(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、
前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、
前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、を備え、
前記吹出口ユニットは、前記コールドアイルの上側または下側に配設されており、該吹出口ユニットと前記ラックとの間に挿置された、前記コールドアイルと前記ホットアイルとを隔離する遮蔽板よりもホットアイル側に設けられた、該吹出口ユニットの側面にある前記吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記コールドアイルへ向けて吹き出す、
情報処理機器室の空調システム。
【請求項２】
情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、
前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、
前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、を備え、
前記吹出口ユニットは、前記ラックの吸気面を覆うように配設されており、前記空調装置から前記コールドアイルを経由して送られる冷気が通過する前記給気口と、前記ラックの上側あるいは下側の少なくとも何れかに設けられた通気路を経由して前記ホットアイルと連通する前記吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記情報処理機器へ送る、
情報処理機器室の空調システム。
【請求項３】
情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、
前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、
前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、
前記情報処理機器に流入する空気の温度と流出した空気の温度との温度差が小さくなると前記空調装置の風量を減らし、該温度差が大きくなると該空調装置の風量を増やす制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記情報処理機器に流入する空気の温度が、該情報処理機器を保護する観点から決定される上限の設定温度になると、前記温度差に関わらず前記空調装置の風量を増やす、
情報処理機器室の空調システム。
【請求項４】
前記吹出口ユニットは、前記給気口を通過した冷気を増速する整流板を有し、該整流板によって増速した冷気で前記吸込口から前記ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る、
請求項１から３の何れか一項に記載の情報処理機器室の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理機器室の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理技術の発展に伴い、情報処理機器の発熱量は増大の一途を辿っている。これに伴い、情報処理機器を冷却する空調システムの処理量も増大しており、情報処理機器を効率的に冷却できる空調技術の開発が行われている。情報処理機器を効率的に冷却するには、ホットアイルからコールドアイルへの気流の回り込みを防ぐことが空調効率の向上に有効であることが知られており（例えば、非特許文献１，２）、このような気流の回り込みを防いでコールドアイルからホットアイルへの流通のみを許容する空調システム等が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
なお、特許文献２には、各風量調整ダンパの開度を調整して各局部域の温度を適切に制御する空調装置が開示されている。また、特許文献３には、吹出口周りの空気を確実に誘引して結露を防止する吹出口装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８３５６１５号公報
【特許文献２】特開平５−２０３１９３号公報
【特許文献３】特許第３８７２００９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「空気調和衛生工学便覧」、第１４版、第３巻、第３６３頁
