(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報処理機器が収容される室内のコールドアイルとホットアイルとを区画する区画手段と、
中空筒状に形成され前記区画手段を貫通して設けられた整流手段と、
前記整流手段に内蔵され前記整流手段を通過する気流を検出する検出手段と、
前記検出手段での検出結果に基づき前記コールドアイルに供給される風量を制御する制御手段とを備え、
前記検出手段が、前記整流手段の筒軸に沿って複数設けられ、前記整流手段の内部での温度又は圧力を検出する状態検出手段を有し、
前記制御手段が、前記複数の状態検出手段で検出された検出値に基づいて前記コールドアイルに供給される風の温度を制御するとともに、前記検出値の差に基づいて前記風量を制御する
ことを特徴とする、空調システム。
【請求項２】
前記検出手段が、前記気流の流速又は流量を検出する運動検出手段を有する
ことを特徴とする、請求項１記載の空調システム。
【請求項３】
前記整流手段が、前記区画手段である区画面に対して垂直な筒軸を有する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、情報処理機器（IT機器）が収容された室内の空調を管理する空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンターやマシンルーム、あるいはサーバールーム等と呼ばれる室の内部には、サーバーマシン，ストレージシステム，ネットワーク機器等のIT機器（Information Technology Devices）や、IT機器が積み重ねられたIT機器搭載ラックが設置される。これらのIT機器には、CPU（Central Processing Unit），GPU（Graphics Processing Unit），メモリー，HDD（Hard Disk Drive）等の機能部品が内蔵され、それぞれの機能部品が電力を消費した結果として発熱する。【０００３】
一方、IT機器の信頼性や動作保障のためには、各機能部品が熱を持ちすぎないように冷却することが肝要である。そのため、一般的なIT機器では、IT機器の外部から供給される冷却風を利用して、機能部品を冷却する空冷方式の温度管理が実施される。冷却風の取り込みにはおもに電動式の軸流ファンが用いられ、IT機器の作動状態や負荷に応じてその回転数が制御される。【０００４】
ところで、複数台のIT機器が設置された部屋では、IT機器から排出される熱が他のIT機器の動作に影響を及ぼすことが懸念される。特に、大規模なデータセンサーに設置されるサーバーマシンは、多数の機能部品がサーバーラックに集積化されていることから発熱量が大きく、隣接するサーバーマシンに与える影響も大きい。【０００５】
このような観点から、従来のデータセンターには、IT機器を列状に配置して室内空間を二分し、一方の空間に供給された冷却風を他方の空間へ流通させる冷却手法を採用したものが存在する。すなわち、それぞれのIT機器の吸気面や排気面が同一方向を向くように配置されたラック列を複数列用意し、隣接するラック列の吸気面同士，排気面同士が対向するようにそれぞれのラック列を配列したものである。【０００６】
この配列構造では、吸気面に囲まれた空間に冷却風を供給するとともに排気面に囲まれた空間から排気することで、排熱を一定の方向に移動させることが可能となり、室内の熱分布の適正化が容易となる。なお、吸気面に囲まれた空間は、冷却用の空気が常に供給される空間であることから、コールドアイルと呼ばれる。同様に、排気面に囲まれた空間は、IT機器からの排熱が流通する空間であることから、ホットアイルと呼ばれる。【０００７】
さらに、上記のコールドアイルとホットアイルとの間に区画壁を設けることで、室内の冷却効率を向上させる技術も活用されている。すなわち、コールドアイルに供給される冷却風のホットアイルへの漏洩を防止するとともに、ホットアイルからコールドアイルへの排熱の逆流を防止したものである。このような方式はチャンバー方式と呼ばれ、ホットアイルの天井面を閉塞したものや、コールドアイルの天井面を閉塞したもの等、さまざまなバリエーションの構造が展開されている。【０００８】
しかしながら、チャンバー方式の冷却構造では、コールドアイル側の空間とホットアイル側の空間との間に圧力差が生じうる。すなわち、IT機器に内蔵される軸流ファンの送風量に対して、コールドアイルに供給される冷却風の流量が少ない場合には、コールドアイルがホットアイルよりも低圧になってしまう。反対に、コールドアイルへの冷却風の供給量が軸流ファンの送風量よりも多い場合には、コールドアイルがホットアイルよりも高圧となる。【０００９】
このような圧力差によって、意図しない場所からの冷却風，排熱の漏洩が発生し、良好な熱分布を形成することができない場合がある。また、ホットアイルがコールドアイルよりも高圧であるときには、IT機器の軸流ファンに作用する負荷が増大することになり、IT機器の冷却能力が低下しかねない。さらに、軸流ファンの送風量はIT機器の作動状態や負荷に応じて変化するため、コールドアイルに供給すべき冷却風の流量は必ずしも一定ではなく、適切に制御することが難しい。【００１０】
