(57)【要約】【課題】ダンパーの開口率を安価な設備で測定する空調装置。【解決手段】吹き出しグリル１１の風上側にダンパー１２を備えた吹き出し口装置１と、吹き出しグリル１１の風上側に設けられた反射鏡１５と、ダンパー１２の風上側に配置された光学測定ユニット２と、光学測定ユニット２に設けられ、ダンパーの開口１２ｅ１の最大開口幅の１／２以上の幅を有する平行光線４を、反射鏡１５に垂直に投射する投光器２７と、光学測定ユニット２に設けられ、平行光線４が開口１２ｅ１を通過して反射鏡１５により反射された反射光４ａの強度を測定する光検知器２５と、平行光線４が吹き出し口装置１の開口１２１ｅ１を通過する位置に光学測定ユニット２を移動する移動手段５とを有し、反射光４ａの強度に基づきダンパー１２の開口率を算出する。【選択図】図２
2011080726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹き出しグリルの風上側にダンパーを備えた吹き出し口装置と、
前記吹き出しグリルの風上側表面に設けられた反射鏡と
前記ダンパーの風上側に配置された光学測定ユニットと、
前記光学測定ユニットに設けられ、少なくとも前記ダンパーの開口の最大開口幅の１／２の幅を有する平行光線を、前記反射鏡に垂直に投射する投光器と、
前記光学測定ユニットに設けられ、前記開口を通過した前記平行光線が前記反射鏡により反射された反射光の強度を測定する光検知器と、
前記光学測定ユニットを、前記平行光線が前記吹き出し口装置の前記開口を通過する位置に移動する移動手段とを有し、
前記反射光の強度に基づき前記ダンパーの開口率を算出する空調装置。
【請求項２】
吹き出しグリルの風上側にダンパーを備えた吹き出し口装置と、
前記吹き出しグリルの風上側表面に設けられた反射鏡と、
前記ダンパーの風上側に配置された光学測定ユニットと、
前記光学測定ユニットに設けられ、ビーム状の平行光線を前記反射鏡に垂直に投射する投光器と、
前記光学測定ユニットに設けられ、前記ダンパーの開口を通過した前記平行光線が前記反射鏡により反射された反射光の強度を測定する光検知器と、
前記光学測定ユニットを前記ダンパーの開口幅方向に沿って一定速度で移動する移動手段とを有し、
前記光学測定ユニットの移動距離と前記反射光の強度変動との関係に基づき前記ダンパーの開口率を算出する空調装置。
【請求項３】
前記吹き出しグリルと前記ダンパーとの間にプロペラ型風速計が配置され、
前記風速計のプロペラが前記平行光線をよぎることで生ずる前記反射光の強度の変動周期に基づいて前記吹き出しグリルを通過する風速を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の空調装置。
【請求項４】
前記光学測定ユニットを、列設された複数の前記空調用吹き出し口装置の下に延在するレール上を走行させて、任意の前記空調用吹き出し装置直下に移動する前記移動手段と、
測定された前記風速及び算出された前記開口率に基づいて、各前記空調用吹き出し口装置から吹き出す風量を算出する手段と、
算出された前記風量を各前記空調用吹き出し口装置毎に与えられる所与の風量と比較して、各空調用吹き出し口装置で測定される風量が前記所与の風量になるように各空調用吹き出し口装置の前記ダンパーの開口率を制御することを特徴とする請求項３記載の空調装置。
【請求項５】
コールドアイルの床面に列設された複数の前記空調用吹き出し口装置と、
複数の前記空調用吹き出し口装置に沿って、前面を前記コールドアイルに向けて前記床面上に列設された複数のコンピュータラックと、
前記コンピュータラックの前面に設けられた吸気口と、
前記コンピュータラックの後面に設けられた排気口と、
前記吸気口及び前記排気口の近傍にそれぞれ設けられた１対の温度計とを有し、
前記１対の温度計間で測定される温度差及び前記コンピュータラック内の消費電力に基づいて各前記コンピュータラックの冷却に必要な最小吸気量を算出する手段とを有し、    算出された前記最小吸気量を前記所与の風量とすることを特徴とする請求項４記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調状態を監視することができる空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの冷却には、コールドアイルの床面に吹き出し口装置を配置し、床下に送風された冷気を吹き出し口装置上面に設けられた吹き出しグリルを通過させて床面上に吹き出す床吹き出し式空調装置が広く用いられている。コンピュータは、この床面上に吹き出た冷気をコンピュータラック内に吸入して冷却する。