【非特許文献２】福田次郎、「データセンターの概況と今後の方向性」、空気調和・衛生工学、第８４巻、第５号、第３７１頁〜第３７５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多数の情報処理機器を収容したデータセンタ等の大規模な情報処理施設では、空調システムで消費される動力が情報処理機器で消費される電力に次いで大きな割合を占めており、空調動力の低減は情報処理施設全体の消費エネルギーの削減につながる。特に、空調動力のうち空気の搬送に要する動力が占める割合は大きく、サーバラックへの給気は必要十分な風量にまで削減することが求められる。
【０００７】
しかし、サーバラックへの給気風量が不足すると、サーバラックから排出される暖かい排気がサーバラックの吸込み面側に回り込んで情報処理機器が局部的に高温になり、稼働に支障をきたす虞がある。そこで、多くの情報処理施設では、このような暖気の回り込みが生じないようにするため、給気風量を多めにし、且つ、給気温度を低めにして運用している。
【０００８】
ところが、給気風量が過多の場合、空気の搬送動力に無駄が生ずる。また、給気風量が過多の場合、空気を冷却するコイルに戻る空気の温度が低下することになるため、冷凍機類が低圧カットやそれに近い低負荷で低効率の運転領域において作動することになる。冷却コイルに戻る温度が低下することによる冷凍機類の効率の低下は、情報処理機器の発熱量が設計仕様よりも少ない場合や、一定風量で排気する情報処理機器が多い場合にも生ずる。
【０００９】
そこで、冷却コイルに戻る空気の温度が低いような場合には、サーバラックの排気が通過するホットアイルの空気の一部を、サーバラックを冷却する空気が通過するコールドアイルへ戻すことが、サーバラックへの給気を必要十分な風量とし、空調ファンや冷凍機で消費される空調動力を抑制することにつながる。しかし、これを実現するには、ホットアイルからコールドアイルへの空気の搬送動力を小さくし、且つ、コールドアイルへ吹き出す空気の温度を概ね均一とする必要がある。搬送動力が大きいと省エネルギー効果が小さくなり、温度が均一でないとサーバラックが局部的に過熱する虞があるためである。
【００１０】
また、情報処理機器には、吸込み風量が内部温度によらず一定のものや、内部温度に応じて変動するものがあるため、ホットアイルとコールドアイルとの間の空調バランスは一意でない。そこで、コールドアイルへ過剰な給気がなされた際には、コールドアイルの圧力上昇を防ぐべく、コールドアイルからホットアイルへの冷気の流出が速やかに行なわれるように、流出経路の通気抵抗を小さくする必要がある。
【００１１】
本願は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、サーバラックへ必要十分な風量の空気を供給しつつ、空調動力を抑制可能な情報処理機器室の空調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、空調装置から送られる冷気を情報処理機器へ送る吹出口ユニットがホットアイルの空気を誘引する。給気による誘引、及びホットアイルとコールドアイルとの差圧により、情報処理機器へホットアイルの空気が流れる。
【００１３】
詳細には、情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、を備える。
【００１４】
空調システムにおいて消費される空調動力は、大まかに、空気を搬送するための動力と、空気を調温するための動力とに大別される。ここで、空気を搬送するための動力は、主に空調ファンの回転数等によって決定されるものであり、これを節減するには、冷却対象である情報処理機器に必要最小限の冷気が行き渡る程度に空気を搬送すればよい。また、空気を調温するための動力は、主に冷凍機類の動力によって決定されるものであり、これを節減するには、冷却対象である情報処理機器の冷却に必要な必要最小量の冷熱を最も動作効率の高い運転領域で生成すればよい。
【００１５】
すなわち、これらの要素によってエネルギー効率が大きく左右される空調システムにおいては、情報処理機器に流入する空気の温度や風量、及び情報処理機器から流出する空気の温度が最適化されていることが肝要である。この点、情報処理機器で発生する熱量は、処理するデータ量などによって左右されるため、情報処理機器に流入する空気の温度や風量、及び情報処理機器から流出する空気の温度の最適値は一意に定まるものではない。
【００１６】
そこで、本空調システムにおいては、吹出口ユニットが空調装置の冷気でホットアイルの空気を誘引するようにしている。このように構成されていれば、空調装置の風量を減らせばホットアイルの空気が空調装置の冷気によって誘引され、低負荷状態にある情報処理機器から排気される空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになる。また、コールドアイルの圧力がホットアイルの圧力よりも低い場合に生ずる両アイル間の差圧に