上記の課題に対し、コールドアイルとホットアイルとの間の区画壁に開口部を設けて、圧力差の発生を防止する技術が提案されている。つまり、開口部を介して冷却風や排熱が相互に流通可能な構造としたうえで、開口部を通過する空気の流量がゼロになるように冷却風の供給量を制御するものである。このような技術によれば、室内空間の圧力バランスを維持しながら、冷却風の供給量を適正化することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２５７７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、開口部を空気が流通しないように冷却風の供給量を精度よく制御するためには、ゼロに近い微小な空気の流量を把握しなければならない。したがって、センシング精度に優れた高価なセンサーを用いなければならず、コストが高騰するという課題がある。【００１３】
また、IT機器で発生しうる熱量がそれぞれのIT機器の作動状態や負荷に応じて変化することから、ホットアイル内での熱分布に偏りが生じることがある。このような熱的偏りが生じている状態で空気が開口部を流通した場合には、その流通方向が必ずしも開口部に対して垂直にならない。したがって、流量や流速の検出特性に指向性を持つセンサーでは、開口部を通過する空気の流量を正確に把握できない。つまり、開口部を通過する空気の流量を正確に把握するためには、事実上、流量や流速の検出特性に指向性を持たないセンサーを開口部近傍に設けることになる。【００１４】
一方、開口部を流通する空気の流通方向が必ずしも一定ではないことから、無指向性のセンサーで検出された流量が、実際に開口部を通過した空気の流量であるのか、それともホットアイル内での熱的偏りによって生じた対流によるものなのかを区別することは非常に困難である。【００１５】
このように、従来の技術では、センシングに係る空調システムのコストを削減することが困難であるという課題がある。また、仮に高性能のセンサーを適用した場合であっても、コールドアイル及びホットアイル間の区画壁に設けられた開口部を通過する気流を精度よく捉えることが難しく、その結果、空調システムの制御性を向上させることが難しいという課題がある。【００１６】
本件の目的の一つは、これらのような課題に鑑み創案されたもので、適切な風量制御により空調システムの制御性を向上させることである。
なお、前記目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
開示の空調システムは、情報処理機器が収容された室内のコールドアイルとホットアイルとを区画する区画手段と、中空筒状に形成され前記区画手段を貫通して設けられた整流手段とを備える。また、前記整流手段に内蔵され前記整流手段を通過する気流を検出する検出手段と、前記検出手段での検出結果に基づき前記コールドアイルに供給される風量を制御する制御手段とを備える。前記検出手段は、前記整流手段の筒軸に沿って複数設けられ、前記整流手段の内部での温度又は圧力を検出する状態検出手段を有する。また、前記制御手段は、前記複数の状態検出手段で検出された検出値に基づいて前記コールドアイルに供給される風の温度を制御するとともに、前記検出値の差に基づいて前記風量を制御する。
【００１８】
なお、前記コールドアイルとは、前記室内のうち、前記情報処理機器を冷却するための風が供給される空間である。また、前記ホットアイルとは、前記室内のうち、前記情報処理機器を通過した前記風が排出される空間である。
【発明の効果】
【００１９】
開示の技術によれば、適切な風量制御により空調システムの制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１としての空調システムの全体構成を例示する斜視図である。
【図２】図１の空調システムが適用された室の模式的な断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１の空調システムの整流器を例示する斜視図である。
【図４】（ａ）は、実施例２としての空調システムが適用された室の模式的な断面図、（ｂ）はセンサーを内蔵する整流器の模式的な斜視図、（ｃ）はセンサーで検出された温度の変化を示すグラフである。
【図５】図４の空調システムでの制御手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施例はあくまでも例示に過ぎず、実施例中で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本願の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施例を種々変形して実施することができる。なお、図１〜図５の各図において同一の要素には同一符号を付している。
【００２２】
［１．実施例１の構成］