【０００３】
このような床吹き出し式空調装置では、冷気の温度及び吸入する冷気の風量がコンピュータに要求される冷却能力を満たすように、冷気の温度の他、冷気供給能力の指標となる吹き出し口装置から吹き出る冷気の風量を監視し、風量が最適に維持されるように制御する。とくに、必要な冷却能力がそれぞれ異なる複数のコンピュータを用いるコンピュータシステムの空調装置では、吹き出す冷気の風量を、それぞれのコンピュータに必要な冷却能力に応じて各吹き出し口装置ごとに適正に制御する必要がある。
【０００４】
従来、複数コンピュータシステムの空調装置として、各吹き出し口装置ごとに風量検知装置及びファンを設け、各吹き出し口装置ごとの風量をファンの回転速度により制御する空調装置がある。
【０００５】
また、フリーアクセス方式の床下の任意位置に無線送信部と温度センサー、風速センサー等とを設け、無線送信部の発信位置における温度、風速等の空調状態を監視する空調監視装置がある。
【０００６】
さらに、フリーアクセス方式の床面に、空調状態を測定する各種センサーを着脱自在に装着する空調状態の計測装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−００６９９２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２１９１１号公報
【特許文献３】特開平０７−３３３０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した各吹き出し口装置ごとに風量検知装置及びファンを設ける従来の空調装置では、吹き出し口装置の個数以上のセンサー、例えば風量検知装置を設置する必要がある。しかし、空調状態を測定するセンサーは高価であり、多くのコンピュータを冷却するため多数の吹き出し口装置を設置しなければならない空調システムでは設備費用が高くなる。
【０００９】
また、床下に無線送信部とセンサーを設けて空調状態を監視する従来の空調監視装置でも、高価なセンサーを測定すべき全ての位置に設置しなければならず、空調システムが高価になることは避けられない。
【００１０】
さらに、センサーを床下に着脱自在に装着する従来の空調状態の計測装置では、測定位置ごとにセンサーの着脱と床板の交換とを行わねばならず、多数の吹き出し口装置を用いる空調装置の場合は測定位置が多いため、多大な時間と労力とが費やされる。測定位置に予めセンサーを配置してかかる時間と労力を回避することはできるが、この場合は配置するセンサーの数が多くなり、空調装置の価格高騰を招く。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の１観点によれば、吹き出しグリルの風上側にダンパーを備えた吹き出し口装置と、前記吹き出しグリルの風上側表面に設けられた反射鏡と、前記ダンパーの風上側に配置された光学測定ユニットと、前記光学測定ユニットに設けられ、少なくとも前記ダンパーの開口の最大開口幅の１／２の幅を有する平行光線を、前記反射鏡に垂直に投射する投光器と、前記光学測定ユニットに設けられ、前記開口を通過した前記平行光線が前記反射鏡により反射された反射光の強度を測定する光検知器と、
前記光学測定ユニットを、前記平行光線が前記吹き出し口装置の前記開口を通過する位置に移動する移動手段とを有し、前記反射光の強度に基づき前記ダンパーの開口率を算出する空調装置として提供される。
【００１２】
また、本発明の他の観点によれば、吹き出しグリルの風上側にダンパーを備えた吹き出し口装置と、前記吹き出しグリルの風上側表面に設けられた反射鏡と、
前記ダンパーの風上側に配置された光学測定ユニットと、前記光学測定ユニットに設けられ、ビーム状の平行光線を前記反射鏡に垂直に投射する投光器と、前記光学測定ユニットに設けられ、前記ダンパーの開口を通過した前記平行光線が前記反射鏡により反射された反射光の強度を測定する光検知器と、前記光学測定ユニットを前記ダンパーの開口幅方向に沿って一定速度で移動する移動手段とを有し、前記光学測定ユニットの移動距離と前記反射光の強度変動との関係に基づき前記ダンパーの開口率を算出する空調装置として提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダンパーの開口幅を測定する光学測定ユニットを移動することで、複数の吹き出し口装置の開口率を１個の光学測定ユニットにより監視することができる。このため、高価な光学測定ユニットの使用数が少ない空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の床吹き出し式空調システム斜視図
