(57)【要約】  空調システムは、発熱機器が収納される複数のラックが横方向に並んだラック列のホットエリア側をラック列に沿って仕切り、ホットエリアの外側に冷気バッファエリアを形成する室内熱交換システムと、冷気バッファエリアの冷気を、ラック列が上に配置される二重床の床下を介してラック列のコールドエリア側に供給する供給ファンと、配管システムを介して室内熱交換システムとの間で冷媒が循環する室外熱交換システムとを有する。サーバルームの空調に適した低消費電力の空調システムを提供できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱機器が収納される複数のラックが横方向に並んだラック列のホットエリア側を前記ラック列に沿って仕切り、前記ホットエリアの外側に冷気バッファエリアを形成する室内熱交換システムと、
前記冷気バッファエリアの冷気を、前記ラック列が上に配置される二重床の床下を介して前記ラック列のコールドエリア側に供給する供給ファンと、
配管システムを介して前記室内熱交換システムとの間で冷媒が循環する室外熱交換システムとを有する空調システム。
【請求項２】
請求項１において、前記室外熱交換システムは、前記室内熱交換システムとの間で冷媒が自然循環する自然循環用室外熱交換システムを含む、空調システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記室内熱交換システムは、横方向に並んで配置された複数の室内ユニットを含み、
前記室外熱交換システムは、前記複数の室内ユニットのそれぞれと独立した配管システムを介して接続された複数の室外ユニットを含む、空調システム。
【請求項４】
請求項３において、前記供給ファンは、前記複数の室内ユニットのそれぞれに対応して配置された複数のファンユニットを含む、空調システム。
【請求項５】
請求項３または４において、前記複数の室内ユニットは、横方向に並んだ前記複数のラックのそれぞれに対応して配置されている、空調システム。
【請求項６】
請求項５において、前記ラック列に沿って形成される前記ホットエリアを、横方向に並んだ前記複数のラックのそれぞれに対応した位置で仕切り、ホットエアーの流通を妨げる複数の仕切り部材を有する、空調システム。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかにおいて、前記複数の室内ユニットの少なくとも１つは、上下に配置された複数の室内サブユニットを含み、
前記複数の室外ユニットの少なくとも１つは、前記複数の室内サブユニットのそれぞれと独立した配管システムを介して接続された複数の室外サブユニットを含む、空調システム。
【請求項８】
請求項７において、前記室内熱交換システムは、マトリクス状に配置された前記複数の室内サブユニットを含む、空調システム。
【請求項９】
請求項７または８において、前記供給ファンは、前記複数のラックのいずれかの上下異なる位置に向けて冷気を吹出す複数のファンユニットを含む、空調システム。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記室内熱交換システムは、上側が狭く下側が広い前記冷気バッファエリアを形成する、空調システム。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の空調システムと、
複数のラックが横方向に並んだラック列と、
前記ラック列が上に設置された二重床と、
前記ラック列および前記空調システムの室内熱交換システムを収納するハウジングとを有する、ルームユニット。
【請求項１２】
請求項１１において、前記複数のラックは、サーバが上下に収納されるサーバ用ラックを含む、ルームユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバなどの発熱機器を収納するラックを空調するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国特開２０１２−０９８７９９号公報に開示されたサーバ室ユニットは、互いに隣接配置可能なケーシング内に複数台のサーバラックと冷却設備を備えており、それ自体がサーバ室として機能する。このサーバ室ユニットは、ケーシング内にコールドエリアとホットエリアとを区画形成し、サーバラックを通風可能としてコールドエリアとホットエリアの境界部に一列に並べて配列する。このサーバ室ユニットは、さらに、冷却設備を、外気をコールドエリアに給気しホットエリアから外部に排気する構成の排気ファンと、冷気を調製してケーシング内を循環させる構成の空調装置とにより構成する。ユニット型データセンターは、複数台のサーバ室ユニットを建物内において隣接配置して各サーバ室ユニットの全体でサーバ室を構成する。