実施例１に係る空調システムは、図１に示すサーバールーム１０に適用される。サーバールーム１０の内部には、サーバーマシン，ストレージシステム，ネットワーク機器等の情報処理機器（IT機器）や、IT機器が積み重ねられたIT機器搭載ラック（サーバーラック）が設置される。以下、これらをまとめてIT機器類５と呼ぶ。IT機器類５には、安定して作動する動作温度，動作湿度範囲等の使用環境条件が定められる。そのため、一般的なサーバールーム１０では、室内の温度及び湿度が空調装置４（制御手段）で常に制御される。これにより、サーバールーム１０の室温，湿度はIT機器類５の使用環境条件を満たす一定の範囲内に維持される。
【００２３】
［１−１．サーバールーム］
図１に示すように、サーバールーム１０内には、二重床８及び吊り天井９が設けられる。二重床８とは、床の構造体（スラブ）の上に可動式の仕上げ床（フリーアクセスフロア）を浮かせて設け、配線，配管用の空間を確保したものである。IT機器類５の電源，通信用の配線材は、IT機器類５の種類や数，サイズ等に応じた配置計画に基づいて、スラブ１１と二重床８とに挟まれた床下の空間（以下、単に床下と呼ぶ）に配線される。また、本サーバールーム１０では、床下の空間がIT機器類５の電源ケーブルや通信用ケーブルの配線スペースとして利用されるだけでなく、空調風のダクトスペースとしても利用される。
【００２４】
吊り天井９とは、格子状に組み立てられた野縁及び野縁受けを図示しない直上階の床の構造体（直上階のスラブ）から吊り下げて下地材とし、これに天井ボードや仕上げ材料を取り付けたものである。吊り天井９と直上階のスラブとに挟まれた天井裏の空間（以下、単に天井裏と呼ぶ）は、照明器具の設置スペースとして利用されるだけでなく、空調用のダクトスペースとしても利用される。
【００２５】
二重床８と吊り天井９との間の空間は、IT機器類５が設置される室内スペースである。このように、本サーバールーム１０は、二重床８及び吊り天井９によって主に床下，室内，天井裏の三層に区画される。空調装置４から供給される空調風は、床下を介して室内スペースに送給され、天井裏に排出される。
【００２６】
本実施例では、二重床８から吊り天井９の高さまで立設する間仕切り壁１２によって室内スペースが二室に区画されるとともに、一方の室内スペース内の吊り天井９が取り除かれ、その室内スペースに空調装置４が配置される。すなわち、図２に示すように、空調装置４が配置される空間は天井裏と一体に形成され、かつ、その空間が他の室内スペースから分離した構造とされる。また、空調装置４は、天井裏を含む周囲の空間の空気を取り込み、所定の空調処理を施したのち、空調風を床下に供給するように機能する。
【００２７】
これにより、空調装置４から供給される空調風が床下から室内スペースを介して天井裏へと流通し、再び空調装置４へと取り込まれる循環経路が形成される。なお、図２中の白抜き矢印は空調装置４で温度及び湿度が調節された空調風の流通経路を示し、図２中の黒矢印はIT機器類５の排熱によって昇温した空気の流通経路を示す。
【００２８】
［１−２．IT機器類］
それぞれのIT機器類５の内部には、CPU，GPU，メモリー，HDD等の機能部品が内蔵される。また、図２に示すように、IT機器類５には、機能部品から発せられる熱をIT 機器類５の外部に排出するためのファン５ａが設けられる。例えば、軸流式のファン５ａが直方体状のIT機器類５の内部の背面５ｃ近傍に設けられ、その背面５ｃに対して回転軸が略垂直となる姿勢で固定される。IT機器類５の前面５ｂ及び背面５ｃのそれぞれにはパンチング開口やメッシュ状のカバーが設けられる。この場合、IT機器類５の前面５ｂから外気を吸入し、IT機器類５の背面５ｃから排出するエアフローが形成される。
【００２９】
本実施例では、図１，図２に示すように、IT機器類５の前面５ｂ及び背面５ｃの向きが左右に隣接するIT機器類５と揃うように配置される。以下、前面５ｂ及び背面５ｃの向きが同一方向に揃えられた複数のIT機器類５のことをラック列と呼ぶ。サーバールーム１０内には、隣接するラック列の前面５ｂ同士又は背面５ｃ同士が向かい合わせになるように、それぞれのラック列が略平行に配置される。
【００３０】
ラック列の前面５ｂに面する空間は、IT機器類５を冷却するための低温の空調風が空調装置４から送給される空間であることから、コールドアイル６と呼ばれる。コールドアイル６の床面には、空調風を床下から取り込むための床開口部８ａが設けられる。
一方、ラック列の背面５ｃに面する空間は、IT機器類５の排熱によって暖められた空気が排出される空間であることから、ホットアイル７と呼ばれる。ホットアイル７の天井面には、排熱を天井裏へ流出させるための天井開口部９ａが設けられる。なお、これらの床開口部８ａ，天井開口部９ａには、格子状のグレーチングや多数の丸穴が穿孔されたパンチングメタル等が取り付けられる。
【００３１】
IT機器類５のファン５ａの送風能力及び回転速度は、そのIT機器類５で発生しうる熱量やIT機器類５の使用環境条件等に応じて適宜設定される。なお、IT機器類５を通過する風量に比して空調装置４から送給される空調風量が不足すると、ファン５ａの上流側の圧力が下流側よりも上昇し、ファン５ａに作用する負荷が増大する。一方、IT機器類５を通過する風量に比して空調装置４からの空調風量が過剰であれば、ファン５ａに作用する負荷は減少する。