より、吸込口を通過するホットアイルの空気の通過量が増し、ホットアイルの空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになる。よって、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。また、空調装置の風量を減らすと、空調装置に戻る空気の温度が高くなるので、調温を行なう機器類の動作点を高効率の運転領域に保つことができ、空調システム全体の省エネルギーを図ることができる。
【００１７】
また、前記ホットアイルと前記コールドアイルとは区画されており、前記吹出口ユニットは、前記コールドアイルが前記ホットアイルよりも負圧になることで前記吸込口から流出する該ホットアイルの空気を誘引し、温度のばらつきが所定の許容範囲内となった混合気を前記情報処理機器へ送るものであってもよい。コールドアイルがホットアイルよりも負圧になると吸込口を通過するホットアイルの空気の通過量が増し、ホットアイルの空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになる。よって、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。なお、ここで所定の許容範囲内とは、情報処理機器へ送られる空気の温度分布のばらつきの許容範囲であり、例えば、情報処理機器の動作が補償できる温度範囲に設定される。
【００１８】
また、前記吹出口ユニットは、前記コールドアイルの上側または下側に配設されており、該吹出口ユニットと前記ラックとの間に挿置された、前記コールドアイルと前記ホットアイルとを隔離する遮蔽板よりもホットアイル側に設けられた、該吹出口ユニットの側面にある前記吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記コールドアイルへ向けて吹き出すものであってもよいし、或いは、前記ラックの吸気面を覆うように配設されており、前記空調装置から前記コールドアイルを経由して送られる冷気が通過する前記給気口と、前記ラックの上側あるいは下側の少なくとも何れかに設けられた通気路を経由して前記ホットアイルと連通する前記吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記情報処理機器へ送るものであってもよい。吹出口ユニットがこのように構成されていれば、空調装置からの空気を効果的に情報処理機器へ流すことができる。
【００１９】
なお、上記情報処理機器室の空調システムは、前記情報処理機器に流入する空気の温度と流出した空気の温度との温度差が小さくなると前記空調装置の風量を減らし、該温度差が大きくなると該空調装置の風量を増やす制御ユニットを更に備えるものであってもよい。
【００２０】
本空調システムにおいては、情報処理機器に流入する空気の温度と流出した空気の温度との温度差が小さければ、風量が過大であると判断して空調装置の風量を減らす。また、温度差が大きければ、風量が過小であると判断して空調装置の風量を増やす。これにより、空気の搬送動力や調温動力はある程度低減される。
【００２１】
ところで、空調装置から送られる空気を普通の開口から吹き出させる場合、このような温度差に基づく空調装置の風量制御のみでは、風量の増減量に応じた相応の結果しか得られない。すなわち、温度差が小さくて風量が過大であると判定される場合に、単に空調装置の風量を減らしただけでは、空気の搬送に要する動力や空気を調温するための動力はある程度低減できるものの、最高効率点がある程度高負荷の運転領域に設定されているような冷凍機器類の場合、低効率の運転領域において動作させ続けることは効率的でない。
【００２２】
この点、本空調システムにおいては、吹出口ユニットが空調装置の冷気でホットアイルの空気を誘引するようにしているため、制御ユニットが実行する風量制御による省エネルギー効果が更に高まる。すなわち、吹出口がこのように構成されていれば、空調装置の風
量が少ない場合には、ホットアイルの空気が空調装置の冷気によって誘引され、低負荷状態にある情報処理機器から排気される空気が情報処理機器の冷却のために再循環される。この結果、調温を行なう機器類の動作点を高効率の運転領域に保つことができる。
【００２３】
また、空調装置の風量が多い場合には、コールドアイルとホットアイルとの圧力バランスや吹出口ユニットにおける誘引効率の低下に起因して、空調装置から送られる冷気の風量に対するホットアイルの空気の誘引量が相対的に減少することになる。このため、情報処理機器から排気される暖気が再循環する量が減少し、その結果、空調装置の風量を大幅に増やさなくても、調温を行なう機器類の動作点を高効率の運転領域に保つことができる。すなわち、吹出口ユニットは、情報処理機器が低負荷の状態においては、情報処理機器に流入する空気の温度分布の均一性を保ちつつ、ホットアイルからコールドアイルへ再循環する空気の風量を増やし、情報処理機器が高負荷の状態においては、再循環する空気の風量を減らすという作用を奏する。よって、制御ユニットが実行する空調装置の風量の増減量を小さくしても、情報処理機器に流入する空気の温度と流出する空気の温度との温度差を適切にコントロールできる。この結果、システム全体の空調容量を削減でき、サーバラックへ必要十分な風量の空気を供給しつつ、空調動力を効果的に抑制可能となる。