【発明の概要】
【０００３】
外気を用いた冷房を使用することによりサーバルームの消費電力を削減できる。しかしながら、外気を導入するためにフィルタが必要であり、フィルタの交換も頻繁に行う必要がある。このため、メンテナンス費用が高くなる。また、サーバルーム内の湿度を外界の天候や季節に関わらず適正に保つことも難しい。
【０００４】
したがって、サーバ室などの空調に適したシステムであって、メンテナンス費用が少なく、外気の影響の少ない空調システムが要望されている。
【０００５】
本発明の一態様は、発熱機器が収納される複数のラックが横方向に並んだラック列のホットエリア側をラック列に沿って仕切り、ホットエリアの外側に冷気バッファエリアを形成する室内熱交換システムと、冷気バッファエリアの冷気を、ラック列が上に配置される二重床の床下を介してラック列のコールドエリア側に供給する供給ファンと、配管システムを介して室内熱交換システムとの間で冷媒が循環する室外熱交換システムとを有する空調システムである。
【０００６】
この空調システムにおいては、熱負荷がラックのホットエリア側に集中することを利用し、ラック列のホットエリア側に室内熱交換システムをラック列と並べて配置してホットエリアを仕切り、ホットエリアの外側に冷気バッファエリアを形成するとともに、室内熱交換システムにより、室内のホットエリアに、さらに限られた領域で、ホットスポットとなるエリアを形成する。ホットエリアのホットスポットとなるエリアから室内熱交換システムに導入される室内空気の温度を高く保つことができるので、冷却対象となる室内空気と外気との温度差を確保できる。このため、空調システムの冷却効率を向上し、空調システムの消費電力を低減できる。
【０００７】
また、この空調システムは、ラック列に沿って延びた室内熱交換システムにより冷気バッファエリアを形成し、その冷気バッファエリアの冷気を、床下を介してラック列のコールドエリア側に供給する。したがって、ラック列に収納される発熱機器の出力または稼働状態の相違や、ラック列の周囲の環境の相違により、ラック列に沿った冷房負荷が場所により異なるときに、ラック列に沿った室内熱交換システムの能力を可変にすることにより空調システムの消費電力を低減できる。
【０００８】
この空調システムは自然循環タイプであることが有効である。すなわち、室外熱交換システムは、室内熱交換システムとの間で配管システムを介して冷媒が自然循環する自然循環用室外熱交換システムを含むことが望ましい。自然循環タイプを採用することにより、外気を室内に導入させずに、また、コンプレッサを使わずに室内を冷房できる。このため、消費電力をさらに削減でき、メンテナンスの費用も少なく、外気の影響の少ない空調システムを実現できる。また、室内熱交換システムによりホットエリアを仕切り冷気バッファエリアを形成することにより、冷却対象となるホットスポットの室内空気と外気との温度差を確保できる。このため、外気温が高い状態においても自然循環で室内を冷却することが可能となる。
【０００９】
この空調システムにおいて、室内熱交換システムは、横方向に並んで配置された複数の室内ユニットを含み、室外熱交換システムは複数の室内ユニットのそれぞれと独立した配管システムを介して接続された複数の室外ユニットを含むことが望ましい。ラック毎またはラック列のエリア毎の熱負荷により室内ユニットおよび室外ユニットの冷房負荷が変わるときに、室外ユニットに対応して設けられる外気ファンなどの電力消費を個別に制御でき、空調システムの消費電力をさらに低減できる。また、室内ユニットと室外ユニットとを独立した配管で接続することにより、組み合わされている室内ユニットおよび室外ユニットの条件により冷媒を自然循環させ、自然循環による冷房能力を最大限に発揮できる。複数の室内ユニットは、横方向に並んだ複数のラックのそれぞれに対応して配置されていることが望ましい。
【００１０】
また、供給ファンは、複数の室内ユニットに対応して配置された複数のファンユニットを含むことが望ましい。典型的にはファンユニットはラック単位で配置される。ファンユニットを個別に制御することにより消費電力をさらに削減できる。
【００１１】