【００３２】
しかしこの場合、コールドアイル６の圧力が上昇するため、意図しない部位からの空気の流れが発生しやすくなる。例えば、空調風がIT機器類５の内部を通過せずに天井裏や他の空間に漏出し、空調上のエネルギーロスが増大する。したがって、空調装置４からの空調風量は、IT機器類５を通過する風量に応じて制御されることが望ましい。本実施例の空調システムは、以下に説明する空調制御用の要素を設けることによって、適切な空調風量の制御を実施する。
【００３３】
［１−３．空調制御用の要素］
図１に示すように、それぞれのラック列の上部には、コールドアイル６とホットアイル７との境界面をなす区画壁１（区画手段）が設けられる。区画壁１は、吊り天井９からIT機器類５の頂面の位置まで吊り下げられた垂れ壁であり、コールドアイル６とホットアイル７と区画するように機能する。一方、図３（ａ）に示すように、区画壁１には開口部１ａが設けられ、コールドアイル６とホットアイル７との間で空気の流通が許容される。
【００３４】
つまり、区画壁１によってコールドアイル６とホットアイル７とが完全に分離されるわけではない。しかし、この開口部１ａはコールドアイル６とホットアイル７との間で空気を積極的に流通させるために設けられたものではない。開口部１ａは、空気の流通が許容された構造であるにも関わらず空気がほとんど流通しない状態となるように、空調風量を制御するために設けられる。言い換えると、開口部１ａは、空気が非流通状態であることを確認するために設けられたものである。
【００３５】
区画壁１には、開口部１ａを貫通する中空筒状の整流器２（整流手段）が設けられる。この整流器２は、その筒軸が区画壁１に対して垂直になるように配置される。整流器２の断面形状は、例えば開口部１ａの輪郭に一致する形状に形成される。好ましくは、整流器２が開口部１ａに対して密嵌される。図３（ａ）の例では、開口部１ａ及び整流器２の断面形状がともに正方形であり、開口部１ａの内法寸法と整流器２の外法寸法とを一致させている。言い換えると、整流器２の形状は中空の四角筒状であり、その筒軸は直線状（屈曲していない形状）である。整流器２の長手方向（筒軸に沿った方向）の寸法は任意であり、例えば施工性を考慮してIT機器類５の前後方向の寸法（前面５ｂから背面５ｃまでの寸法）と同じか、それよりも短い寸法にしてもよい。
【００３６】
整流器２は、コールドアイル６とホットアイル７とを連通する中空部分に気流（空気の流れ）が生じたときに、その気流の流通方向を筒軸に沿って整流する機能を持つ。つまり、区画壁１に開口部１ａのみを設けた場合には気流の方向が不定であるのに対して、整流器２を設けた場合には気流の方向が筒軸方向に矯正される。
【００３７】
整流器２の内部には、その中空部分を筒軸方向に沿って通過する気流を検出するセンサー３（検出手段）が設けられる。センサー３の種類としては、気流の流速（単位時間あたりの移動距離）を検出する熱線風速計，空気の流量（単位時間の間に所定断面を通過する流量）を検出するマスフローメーターといった気流の運動を検出する動的センサー（運動検出手段）が用いられる。これらの動的センサーを用いる場合、そのセンサーの設置個数は少なくとも一個あればよい。
【００３８】
また、整流器２内の中空部分を区画壁１の表面に沿って切断したときの切断面上におけるセンサー３の位置は、センサー３の形状や特性に応じて任意の位置に設定される。典型的には、センサー３の検出素子が中空部分の中心部近傍に位置するように設けられる。センサー３での検出情報は、空調装置４に伝達される。
【００３９】
空調装置４は、サーバールーム１０の冷暖房や湿度調節といった、IT機器類５の動作環境を制御するエアーコンディテョナーである。空調装置４の内部には、図２中に示すように、ファン４ａ，熱交換器４ｂ及び制御装置４ｃが設けられる。ファン４ａは、周囲の空気を吸入して熱交換器４ｂの近傍に流通させるとともに、空調風をサーバールーム１０の床下に供給する機能を持つ。熱交換器４ｂは、空気を冷却又は加熱するための装置である。熱交換器４ｂのコアの内部には冷媒（熱媒）が流通しており、コアに形成された多数のフィンの外表面の空気と冷媒との間で熱を移動させることによって空気の温度を調節する。冷媒は、図示しないチラーや熱源装置等から供給される。
【００４０】
制御装置４ｃは、ファン４ａ及び熱交換器４ｂの動作を制御する電子制御装置であり、例えばマイクロプロセッサやROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）等を集積したLSIデバイス（Large Scale Integration Device）や組み込み電子デバイスである。この制御装置４ｃは、センサー３から伝達される情報に基づいて、ファン４ａの回転速度や熱交換器４ｂの冷媒温度を制御する機能を持つ。本実施例では、整流器２の内部に空気の流れが生じないように、空調装置４からの空調風量が制御される。
【００４１】
例えば、制御装置４ｃは、ホットアイル７からコールドアイル６への空気の流れが生じているときに、空調風量を増加させるべくファン４ａの回転速度を上昇させる。一方、コールドアイル６からホットアイル７への空気の流れが生じているときには、空調風量を減少させるべくファン４ａの回転速度を低下させる。空気の流れの方向は、センサー３で検出された空気の流速や流量から判定される。