【００２４】
また、前記制御ユニットは、前記情報処理機器に流入する空気の温度が、該情報処理機器を保護する観点から決定される上限の設定温度になると、前記温度差に関わらず前記空調装置の風量を増やすものであってもよい。制御ユニットがこのような制御を行えば、空調装置から送られる冷気の風量が過剰に抑制されることがないため、情報処理機器の動作可能な温度領域を逸脱してしまうことがない。
【００２５】
また、前記吹出口ユニットは、前記給気口を通過した冷気を増速する整流板を有し、該整流板によって増速した冷気で前記吸込口から前記ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送るものであってもよい。整流板によって増速された冷気が通過することにより、ホットアイルの空気が吸込口から効果的誘引される。この結果、ホットアイルの空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになるので、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
サーバラックへ必要十分な風量の空気を供給しつつ、空調動力を抑制可能な情報処理機器室の空調システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】実施形態に係る空調システムを配置したデータセンタの構成図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る空調システムを配置したデータセンタの構成図である（変形例）。
【図２Ａ】吹出口ユニットの配置例（延在配置）。
【図２Ｂ】吹出口ユニットの配置例（分散配置）。
【図３】吹出口ユニットの配置例（分散配置）。
【図４】制御ユニットが実行する制御フロー図である。
【図５】冷凍機の運転効率と負荷との関係を示したグラフである。
【図６】空調装置の風量に対するホットアイルから誘引される空気の量の割合と、空調装置の風量との相関を示したグラフである。
【図７】第一の変形例に係る吹出口ユニットの構成図である。
【図８】第二の変形例に係る吹出口ユニットの構成図である。
【図９】第三の変形例に係る吹出口ユニットの構成図である。
【図１０】第四の変形例に係る吹出口ユニットの構成図である。
【図１１Ａ】第五の変形例に係る吹出口ユニットを適用した空調システムの構成図である。
【図１１Ｂ】第五の変形例に係る吹出口ユニットの拡大図である。
【図１２】第五の変形例に係る吹出口ユニットの正面図である（円形）。
【図１３】第五の変形例に係る吹出口ユニットの構造図である。
【図１４】第五の変形例に係る吹出口ユニットの正面図である（長方形）。
【図１５】実施形態に係る空調システムが適用されるサーバールームの第一の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１Ａは、実施形態に係る空調システム１を設置したデータセンタ２の構成図である。データセンタ２には、図１Ａに示すように、各種の演算処理やデータベースの管理を行なうサーバや通信機等の情報処理機器が収容されたラック３がサーバールーム４内に多数並び、ラック列５を形成している。また、サーバールーム４には、各ラック３へ供給する冷気を生成する空調装置６が併設されている。
【００２９】
各ラック３には、情報処理機器を冷却する冷却ファン２４が設けられており、ラックの正面が吸気面となり、背面が排気面となるように構成されている。各ラック３の中の情報処理機器の冷却ファン２４は、ラック内に収容されている情報処理機器の負荷状態や吸込み温度に応じて時々刻々と変化するように回転数が制御されるものであってもよいし、一定の回転数で動くものであってもよい。なお、情報処理機器が据え付けられていない等の理由により、ラック３内や隣接するラック３との間に隙間があるような場合は、暖気の回り込みを防ぐようなパネル等で隙間を防ぐことが好ましい。
【００３０】
データセンタ２は、各ラック３へ冷気が効率的に供給されるよう、一つのラック列５を構成する各ラック３の吸気面と排気面の向きが揃えられている。なお、本願発明は、図１Ａに示すように、ラック列５のコールドアイルＣをまたいだ反対側は自由空間としてあっても成立する。しかし、例えば、後述する図１５のように同様のラック列５を対向させる態様、或いは、図１Ｂに示すようにラック列５の吸気面に対向するように配置したパネル２６と後述する仕切板１６とによりコールドアイルＣをホットアイルＨから分離（隔離）する態様を採ると、冷気を効率的に利用できる。各ラック３がこのように設置されていることにより、ラック３の吸気面側には冷気が流れるコールドアイルＣが形成され、ラック３の排気面側にはラック３から排出される暖気が流れるホットアイルＨが形成される。  