この空調システムは、ホットエリア側を、横方向に並んだ複数のラックのそれぞれに対応した位置で仕切り、ホットエリア内のホットエアーの流通を妨げる複数の仕切り部材を含むことが望ましい。仕切り部材の一例は、メンテナンスの障害になりにくい防炎カーテンである。ホットエリアをラック単位で仕切ることにより、横に並んだラック単位の熱負荷に対応した冷房負荷で空調システムを稼働させることができる。このため、空調システムの消費電力を低減しやすい。
【００１２】
この空調システムはさらに、室内ユニットは、上下に配置された複数の室内サブユニットを含み、室外ユニットは複数の室内サブユニットのそれぞれと独立した配管システムを介して接続された複数の室外サブユニットを含むことが望ましい。ラックの上下方向の熱負荷の変動に対応して、室内サブユニットおよび室外サブユニットの冷房負荷を変えられるので、消費電力をさらに削減できる。横方向に並んだラックのそれぞれが縦方向（上下方向）に段積みが可能な場合に、ラックの上下に収納される発熱機器の熱出力の相違に対応できる。さらに、独立した配管システムで接続することによりサブユニット同士の組み合わせで自然循環による冷房を実現できる。
【００１３】
すなわち、この空調システムの室内熱交換システムは、ラック列と並列に、マトリクス状に縦横（上下左右）に配置された複数の室内サブユニットを有し、それら室内サブユニットはそれぞれ独立した配管システムにより室外サブユニットと接続される。したがって、各室内サブユニットおよび室外サブユニットの組み合わせにより、各組合せ（サブユニットのペアー）の条件が整えば冷媒が自然循環し、自然循環による冷却能力が得られる。マトリクス状に配置された室内サブユニットを個々に積極的に制御しなくても（制御してもよいが）、個々の室内サブユニットが除去する熱負荷が高くなれば、自動的（自律的）に冷媒の自然循環が開始され、それにより室外サブユニットに熱を排出することによりラックに収納された発熱機器の排熱を屋外に排出できる。室内サブユニットのマトリクスは、ラック列の縦横（上下左右）の各ラック（段、棚）に対応していてもよい。
【００１４】
また、供給ファンも、ラックの上下の異なる位置に向けて冷気を吹出す複数のファンユニットを含むことが有効である。ラック上下の熱負荷（熱出力）の高い位置に選択的に冷気を供給できる。
【００１５】
室内熱交換システムは、上側が狭く下側が広い冷気バッファエリアを形成するように傾いて配置されていてもよい。ホットエリア側に面する面積を広げることにより冷却効率を向上でき、さらに、冷気バッファエリア内の上下方向の風量バランスを確保しやすい。
【００１６】
本発明の他の態様の１つは、上記の空調システムと、複数のラックが横方向に並んだラック列と、ラック列が上に設置された二重床と、ラック列および空調システムの室内熱交換システムを収納するハウジングとを有するルームユニットである。ラックに収納される発熱機器の典型的なものはサーバである。複数のラックは、サーバが上下に収納されるサーバ用ラックを含んでいてもよい。ルームユニットの典型的なものは、サーバルームユニットである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】サーバルームの配置を示す縦断面図。
【図２】サーバルームの配置を示す横断面図。
【図３】異なるサーバルームの配置を示す縦断面図。
【発明の実施の形態】
【００１８】
図１に、コンテナ式のサーバルームの概略配置を縦方向（垂直方向）の断面図で示し、図２に、水平方向の断面図（横断面図）で示している。このサーバルーム（サーバルームユニット）１０は、全体が横方向（Ｘ方向）に長い直方体状のコンテナタイプであり、サーバルーム１０を囲うハウジング１１と、サーバルーム１０の室内１２の中央に配置されたラック列２０と、ラック列２０が上に設置された二重床１５と、サーバルーム１０の室内１２を冷房するラック空調システム（空調システム）５０とを含む。ラック列２０は、発熱する機器、本例ではサーバ２５をそれぞれ収納する複数のラック（収納棚、置き棚、サーバラック）２１と、ラック２１の上部に設けられたケーブル配線スペース２９とを含む。
【００１９】
複数のラック２１は横方向（水平方向、Ｘ方向）に、サーバルーム１０の長手方向に一列に並び、隣り合うラック２１と接続されている。各々のラック２１は多段構造で、複数のサーバ２５を多段に配置した状態で収納できる。本例のラック２１は、３段構造であり、上下に３つの棚（段）２４を含む。ラック２１に収納された個々のサーバ２５は内部を冷却するファンを備えており、ラック列２０の長手方向と直交する前後方向（Ｙ方向）に吸気および排気する。以下では、サーバ２５の吸気方向をサーバ２５およびラック２１の前側２２、排気方向をサーバ２５およびラック２１の後側２３とする。したがって、ラック２１の前側２２がコールドエリア（コールドアイル）１７であり、後側２３がホットエリア（ホットアイル）１８となる。