【００４２】
空気の流れの有無は、原理的にはセンサー３で検出された流量又は流速がゼロであるか否かを判定することによって把握することができる。一方、センサー３のセンシング分解能による制限を考慮して、流量又は流速の絶対値が所定値以下であるか否かを判定することによって把握してもよい。
【００４３】
なお、一般的な筒状体の内部を流通する流体の流量（単位時間あたりの流通体積）は、流速及び断面積の積で表現される。断面積は中空部分の形状から一意に与えられるため、流量及び流速の何れか一方から他方を演算することが可能である。したがって、上記の制御は少なくとも流速又は流量の何れか一方を検出するセンサーがあれば実施可能であり、加えて、流速又は流量の何れか一方に相関する物理量を検出するセンサーを用いて実施することも可能である。
【００４４】
［２．作用］
IT機器類５の通過風量と比べて空調装置４からの空調風量が多いときには、IT機器類５の下流側よりも上流側の圧力が上昇し、整流器２の内部でコールドアイル６からホットアイル７への空気の流れが発生する。このとき、空気の流れは整流器２の筒軸に沿った方向に整流され、風向きが区画壁１の開口部１ａに対して垂直な方向に矯正される。これにより、センサー３で検出される空気の流速や流量の値が正確なものとなり、検出精度が向上する。精度の高い空気の流れの情報が空調装置４の制御装置４ｃに伝達され、ファン４ａの回転速度が減少方向に変化するように制御される。
【００４５】
一方、IT機器類５の通過風量と比べて空調装置４からの空調風量が少ないときには、IT機器類５の下流側よりも上流側の圧力が低下し、整流器２の内部でホットアイル７からコールドアイル６への空気の流れが発生する。一方、空気の流れは整流器２の筒軸に沿った方向に整流され、風向きが区画壁１の開口部１ａに対して垂直な方向に矯正される。これにより、検出精度が向上し、精度の高い空気の流れの情報が空調装置４の制御装置４ｃに伝達される。このときの空気の流通方向は、空調装置４からの空調風量が多いときの流通方向の逆方向である。したがって、ファン４ａの回転速度は、増加方向に変化するように制御される。
【００４６】
このような制御により、センサー３で検出される空気の流速や流量が徐々にゼロに近づき、コールドアイル６とホットアイル７との間の空気の流れがほとんど生じない状態となる。つまり、コールドアイル６に供給され空調風が全てIT機器類５の内部を通過してホットアイル７へと流入する状態となるため、IT機器類５の冷却効率が向上する。また、コールドアイル６に供給される空調風量に過不足がないため、空調に係るエネルギー効率が改善される。
【００４７】
［３．効果］
このように、本実施例の空調システムによれば、以下の効果が得られる。
（１）コールドアイル６とホットアイル７との境界面をなす区画壁１の開口部１ａに整流器２を設けることにより、気流を適切に整流することができる。したがって、整流器２の内部に設けられたセンサー３での検出精度を向上させることができ、コールドアイル６に供給される風量を正確に制御することができ、空調システムの制御性を向上させることができる。
【００４８】
特に、開口部１ａの周囲に整流器２が設けられていない場合と比較すると、センサー３まわりの空気の流れを一定にすることができるため、検出精度を向上させることができるほか、指向性を持たないセンサーを用意する必要もない。さらに、整流器２によってホットアイル７内での熱的偏りによって生じうる対流の影響を抑制することができる。
したがって、センサーでの検出結果が、実際に開口部１ａを通過した空気の流量であるのか、それともホットアイル７内での熱的偏りによって生じた対流によるものなのかを区別する必要がない。このような点においても、風量の検出精度を向上させることができ、以て空調システムの制御性を向上させることができる。
【００４９】
（２）また、上記の空調システムでは、気流の流速，流量を検出するセンサー３が整流器２に内蔵される。これにより、コールドアイル６とホットアイル７との間に気流が生じているか否か（すなわち、空気の移動，運動）を精度よく把握することができる。したがって、コールドアイル６に供給される風量の制御精度を高めることができる。
【００５０】
（３）さらに、上記の空調システムでは、中空筒状の整流器２が区画壁１に対して垂直に設けられる。これにより、整流器２を通過する気流に対する整流効果を向上させることができる。また、整流器２の内筒面全体の形状が、通過する気流の流れに対して平行になるため、流路抵抗を削減することができ、気流の検出精度をさらに向上させることができる。これにより、コールドアイル６への風量制御の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
［４．実施例２の構成］
［４−１．空調制御用の要素］