【００３１】
空調装置６は、冷却コイル７と電動ファン８とを内蔵し、冷凍機２３から流れる冷水、ブライン、或いは冷媒が冷却コイル７を通過することで、サーバールーム４の空気を冷やす。空調装置６は、サーバールーム４の天井付近に設けられた吸気グリル９からホットアイルＨの空気を吸引して冷却し、コールドアイルＣの上部へ配設された吹出口ユニット１０を介してコールドアイルＣへ給気する。なお、空調装置６は、冷却コイル７と電動ファン８がそれぞれ別のケーシングに納まり、両者がダクトで接続されたものであってもよい。この場合、電動ファン８は、例えば、冷却コイル７よりも上流側のダクトの途中に設けられていても良いし、或いは給気口１１の直前に設けられていても良い。また、空調装置６は、サーバールーム４内に設置されていてもよい。
【００３２】
吹出口ユニット１０は、ここでは、ダクトあるいはチャンバーに設けられた給気口１１と、給気口１１から吹き出た冷気の流路をノズル状に狭めて増速させる整流板１２と、整流板１２の開口部を通過した冷気によってホットアイルＨの空気を誘引して混合させる混合室１３を形成する遮蔽板１４とを有している。整流板１２と遮蔽板１４は暖気が塊の状態でコールドアイルＣに入ることを抑止する。遮蔽板１４には、吹出口２１が形成されている。整流板１２と遮蔽板１４との間には、ホットアイルＨと連通する吸込口１５が形成
されており、整流板１２によって増速されて動圧の高まった冷気が混合室１３を通過することで、ホットアイルＨの空気が吸込口１５から誘引され、混合室１３で混合される。このように誘引して混合されたホットアイルＨの空気と空調装置６からの冷気との混合気は、例えば、ホットアイルＨの空気をコールドアイルＣへ向けて空調ファンで送り込むような場合に比べて、温度分布が概ね均一になるため、ラック３の局部的な過熱を招く虞が無い。なお、サーバールーム４の床が二重構造になっており、或いはラック３が架台の上などに据え付けられて下駄を履いたような状態になっていることにより、ラック３の下側をホットアイルＨの空気が流通可能な構成になっている場合、吹出口ユニット１０をコールドアイルＣの下側に設置して混合気を上側へ向けて吹き出すようにしてもよい。サーバールーム４の床を二重構造とする場合、コールドアイルＣおよびホットアイルＨの床面はグレーチングなどの通気性の部材で構成する。
【００３３】
なお、吹出口ユニット１０は、図２Ａに示すように、コールドアイルＣを形成する通路の長手方向に沿って延在していてもよいし、図２Ｂや図３に示すように、コールドアイルＣを形成する通路の長手方向に沿って複数基が分散配置されていてもよい。吹出口ユニット１０には、ラック列５に沿ってその長さを同じくして配設された、吹出口ユニット１０の上面に設けた空気の取入口へ空調装置６からの冷気を導くダクトやチャンバー類が併設されている。
【００３４】
また、図１Ａに示すように、吹出口ユニット１０とラック３の上端部分との間には、ラック３の排気面から排出される暖気が吸気面へ直接的に回り込むのを防ぐための仕切板１６が設けられている。この仕切板１６により、吹出口ユニット１０を介さないホットアイルＨからコールドアイルＣへの暖気の回り込みが防止され、ラック３の局部的な過熱が防止される。
【００３５】
空調装置６の電動ファン８は、インバータのスイッチング周波数を調整することにより、回転数を変更可能である。電動ファン８の回転数は、制御ユニット１７によって調整される。ラック３に収容されている情報処理機器の発熱量が一定と仮定した場合、電動ファン８の回転数が増加すると、ラック３を通過する空気の流速が早くなり、コールドアイルＣとホットアイルＨとの間の温度差が小さくなる。また、電動ファン８の回転数が減少すると、ラック３を通過する空気の流速が遅くなり、コールドアイルＣとホットアイルＨとの間の温度差が大きくなる。そこで、制御ユニット１７は、空調装置６を以下のように制御する。
【００３６】
制御ユニット１７が実行する制御フローを図４に示す。制御ユニット１７は、コールドアイルＣに設けた温度センサＴＩｘと、ホットアイルＨに設けた温度センサＴＯｘで、コールドアイルＣの温度ＴＩとホットアイルＨの温度ＴＯを監視している。制御ユニット１７は、コールドアイルＣの温度ＴＩが設定値ＴＩｓｅｔ未満であれば（Ｓ１０１）、コールドアイルＣとホットアイルＨとの温度差を確認する（Ｓ１０２）。そして、制御ユニット１７は、温度差ΔＴが設定値ΔＴｓｅｔ未満であれば、インバータのスイッチング周波数を下げて空調装置６の風量を減らす（Ｓ１０３）。一方、制御ユニット１７は、コールドアイルＣの温度ＴＩが設定値ＴＩｓｅｔ以上か、温度差ΔＴが設定値ΔＴｓｅｔ以上であれば、インバータのスイッチング周波数を上げて空調装置６の風量を増やす（Ｓ１０４）。制御ユニット１７は、これら一連の処理を繰り返すことにより、電動ファン８の消費電力を抑制し、且つ、冷凍機２３の運転効率を上げる。