【００２０】
空調システム５０は、室内熱交換システム（屋内熱交換器、室内熱交換装置）６０と、室外熱交換システム（屋外熱交換器、室外熱交換装置）７０と、冷風供給ファン８０と、室内熱交換システム６０と室外熱交換システム７０との間で冷媒を循環させる配管システム９０とを含む。室内熱交換システム６０は複数の室内熱交換ユニット（室内ユニット）６１を含み、それらの室内ユニット６１はラック列２０の後側２３のホットエリア１８側をラック列２０に沿って仕切り、ホットエリア１８の外側に冷気バッファエリア１９を形成するように配置されている。
【００２１】
複数の室内ユニット６１は上下および左右に（縦横に）マトリクスをなすように配置され、ラック列２０と平行した壁を形成し、ホットエリア１８と冷気バッファエリア１９とを仕切るパーティションとして機能する。この例では、ラック列２０から後方（後側）２３に、それぞれのラック２１の幅（奥行）と同じ距離程度離れた位置に、多孔性の板材、たとえば、パンチングメタルまたはエキスパンションメタルにより空気が流通する支持枠または支持壁１４が形成されている。複数の室内ユニット６１は支持壁１４に取り付けられ、ホットエリア１８と冷気バッファエリア１９とを仕切るパーティションを形成している。
【００２２】
供給ファン８０は複数のファンユニット８１を含む。それらのファンユニット８１は、冷気バッファエリア１９の冷気２を二重床１５の床下１６を介してラック列２０の前方（前側）２２のコールドエリア１７に供給するように床下１６に配置されている。すなわち、床１５の冷気バッファエリア１９の下側は開口８７になっており、冷気バッファエリア１９の冷気２はダウンフローとなって床下１６に排出される。床１５のコールドエリア１７の側には冷気２をコールドエリア１７に吹き出すためのガラリ８５が設けられており、供給ファン８０により冷気２がコールドエリア１７に供給される。
【００２３】
冷気２を、二重床１５を介して循環させるシステムはいくつかのメリットを含む。まず、二重床１５をダクトとして利用することにより省スペースで経済的な空調システム５０を提供できる。冷気２に結露が発生しても二重床１５の内部で蒸発させることができ、また、結露が天井などから漏れ出してサーバに影響を与えることも防止できる。さらに、このシステム５０においては、ホットエリア１８の外側に形成される冷気バッファエリア１９とコールドエリア１７とを最短で接続することができるとともに、二重床１５を冷気２のバッファ領域として利用できる。このため、局所的に排気温度が上昇して、室内熱交換システム６０の熱負荷が局所的に変動するようなことがあっても冷気２の温度変動を抑制できる。
【００２４】
室外熱交換システム７０は、複数の室外熱交換ユニット（室外ユニット）７１を含み、それら複数の室外ユニット７１はハウジング１１の外側に配置されている。
【００２５】
複数の室内ユニット６１は、それぞれ、横方向（Ｘ方向、水平方向）には、それぞれのラック２１の後方２３に対向するように配置され、縦方向（Ｚ方向、垂直方向）には４段に配置されている。それぞれの室内ユニット６１は、複数のチューブが上下に延びるように配置された伝熱面６２と、複数のチューブの上端と繋がった上部ヘッダー６３と、複数のチューブの下端と繋がった下部ヘッダー６４とを含む。
【００２６】
複数の室外ユニット７１は、ハウジング１１の側壁の外側の適当な高さの位置に外気５が通過するようなスペースを開けて段積みされている。それぞれの室外ユニット７１は、複数のチューブが上下に延びるように配置された伝熱面７２と、複数のチューブの上端と繋がった上部ヘッダー７３と、複数のチューブの下端と繋がった下部ヘッダー７４と、伝熱面７２に外気５を供給する外気ファン７５とを含む。
【００２７】
配管システム９０は、それぞれの室外ユニット７１の下部ヘッダー７４とそれぞれの室内ユニット６１の下部ヘッダー６４とを連通する液冷媒管９１と、それぞれの室内ユニット６１の上部ヘッダー６３とそれぞれの室外ユニット７１の上部ヘッダー７３とを連通するガス冷媒管９２とを含む。複数の室内ユニット６１のそれぞれは、それぞれの室内ユニット６１に一対一で対応する１または複数の室外ユニット７１と、独立した配管システム９０で接続され、独立した配管システム９０で連絡された室内ユニット６１および室外ユニット７１は一対となって動作する。