図４（ａ）に示すように、実施例２に係る空調システムは、実施例１の整流器２に内蔵されるセンサー３の代わりに複数のセンサー１３を設けたものである。これらのセンサー１３は、空気の温度を検出する温度センサー（熱電対，サーミスタ−等）や空気の圧力を検出する圧力センサーといった、空気の静的な状態を検出する静的センサー（状態検出手段）である。これらの静的センサーを用いる場合には、動的センサーを用いる場合とは異なり、そのセンサーの設置個数を二個以上とすることが好ましい。
【００５２】
本実施例では、図４（ｂ）に示すように、三個のセンサー１３が整流器２の筒軸に沿って設けられる。整流器２のコールドアイル６側の端部２ａから各センサー１３までの筒軸に沿った距離はX1，X2，X3であり、各センサー１３はそれぞれが設けられた位置での温度A1，A2，A3を検出する。これらの温度A1，A2，A3の情報は、空調装置４の制御装置４ｃに伝達される。
【００５３】
［４−２．制御手法］
制御装置４ｃは、整流器２の内部でホットアイル７からコールドアイル６への空気の流れが生じているときに、ファン４ａの回転速度を上昇させる制御を実施する。また、逆方向への空気の流れが生じているときには、ファン４ａの回転速度を低下させる制御を実施する。空気の流れの有無を把握する手法は二通り考えられる。第一の手法は、温度A1，A2，A3の少なくとも何れか一つ以上の値に基づく把握手法であり、第二の手法は、整流器２の内部の温度勾配に基づく把握手法である。
【００５４】
ここで、整流器２の内部での温度分布と空気の流れとの関係について説明する。
仮に、整流器２の内部に空気の流れが生じていないとすると、コールドアイル６側に配されたセンサー１３ａで検出される温度はコールドアイル６内の室温に近い所定温度T1となり、すなわち空調装置４から供給される空調風の温度に近い温度になるものと考えられる。また、ホットアイル７側に配されたセンサー１３ｃで検出される温度は、コールドアイル６内の室温にIT機器類５からの排熱による温度上昇分を加算した所定温度T3となり、整流器２の中央部付近に配されたセンサー１３ｂで検出される温度は、所定温度T1及び所定温度T3の間を配設位置に応じて内分した所定温度T2となる。
【００５５】
したがって、空調装置４で設定される空調風の温度やIT機器類５から排出される熱量がわかれば、これらの所定温度T1，T2，T3の値を求めることができ、あるいは予め推定しておくことができる。整流器２の内部に空気の流れが生じていないときの温度分布をグラフ化すると、図４（ｃ）中の符号Ｂで示すものとなる。この符号Ｂのグラフで示される状態を温度分布の目標状態として、温度A1，A2，A3の少なくとも何れか一つをそれぞれに対応する所定温度（所定温度T1，T2，T3）に近づけるようにファン４ａの回転速度を制御する手法が、上記の第一の手法である。
【００５６】
例えば、温度A1を所定温度T1に近づけるようにファン４ａの回転速度を制御することや、温度A2を所定温度T2に近づけるようにファン４ａの回転速度を制御することが考えられる。あるいは、三つの温度A1，A2，A3をそれぞれ所定温度T1，T2，T3に近づけるようにファン４ａの回転速度を制御してもよい。
この第一の手法は、整流器２の内部に少なくとも一つ以上のセンサー１３を設ければ、空調風量を制御することができる手法であり、装置構成が簡素であってコスト面でのメリットが大きい手法であるといえる。
【００５７】
一方、整流器２内の温度分布状態は、空調風量に応じて一様には変化しない。例えば、図４（ｃ）中の符号Ｂの状態で空調風量を減少させると、同図中に符号Ａで示すように、ホットアイル７側に配されたセンサー１３ｃの検出値よりも、コールドアイル６側に配されたセンサー１３ａの検出値の方が大きく上昇する。符号Ａのグラフは、「空調風量の減少」と「ホットアイル７からの排熱の流入」との二つの要因からコールドアイル６側の室温が上昇することを示している。
【００５８】
反対に、図４（ｃ）中の符号Ｂの状態で空調風量を増加させると、同図中に符号Ｃで示すように、コールドアイル６側に配されたセンサー１３ａの検出値よりも、ホットアイル７側に配されたセンサー１３ｃの検出値の方が大きく下降する。符号Ｃのグラフは、「空調風量の増加」と「ホットアイル７への空調機の流出」との二つの要因からホットアイル７側の室温が低下することを示している。
【００５９】
上記のように、空調風量を単位量だけ変化させたときの温度変化量は、整流器２内の位置によって異なり、さらに空調風量が符号Ｂの状態よりも多い場合と少ない場合とでは逆の特性を示す。そのため、センサー１３を設ける位置やセンサー１３の個数によっては制御精度が向上しにくい場合がある。
【００６０】
例えば、コールドアイル６側に配されたセンサー１３ａでの温度変化量は、空調風量が不足する状態ではその不足量に対して敏感に応答するものの、空調風量が十分な状態ではその過剰量に対する応答性が鈍くなる。反対に、ホットアイル７側に配されたセンサー１３ｃでの温度変化量は、空調風量が十分な状態ではその過剰量に対して良好なセンシング精度を確保できるものの、空調風量が不足する状態ではセンシング精度が低下する。
【００６１】
