱を２次冷却ユニット部へ送って天井周辺部を冷却するというカスケード冷却をする構成としているので、水冷式の冷却に限らずに一般的な冷却システムにも応用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１１      サーバ室(サーバ室)
１２      サーバ(高負荷サーバ)
１３      サーバ(低負荷サーバ)
１４      局所冷却ユニット
１４ａ    １次冷却ユニット部
１４ｂ    ２次冷却ユニット部
１５      全体空調機
１６      床板
１７      床下空間
１８      天板
１９      天井裏空間
２０      床面開口
２１      天面開口
２２      冷却コイル
２３      送風機
２４      冷凍機
２５      パイプ
２６      流量調整弁
２７      空間部
２７ａ    空間部
２７ｂ    空間部
２８      冷却コイル
２９      送風機
３０      冷却コイル
３１      送風機
３２      三方弁
３５      サーバ
３６ａ    １次冷却ユニット部
３６ｂ    ２次冷却ユニット部
３７      冷却コイル
３８      冷却コイル
３９      空気吸込口
４０      空気吹出口
４１      送風機
【図１】
2010257431.tif 000003
【図２】
2010257431.tif 000004
【図３】
2010257431.tif 000005
【図４】
2010257431.tif 000006
【図５】
2010257431.tif 000007