【００２８】
それぞれの室外ユニット７１は、配管９１および９２で接続された、対となる室内ユニット６１よりも高い位置に配置されている。このため、室外ユニット７１で外気５と熱交換して液化された冷媒は、液冷媒管９１を介して重力および器内圧差で室内ユニット６１に供給される。室内ユニット６１において室内熱負荷により気化したガス冷媒は、ガス冷媒管９２を介して比重差で室外ユニット７１に供給され、外気５により液化される。
【００２９】
したがって、このラック空調システム５０においては、冷媒が、独立した配管システム９０で接続されて一対となった室内ユニット６１および室外ユニット７１を自然循環する。このため、コンプレッサは不要であり、コンプレッサを稼働するために必要な電力を省くことができる。また、室外ユニット７１の熱負荷（放熱負荷）が小さい場合や、風速が十分である場合は外気ファン７５を減速または停止することにより、外気ファン７５を稼働するために必要な電力も省くことができる。したがって、室内１２を、低消費電力で、外気の条件によっては実質的に電力を消費せずに、さらに、外気を導入せずに、冷媒を介して間接的に冷房できる。
【００３０】
室内ユニット６１により冷却された空気（冷気）２は、室内ユニット６１により仕切られた冷気バッファエリア１９を降下して床下の空間１６を通り、供給ファン８０によりラック列２０およびサーバ２５の前方２２のコールドエリア（コールドアイル）１７に放出される。供給ファン８０は、ラック２１に、上下に段積みされたサーバ２５のそれぞれに冷気２を供給するように設置位置および／または吹出し方向（上下および左右）が調整された複数のファンユニット８１を含む。コールドエリア１７に吹出された冷気２は、サーバ２５に内蔵されたファンにより吸引され、サーバ２５の内部の熱を吸収し、温風（熱風）の排気１としてラック列２０の後方２３のホットエリア（ホットアイル）１８に放出される。ホットエリア１８の高温の排気１は、ラック列２０の後方２３にパーティション状に配置された室内ユニット６１により冷却され、冷風２として冷気バッファエリア（バッファアイル）１９に放出される。
【００３１】
空調システム５０は、室内１２の空気を循環させることによりラック列２０に収納されたサーバ２５を冷却する。したがって、外気の導入は不要であり、外気導入のために必要なフィルタを省略できる。また、外気導入が不要なので、天候や季節などによる湿度の調整も不要となる。さらに、空調システム５０は冷媒の自然循環で動作する。このため、室内１２の冷却対象の空気温度より外気温度が低ければ、低消費電力で、また、条件によっては電力を消費しない状態で、サーバルーム１０の内部を冷房できる。
【００３２】
また、空調システム５０では、複数の室内ユニット６１をホットエリア１８にラック列２０とほぼ平行になるように並べてパーティションを作り、ラック列２０と室内ユニット６１との間にホットスポットを強制的に作る。このような構成により、室内１２の他の部分にサーバ２５の排気１が分散して室内１２の温度が全体的に高温になることを抑制でき、室内ユニット６１の冷却対象となる排気１の温度をサーバ２５から排出された温度に近い温度、すなわち、高温に保持できる。このため、室内ユニット６１の冷却対象となる空気（排気）１の温度を高くでき、外気５との温度差を確保でき、夏場などの外気５が高温になる条件でも自然循環型の空調システム５０により室内１２を冷房できる。たとえば、ラック２１に収納される発熱機器の耐熱温度が４０℃程度であれば、外気温が３５℃程度までは消費電力の小さい自然循環型の空調システム５０により室内１２の熱負荷を除去でき、室内１２の温度を所定の条件に保つことができる。
【００３３】
近年、４０℃環境対応のサーバ２５が市販されており、このような耐熱条件の高いサーバ２５を収納するサーバルーム１０であれば夏場であっても自然循環方式の空調システム５０のみにより室内１２の温度を所定の条件内に維持できる。夏場に外気温が３５℃を超えるような地域においては、コンプレッサを用いた空調システムを補助システムとして設けておいてもよい。
【００３４】