このような観点から、整流器２内の温度勾配に基づいて空調風量を制御するものが、上記の第二の手法である。第二の手法は、整流器２の内部に少なくとも二つ以上のセンサー１３を設ければ、空調風量を制御することができる手法であり、第一の手法よりも空調風量の制御精度を向上させることができる手法といえる。
【００６２】
整流器２の内部の温度勾配は、図４（ｃ）に示すように、コールドアイル６及びホットアイル７間で空気の流れが生じていないときに最大（すなわち急勾配）となり、空気の流れが強まるほど傾きが減少する。そこで制御装置４ｃは、温度勾配が所定勾配以上であるときには、整流器２内に空気の流れが生じていないものと判断し、温度勾配が所定勾配未満であるときに、空気の流れが生じているものと判断する。
【００６３】
また、制御装置４ｃは、空調風量の制御だけでなく、空調温度の制御も併せて実施する。例えば、制御装置４ｃは、温度勾配が所定勾配以上となる空調風量を確保しながら、センサー１３で検出された温度A1，A2，A3を所定温度T1，T2，T3に近づけるように、熱交換器４ｂの冷媒温度を制御する。空調風量の制御は、図４（ｃ）のグラフの勾配を変化させる操作に相当し、空調温度の制御は、グラフの縦軸方向の位置を変化させる（すなわち、グラフを上下方向に平行移動させる）操作に相当する。したがって、空調風量の制御と空調温度の制御とは互いに独立に実施することが可能である。例えば、両制御を同時に実施してもよいし、何れか一方を完了させてから他方を開始してもよい。
【００６４】
［５．フローチャート］
図５は、本実施例で実施される空調風量の制御フローを例示するフローチャートである。このフローチャートの各ステップは、空調装置４の制御装置４ｃ内において、所定の周期で繰り返し実行される。ステップＡ１０〜Ａ９０は、おもに空調風量の制御に関するステップであり、ステップＡ１００〜Ａ１６０はおもに空調温度の制御に関するステップである。
【００６５】
ステップＡ１０では、三つのセンサー１３ａ〜１３ｃで整流器２内の温度A1，A2，A3が検出され、これらの情報が制御装置４ｃに伝達される。続くステップＡ２０では、センサー１３ａ，１３ｂ間の温度差A2-A1が温度勾配R1として算出されるとともに、センサー１３ｂ，１３ｃ間の温度差A3-A2が温度勾配R2として算出される。
ステップＡ３０では、前ステップで算出された温度勾配R1，R2がともに所定値RTH以上であるか否かが判定される。ここで、R1≧RTHかつR2≧RTHである場合には、ステップＡ４０へ進む。このステップＡ４０では、整流器２内に空気の流れが生じておらず、すなわち風量バランスが良好であると判断される。この場合、空調風量が変更されず、前回までの空調風量と同一の風量が維持されてステップＡ１００へ進む。
【００６６】
一方、ステップＡ３０でR1＜RTH又はR2＜RTHである場合には、ステップＡ５０へ進む。このステップＡ５０では、整流器２内に空気の流れが生じていると判断され、センサー１３で検出された温度A1，A2，A3の少なくとも何れか一つに基づいてその流れの方向が判定される。例えば、コールドアイル６側に配されたセンサー１３ａで検出された温度A1が所定温度T1以上であるか否かが判定される。ここで、A≧T1である場合にはステップＡ６０へ進み、ホットアイル７からコールドアイル６への気流があると判断される。したがって、これに続くステップＡ７０では、空調風量が増加補正される。なお、この操作によって温度A1が低下するとホットアイル７からコールドアイル６への空気の流れが弱められ、温度勾配R1，R2が増大する。したがって、温度勾配R1，R2は所定値RTHに近づくように変化する。
【００６７】
また、ステップＡ５０の判定結果がA＜T1である場合にはステップＡ８０へ進み、コールドアイル６からホットアイル７への気流があると判断される。したがって、これに続くステップＡ９０では、空調風量が減少補正される。この操作によって温度A1が上昇するとコールドアイル６からホットアイル７への空気の流れが弱められ、温度勾配R1，R2が増大する。したがって、この場合も温度勾配R1，R2は所定値RTHに近づくように変化する。
【００６８】
上記のステップＡ４０，Ａ７０，Ａ９０に続くステップＡ１００以降では、空調温度が制御される。まずステップＡ１００では、整流器２内の温度A1，A2，A3の少なくとも何れか一つに基づいて空調装置４の冷却能力が判定される。例えば、温度A1，A2，A3の平均値AAVEが演算されるとともに、平均値AAVEが所定範囲AMIN〜AMAX内に収まっているか否かが判定される。ここで、AMIN≦AAVE≦AMAXが成立する場合にはステップＡ１１０へ進み、空調温度が良好であると判断される。この場合、空調温度が変更されず、前回までの空調温度と同一の温度が維持されて本フローを終了する。
【００６９】
一方、ステップＡ１００でAMIN＞AAV又はAAVE＞AMAXである場合には、ステップＡ１２０へ進む。このステップＡ１２０では、空調温度が良好でないと判断され、センサー１３で検出された温度A1，A2，A3の少なくとも何れか一つに基づいて空調温度の変更方向が判定される。例えば、全ステップで演算された平均値AAVEが所定値AQ以上であるか否かが判定される。ここで、AAVE≧AQである場合にはステップＡ１３０へ進み、空調温度が高いと判断される。したがって、これに続くステップＡ１４０では、空調温度が低下するように熱交換器４ｂの冷媒温度補正が実施され、本フローを終了する。この操作によって温度A1，A2，A3が軒並み低下すると平均値AAVEも低下し、所定範囲AMIN〜AMAXに収まるように変化する。