【００３７】
例えば、設定値ＴＩｓｅｔが３５℃で、定格運転時の温度ＴＩが２５℃で温度ＴＯが４０℃となるように空調システムが設計されていたとする。ここで、情報処理機器の熱負荷が３分の１程度に減少すると、温度差ΔＴは１５℃から５℃程度になり、温度ＴＯが３０℃になる。しかし、制御ユニット１７が上記制御フローを実行することで、空調装置１７
の風量が３分の１程度にまで減少し、温度ＴＩが３５℃で温度ＴＯが４０℃となるように運転状態が調整される。
【００３８】
なお、設定値ＴＩｓｅｔは、ラック３に収容されている情報処理機器が許容できる冷却空気の上限温度であり、情報処理機器を保護する観点で適宜決定した値である。また、設定値ΔＴｓｅｔは、ラック３に収容されている情報処理機器が許容できる給気と排気との温度差の上限であり、冷凍機２３の運転効率を高める観点で決定した値である。冷凍機２３の運転効率は、一般的に、図５のグラフで示されるような特性を有しているため、運転効率の高い動作領域に保たれるように、電動ファン８の風量を下げて冷凍機２３に流入する冷媒（冷水あるいはブライン）の温度を上げる必要がある。
【００３９】
ここで、吹出口ユニット１０では、ホットアイルＨの空気が空調装置６から送られる冷気と混合するようになっているため、電動ファン８の回転数が増減することにより、次のような現象が生ずる。図６は、吹出口ユニット１０において、ラック３に内蔵されているファンの回転数が一定とした場合の、空調装置６の風量に対するホットアイルＨから誘引される空気の量の割合（比率）と、空調装置６の風量との相関関係を示したグラフである。
【００４０】
空調装置６の風量が小さいとホットアイルＨの空気が効果的に誘引されるので、空調装置６の風量に対する誘引量の割合は高い（図６の点Ａ付近）。しかし、空調装置６の風量が増えてくると、誘引される空気の量は増えるものの誘引効率は低下し、空調装置６の風量に対する誘引量の割合が低下する（図６の点Ｂ付近）。空調装置６の風量が更に増えると、混合室１３においてホットアイルＨの空気が合流できるだけの流路的な余裕が無くなり、また、コールドアイルＣとホットアイルＨとの圧力バランスの変化も相まって、吹出口ユニット１０においてホットアイルＨから誘引される空気の流れが止まる（図６の点Ｃ付近）。そして、コールドアイルＣとホットアイルＨとの圧力バランスが、整流板１２の増速による誘引力を上回ると、やがて吸込口１５を空気が逆流する（図６の点Ｄ付近）。
【００４１】
本実施形態に係る空調システム１は、図６に示されるような吹出口ユニット１０の特性を踏まえた上で空調設計がなされており、制御ユニット１７が温度差ΔＴに基づいて空調装置６の風量を制御することで、以下のような作用が生ずる。
【００４２】
すなわち、空調システム１は、温度差ΔＴが設定値ΔＴｓｅｔ未満の場合に、制御ユニット１７が空調装置６の風量を減らすことで、ラック３を通過する空気の流速の低下と、吹出口ユニット１０から吹き出る空気に占めるホットアイルＨの空気の割合の増加との相乗効果で、温度差ΔＴを効率的に拡大させることができる。しかも、吹出口ユニット１０から吹き出る空気の温度分布は、混合室１３によって概ね均等になっているため、ラック３が局部的に過熱することも無い。
【００４３】
また、温度差ΔＴが設定値ΔＴｓｅｔ以上の場合に、制御ユニット１７が空調装置６の風量を増やすことで、ラック３を通過する空気の流速の増加と、吹出口ユニット１０から吹き出る空気に占めるホットアイルＨの空気の割合の減少との相乗効果で、温度差ΔＴを効率的に縮小させることができる。
【００４４】
これらは、換言すると、温度差ΔＴが設定値ΔＴｓｅｔになるように制御して冷凍機２３の運転効率を高めたい場合に、上記吹出口ユニット１０を設ければ、一般的な通常のレジスタ等で吹出口を構成した場合に比べて、電動ファン８の回転数の増減幅が小さくても温度差ΔＴを制御可能ということである。電動ファン８の回転数の増減幅が小さくても温度差ΔＴを制御可能ということは、すなわち、電動ファン８の送風能力の増減幅が小さくても広い帯域で高効率の運転を行なうことが可能ということであり、吹出口ユニット１０
を設けることで、空調システム１全体の設備容量を小さくできる。
【００４５】
また、吹出口ユニット１０を設ければ、ラック３に収容されている情報処理機器の発熱量が少なく、ラック３に内蔵されているファンの回転数が小さくなったような場合あるいは空調装置６の風量が過大な場合に、コールドアイルＣとホットアイルＨとの圧力バランスの変動によって吸込口１５を空気が逆流することで、コールドアイルＣが過大な圧力になるのを防止するといった効果も期待できる。
【００４６】