図２に示すように、空調システム５０は、さらに、ラック２１の単位でホットエリア１８を仕切る防炎カーテン５５を含む。防炎カーテン５５は、ホットエリア１８の上から下まで延び、ホットエリア１８を複数のラック２１のそれぞれに対応した位置でホットエアーの流通を妨げる仕切り部材として機能する。したがって、あるラック（第１のラック）２１に搭載されたサーバ２５であって、負荷の高いサーバ２５からホットエリア１８に排出された高温の排気１が他のラック２１のホットエリア１８に拡散することを防炎カーテン５５により抑制できる。
【００３５】
このため、防炎カーテン５５により、負荷の高いサーバ２５の後方２３にホットスポットを作ることができ、そのホットスポットのホットエリア１８に接する室内ユニット６１で熱交換される室内空気の温度を高く維持できる。したがって、部分的に室内温度と外気温との差を確保でき、独立した配管システム９０で接続された一対の室内ユニット６１および室外ユニット７１は、その室内ユニット６１が面している部分的な室内の条件で冷媒を自然循環させる。このため、分散された複数の室内ユニット６１および室外ユニット７１のペアーを含む自然循環タイプの空調システム５０により、サーバ２５の排気１の熱負荷を効率よく外気５に放出でき、室内１２の温度を所定の条件に維持できる。
【００３６】
また、負荷の高いサーバ２５のホットエリア１８に接する室内ユニット６１の熱負荷が集中的に高くなり、周囲の室内ユニット６１の熱負荷（冷却負荷）が連動して高くなることを抑制できる。このため、室内ユニット６１に対応した室外ユニット７１の熱負荷（放熱負荷）も集中的に高くなり、熱負荷の高い室外ユニット７１の外気ファン７５のみを駆動させ、他の熱負荷の低い室外ユニット７１の外気ファン７５を減速したり停止できる。したがって、外気ファン７５も熱負荷により個別にオンオフ制御できるので、外気ファン７５の電力消費も低減できる。
【００３７】
ホットエリア１８を仕切る仕切り部材は防炎カーテン５５に限定されない。しかしながら、サーバ２５の後方２３のホットエリア１８は、サーバ２５の入れ替え、ケーブルの接続などのメンテナンスに必要な空間であるため、比較的自由にアクセスできることが望ましい。防炎カーテン５５は、アクセスが可能で、排気１の流通を阻害でき、さらに、万一のときの延焼も抑制できるので、ホットエリア１８のホットエアーの流通を阻害する仕切り部材として好適である。
【００３８】
このラック空調システム５０においては、室内ユニット６１が上下方向にも分割して配置されている。したがって、ラック２１に段積みされたサーバ２５のうち、負荷の高いサーバ２５の排気１を処理（冷却）する位置（高さ）の室内ユニット６１の熱負荷を高くし、他の段に配置されたサーバ２５の排気１を処理する位置（高さ）の室内ユニット６１の熱負荷が連動して高くなることを抑制できる。このため、ホットエリア１８の高さ（上下、Ｚ方向）においても、熱負荷の高い室内ユニット６１に対応した室外ユニット７１の外気ファン７５のみを駆動させ、他の熱負荷の低い室外ユニット７１の外気ファン７５を停止できる。したがって、外気ファン７５も熱負荷により個別にオンオフ制御できるので、外気ファン７５の電力消費も低減できる。
【００３９】
図３に、コンテナ式のサーバルームの異なる例を示している。このサーバルーム１０もハウジング１１と、サーバルーム１０の室内１２の中央に設置されたラック列２０と、ラック列２０を支持する二重床１５と、サーバルーム１０の室内１２を冷房する空調システム５０とを含む。この空調システム５０は、ハウジング１１の天井に配置された室外ユニット７１を含む室外熱交換システム７０を含む。また、室内熱交換システム６０の複数の室内ユニット６１は、上側１９ａが狭く下側１９ｂが広い冷気バッファエリア１９を形成するように傾いたパーティションを形成している。したがって、各室内ユニット６１も傾いて配置されている。空調システム５０の他の構成については図１に示したシステム５０と共通する。
【００４０】
室内ユニット６１を鉛直方向に対して冷気バッファエリア１９の下側１９ｂが広くなるように傾けて配置することにより、冷気バッファエリア１９内において冷気２が通過する断面積が下側１９ｂに向けて徐々に増加する。室内ユニット６１は上下に多段に配置されているので、室内ユニット６１を通過した冷気２は下側１９ｂに行くほど風量が増加する。このサーバルーム１０においては、冷気バッファエリア１９の下側１９ｂが広くなるので、冷気２はバッファエリア１９の下側１９ｂでもスムーズに流れ、圧力損失が減り、下側の室内ユニット６１であっても、室内ユニット６１を通過する風量を確保しやすい。
【００４１】