【００７０】
また、ステップＡ１２０での判定結果がAAVE＜AQである場合にはステップＡ１５０へ進み、空調温度が低いと判断される。したがって、これに続くステップＡ１６０では、空調温度が上昇するように熱交換器４ｂの冷媒温度補正が実施され、本フローを終了する。この操作によって温度A1，A2，A3が全体的に上昇すると平均値AAVEも上昇し、この場合も所定範囲AMIN〜AMAXに収まるように変化する。
【００７１】
［６．効果］
このように、本実施例の空調システムによれば、以下の効果が得られる。
（１）空気の流速や流量を検出する動的センサーの代わりに、温度や圧力を検出する静的センサーを用いることで、実施例１の場合と比較して簡単かつ安価に整流器２内の空気の流れを把握することができ、コールドアイル６に供給される風量の制御精度を高めるうえでのコストパフォーマンスをより高めることができる。
【００７２】
（２）また、上記の空調システムでは、整流器２の筒軸に沿って設けられた三個のセンサー１３を用いて整流器２の内部での温度勾配を把握している。このような演算により、温度や圧力の変動を精度よく観察することができ、気流の運動状態の推定精度を向上させることができる。
（３）さらに、上記の空調システムでは、空調風量だけでなく空調温度も併せて制御されるため、IT機器類５の負荷に応じた過不足のない冷却制御を実施することができる。
【００７３】
［７．変形例］
以上、実施例１，２について説明したが、具体的な実施の形態は上述の実施例１，２に限定されるものではない。上記のサーバールーム１０は、床下や天井裏を空調用スペースとして利用しているが、これらのような空間を持たない建築物に本空調システムを適用する場合には、床下や天井裏として機能する管状ダクトをコールドアイル６やホットアイル７に接続した構造にすればよい。
【００７４】
また、上記のIT機器類５は、その前面５ｂから空調風を取り込み背面５ｃ側へと排熱するタイプのIT機器やサーバーラックを想定したものであるが、IT機器類５での排熱構造や筐体構造，形状等は任意である。少なくとも、一方から空調風を取り込むとともに他方に排熱するタイプの装置であれば、上記のIT機器類５と同様の空調管理対象となる。具体的には、筐体の側面から空調風を取り込んで上面に排熱するようなサーバーマシンの冷却システムとして本空調システムを適用してもよい。
【００７５】
また、上記の整流器２は、その断面形状が正方形の四角筒状に形成されているが、具体的な整流器２の形状は種々考えられる。例えば、図３（ｂ）に示すように、中空円筒状に形成してもよいし、筒面が蛇腹状に形成された可変ダクト部材状の形状としてもよい。また、筒軸が直線状の筒状体だけでなく、筒軸が屈曲した筒状体を適用することも可能である。さらに、中空部分の断面形状が筒軸方向に一定でない筒状体を用いてもよいし、整流器２の筒軸を区画壁１の壁面に対して垂直に配置しなくてもよい。
【００７６】
少なくとも、センサー３のセンサー素子の近傍における空気の流通方向が一定となるものであれば、センサー素子の近傍以外の部分の形状は任意に加工することができる。なお、本空調システムの制御では、整流器２の内部で空気がほとんど流通しない状態となるように空調風量が制御される。言い換えれば、整流器２の内部での流速や流量の制御目標値はゼロである。したがって、整流器２の内部で流速や流量が変化するような形状（例えば、中空部分の断面積を筒軸方向に変化させるような形状）であっても、本空調システムの制御を実施することができる。
【００７７】
また、設置箇所数や配置，サイズに関しても、種々のパターンが考えられる。例えば、図３（ｃ）に示すように、整流器２を区画壁１の表面に沿って水平方向に列設してもよい。開口部１ａや整流器２の中空部分の寸法は、センサー３やセンサー素子のサイズに合わせて適宜設定すればよい。
なお、実施例２では静的センサー（状態検出手段）として温度を用いた場合の制御について詳述したが、これに代わりに圧力センサーを用いた場合も同様の制御を実施することができる。なお、圧力センサーを用いた場合には、整流器２の内部の圧力勾配を把握する手法を用いることもできるが、圧力差に基づいて空気の流速を演算することも可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  区画壁（区画手段）
２  整流器（整流手段）
３  センサー（検出手段，運動検出手段）
４  空調装置（制御手段）
５  IT機器類（情報処理機器）
６  コールドアイル
７  ホットアイル
１０  サーバールーム
１３  センサー（検出手段，状態検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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