なお、空調システム１は、制御ユニット１７を省いてもよい。この場合、空調装置６の風量は、手動で調整する。上記空調システム１は、ホットアイルＨの空気を吹出口ユニット１０で誘引しているため、制御ユニット１７が省かれていても、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置６の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。また、空調装置６の風量を減らすことで、空調装置６に戻る空気の温度を高め、冷凍器２３の動作点を高効率の運転領域に保つことができ、システム全体の省エネルギーを図ることができる。
【００４７】
なお、上記空調システム１の吹出口ユニット１０は、次のように変形してもよい。図７は、第一の変形例に係る吹出口ユニット１０Ａの構成図である。この吹出口ユニット１０Ａは、整流板１２よりも上流の空調装置６側に、風量調整機構としてのダンパ１９が設けられている。吹出口ユニット１０Ａにダンパ１９を設ければ、電動ファン８の側のみならず、吹出口ユニット１０Ａの側でも給気量を調整できる。よって、ラック３に流出入する空気の温度差をラック毎に個別に制御することができるようになる。この結果、特定のラック３の過熱を防止し、サーバールーム４全体の空気を循環させる電動ファン８の回転数を更に抑制することができる。なお、ダンパ１９によって風向が変動する可能性がある場合には、風向を揃えるフェース２０を設けてもよい。なお、風量調整機構としてはダンパの代わりにシャッターを用いてもよい。
【００４８】
また、上記空調システム１の吹出口ユニット１０，１０Ａは、整流板１２を、孔を多数設けたパンチング板あるいはこれらの積層体にしてもよい。第二の変形例に係る吹出口ユニット１０Ｂを図８に示す。整流板１２Ｂを例えば開口率が２０％程度のパンチング板にすることで、ホットアイルＨの空気が空調装置６からの冷気により確実に誘引される。また、吹出口ユニット１０Ｂから吹き出る混合気の温度分布をより均一にできる。なお、温度分布を均一にするには、混合室１３に気流で自転する羽根車や風車を設けることも効果的である。
【００４９】
また、上記空調システム１の吹出口ユニット１０，１０Ａは、給気口１１から吹き出た冷気の流路をノズル状に狭めて増速させる整流板１２を、単なる平板状のパンチング板にしてもよい。第三の変形例に係る吹出口ユニット１０Ｃを図９に示す。整流板１２Ｃを平板状のパンチング板とし、この板で給気口１１を覆う構成を採っても、ホットアイルＨの空気を効果的に誘引できる。すなわち、孔が多数設けられたパンチング板で構成される整流板１２Ｃで給気口１１を覆えば、空調装置６から送られる冷気が、整流板１２Ｃに設けられた多数の孔を通過する際に増速されるので動圧が上がり、その冷気が混合室１３に吹き出ることで吸込口１５のホットアイルＨの空気が誘引される。
【００５０】
また、上記空調システム１の吹出口ユニット１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、吸込口１５に風量調整機構としてのダンパを更に設けてもよい。図１０は、吹出口ユニット１０Ａの吸込口１５にダンパ１９Ｄを設けた第四の変形例に係る吹出口ユニット１０Ｄを示す。吸込口１５にダンパ１９Ｄが設けられていれば、空調装置６から送られる冷気に混合するホットアイルＨの空気の量を任意に調整することができる。よって、例えば、ラック列５を構成する各ラック３が許容できる吸込温度にばらつきがあるような場合に、ダンパ１
９Ｄの開度を調整することで、各ラック３が許容できる吸込温度の範囲内で比較的高い吸込温度に調整することができる。このため、電動ファン８の回転数を抑制し、且つ、冷凍機２３の運転効率を高く領域で保つことができる。
【００５１】
なお、吹出口ユニットは、次のような構成にしてもよい。図１１Ａは第五の変形例に係る吹出口ユニット１０Ｅを適用した空調システム１を示した図であり、図１１Ｂは吹出口ユニット１０Ｅの拡大図である。また、図１２は吹出口ユニット１０Ｅの斜視図であり、図１３は吹出口ユニット１０Ｅの一部を拡大した内部構造図である。本変形例に係る吹出口ユニット１０Ｅは、コールドアイルＣの上側ではなく、ラック３の正面に取り付けられている。ラック３の正面に取り付ける吹出口ユニット１０Ｅを適用する場合、コールドアイルＣは、図１１Ａに示すように、パネル２６によってホットアイルＨから分離（隔離）されており、コールドアイルＣの上部にあるダクトの吹出口２７から吹き出た冷気がコールドアイルＣへ流れ、吹出口ユニット１０Ｅからラック３内へ流入するように構成する。なお、２つのラック列５を対向させてコールドアイルＣをホットアイルＨから分離（隔離）してもよい。本変形例では、図１１Ｂに示すように、ラック３の上部と下部には、ホットアイルＨと吸込口１５Ｅとを繋ぐ通気路２５が設けられている。