さらに、室内ユニット６１はホットエリア１８に対して斜めに配置されるので、室内ユニット６１がホットエリア１８に接触する面積が増加する。また、個々の室内ユニット６１においても、冷風２の下側が広くなるように傾斜しているので、冷風２が下側にスムーズに排出される。したがって、それぞれの室内ユニット６１の冷却能力を向上できる。
【００４２】
このように、この空調システム５０が設置されたサーバルーム１０においては、ホットエリア１８に室内ユニット６１をラック列２０と並列に配置してホットエリア１８を仕切り、ホットエリア１８に排出された高温の排気１の拡散を抑制することにより室内ユニット６１で熱交換する排気１の温度を高く保つことができる。このため、この空調システム５０においては、室内ユニット６１で熱交換する室内空気（排気）１の温度と外気５との温度差を確保できる。このため、冬場あるいは夜間などの外気温が低下する期間あるいは時間帯はもちろん、夏季や昼間の外気温が高い期間あるいは時間帯であっても、条件が整えば自然循環方式の、低消費電力または電力消費がない状態で、空調システムを用いてサーバ２５の熱負荷を除去できる。
【００４３】
また、この空調システム５０においては、それぞれのサーバ２５の排気１をラック２１の単位で配置された室内ユニット６１により冷却できる。さらに、室内ユニット６１をマトリクス状に配置した空調システム５０においては、左右だけではなく、上下の段単位で配置された室内ユニット６１により冷却する。さらに、室内ユニット６１と室外ユニット７１とがペアーとなり、それぞれのペアーの単位で冷媒を自然循環できる。したがって、マトリクス状に配置された室内ユニット６１の単位で自然循環方式の低消費電力の冷房を実現できる。また、熱負荷の低い室内ユニット６１に接続された室外ユニット７１の電力消費を抑えることができ、空調システム５０の全体としての電力消費を低減できる。
【００４４】
さらに、この空調システム５０は、個々のサーバ２５の排気１を室内ユニット６１で冷却して共通の冷気バッファエリア１９に放出し、再循環させる。したがって、個々のサーバ２５の負荷変動を、対応する室内ユニット６１により吸収できるので、コールドエリア１７の温度を一定に保持でき、他のサーバ２５の能力に影響を与えることを抑制できる。
【００４５】
なお、上記では発熱機器としてサーバ２５を例に説明しているが、ラック２１に搭載される機器はサーバ２５に限らず、大規模太陽光発電所で使用されるパワーコンディショナ（ＰＣＳ）や、携帯電話の基地局に配置される通信・交換用機器などであってもよい。また、上記では独立して設置できるコンテナタイプのサーバルーム（サーバルームユニット）１０を例に説明しているが、コンテナタイプに限定されず、データセンター内のサーバルームであってもよく、配置されるラック列は１列に限定されず２列以上であってもよい。
【００４６】
また、上記の例では上下に複数の室内ユニット６１を配置し、それぞれの室内ユニット６１に対応して室外ユニット７１を配置しているが、ラック毎に１つの室内ユニット６１を配置してもよく、複数のラックを共通の室内ユニット６１で冷却してもよい。また、室外ユニット７１の配置も上記に限定されず、複数の室内ユニット６１を熱負荷あるいはサーバ２５の稼働予想などに基づいて複数のグループに分けて、それらの室内ユニット６１のグループに共通に接続された室外ユニット７１を設けることも可能である。複数の室内ユニット６１が一括して動作する空調システムも本発明に含まれるが、複数の室内ユニット６１を個々に、適当な領域に分割して自然循環方式による冷房が可能なように設計することが望ましい。
【００４７】
また、外気ファン７５は、個々の室外ユニット７１に対応して設けてもよく、複数の室外ユニット７１を適当なグループに分割し、それぞれのグループに対応して設けてもよい。さらに、個々の室内ユニット６１あるいは室内ユニット６１をグループ分けして、それらを通過する流量を制御する室内ファンを設けることも可能である。
【００４８】
さらに、上記の空調システムは、室内の発熱を室外に放出させる手段として、最も省エネ性が高いと考えられる自然循環式のサーモサイフォン式のシステム（冷却装置）を採用している。本発明の冷房システムは、自然循環式に限定されない。放熱方式としてはサーモサイフォンに限らず、冷水、ブラインを使用した液循環式（ポンプ式）システムや、コンプレッサを用いた冷凍サイクルシステムを使用することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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