この吹出口ユニット１０Ｅは、既述した吹出口ユニット１０と同様の給気口１１Ｅや整流板１２Ｅ、混合室１３Ｅ、吸込口１５Ｅを多数備えており、多数の吹出部１８を形成している。給気口１１Ｅは、コールドアイルＣに面していることにより、空調装置６から送られた冷気が流入するようになっている。給気口１１Ｅから流入した冷気は、整流板１２Ｅによって増速され、混合室１３Ｅの周囲に形成されている吸込口１５Ｅの空気を誘引する。これにより、既述した吹出口ユニット１０と同様の作用を発揮する。なお、本変形例では、整流板１２Ｅによる増速作用が小さいため、通気路２５から吸込口１５Ｅを介して混合室１３Ｅへ流入する空気の流入量は、整流板１２Ｅによって増速された空気による誘引よりも、ホットアイルＨとコールドアイルＣとの差圧によるものの方が支配的である。なお、本変形例において、吹出口ユニット１０Ｅには、ホットアイルＨの空気がラック３の上部と下部に設けた通気路２５を介して流れていたが、例えば、サーバールーム４の床が二重構造になっており、或いはラック３が架台の上などに据え付けられて下駄を履いたような状態になっていることにより、ラック３の下側をホットアイルＨの空気が流通可能な構成になっている場合、吹出口ユニット１０Ｅにはラック３の下側を通過したホットアイルＨの空気が流入するようになっていてもよい。
【００５２】
このように構成される吹出口ユニット１０Ｅであれば、ラック３の吸気面に取り付けるだけなので、既設の空調システムに対しても容易に追加することができる。また、既述した吹出口ユニット１０と同様の作用を発揮するため、既設の空調システムの空調ファンの回転数を上記実施形態に係る制御ユニット１７で制御すれば、システム全体の省エネルギーを実現できる。もっとも、本変形例に係る吹出口ユニット１０Ｄは、既設の空調システムのみならず、新設する空調システムに適用することもできる。
【００５３】
なお、本変形例に係る吹出口ユニット１０Ｅの吹出部１８は、図１２では円形にしていたが、例えば、図１４に示すように長方形であってもよい。
【００５４】
ところで、上記空調システム１は、図１５に示すようなサーバールーム４Ａに適用することもできる。このサーバールーム４Ａは、図１５に示すように、コールドアイルＣが２つのラック列５によって囲まれており、ホットアイルＨとコールドアイルＣとが完全な形で区画されている。
【００５５】
空調システム１がこのようなサーバールーム４Ａに適用されている場合、吹出口ユニット１０における空気の誘引作用は次のようになる。すなわち、空調システム１が、実施形態に係るサーバールーム４のように、コールドアイルＣとホットアイルＨとが完全な形で
区画されていないような場合には、吹出口ユニット１０における空気の誘引作用は、整流板１２の増速作用が支配的である。一方、本変形例に係るサーバールーム４Ａのように、コールドアイルＣとホットアイルＨとが完全な形で区画されているような場合には、吹出口ユニット１０における空気の誘引作用は、整流板１２の増速作用によるものの他、ラック３に内蔵されているファンの回転数によって変動するコールドアイルＣとホットアイルＨとの間の圧力バランスの変動という、二つの要素が支配的になる。もっとも、吹出口ユニット１０を適用することによる作用効果は、空調システム１をコールドアイルＣがホットアイルＨと完全な形で区画されていないサーバールーム４に適用する場合と概ね同様である。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・空調システム
３・・・ラック
６・・・空調装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ・・・吹出口ユニット
Ｃ・・コールドアイル
Ｈ・・ホットアイル
【図１Ａ】
0005969165.tif 000002
【図１Ｂ】
0005969165.tif 000003
【図２Ａ】
0005969165.tif 000004
【図２Ｂ】
0005969165.tif 000005
【図３】
0005969165.tif 000006
【図４】
0005969165.tif 000007
【図５】
0005969165.tif 000008
【図６】
0005969165.tif 000009
【図７】
0005969165.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005969165.tif 000013
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
0005969165.tif 000015
【図１２】
0005969165.tif 000016
【図１３】
0005969165.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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