【図２】本発明の第１実施形態の空調装置断面図
【図３】本発明の第１実施形態の空調装置平面図
【図４】本発明の第１実施形態の反射光強度の時間依存性を表す図
【図５】本発明のピーク強度を説明する図
【図６】本発明の第２実施形態の空調装置断面図
【図７】本発明の第２実施形態の反射光強度の時間依存性を表す図
【図８】本発明の第３実施形態の空調装置断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１実施形態は、所定の観測位置に停止する光学測定ユニットを用いてダンパーの開口率を観測する空調装置に関する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態の床吹き出し式空調システム斜視図であり、コンピュータシステムの冷却に用いられる空調システムの主要な構成を表している。なお、吹き出し口装置１と、コンピュータラック４０が設置された床板８部分とを除き、それらの周辺の床板を除去して描いている。また、図中に示す直交座標軸は、床面（床板８の上面）に垂直にｚ軸を、後述する軌道５ｂの延在方向にｘ軸を、床面に平行な面がｘｙ面となるようにｙ軸を設定している。
【００１７】
図１を参照して、コンピュータ２０を設置する電子計算器室の一部にコールドアイル４５ａホットアイル４５ｂが形成されており、コールドアイル４５ａの床板が、床面（電子計算器室の床板８上面）と高さを揃えて設置された複数の吹き出し口装置１により置き換えられている。この吹き出し口装置１は、要求される冷却能力に応じて、コールドアイル４５ａの床面にｘ軸方向に１列又は複数列に列設されている。
【００１８】
この列設された吹き出し口装置１の傍らの床面上に、吹き出し口装置１の配列た沿ってコンピュータを収納するコンピュータラック４０が設置される。従って、コンピュータラック４０の前面パネル４１ａは、吹き出し口装置１の列に沿って、その傍らにｘ軸方向に並ぶように立設する。
【００１９】
吹き出し口装置１は、図外のエアハンドラから床下（床板８の下）に供給される冷気９を、吹き出し口装置１の上面に設けられた吹き出しグリル１１を通してコールドアイル４５ａの床上に吹き出す。床上に吹き出された冷気９は、コンピュータラック４０の前面パネル４１ａに開口する吸気口４２ａからコンピュータラック４０内に吸入され、コンピュータの部品を空冷したのち、コンピュータラック４０の背面パネル４１ｂに開口する排気口４２ｂから排気９ｂとしてホットアイル４５ｂへ排出される。
【００２０】
列設された吹き出し口装置１の直下に、ｘ軸方向に並ぶ吹き出し口装置１の列に沿ってｘ軸方向に延在する軌道５ｂが設けられている。さらに、光学測定ユニット２が、この軌道５ｂに跨乗して移動可能に設けられる。この光学測定ユニット２は、軌道５ｂ上を走行して、列設された吹き出し口装置１の中から選択された任意の吹き出し口装置１の直下の所定の測定位置に停止することができる。
【００２１】
測定位置に停止した光学測定ユニット２は、吹き出し口装置１の開口率乃至風量を測定する。この開口率及び風量の測定方法については後述する。そして、吹き出し口装置１から吹き出る冷気９の風量が適切になるように、その吹き出し口装置１のダンパー（図２のダンパー１２）の開口率が制御される。この光学測定ユニット２は、直下に軌道５ｂが敷設されている任意の吹き出し口装置１の直下に移動してダンパー１２の開口率を測定することができるので、各吹き出し口装置１ごとに冷気９の風量を測定して風量を最適に調整することができる。
【００２２】
図２は本発明の第１実施形態の空調装置断面図であり、吹き出し口装置１及び光学測定ユニットを含む空調装置の主要な構造を表している。なお、図２中の円Ｂ内の図は、平行光線４のＡＡ’を含む紙面に垂直な断面形状を表している。図３は本発明の第１実施形態の空調装置平面図であり、図２に示す吹き出し装置１の吹き出しグリル１１を除去した状態で上方から見た吹き出し装置１の構造を表している。
【００２３】
まず、吹き出し口装置１について説明する。
【００２４】
図２及び図３を参照して、本第１実施形態の空調装置１０１に用いられる吹き出し口装置１は、通常、例えば辺長５０ｃｍ〜６０ｃｍの矩形の平面形状と、１０ｃｍ〜１５ｃｍの厚さを有する。もちろん、この寸法は典型例であり、とくに寸法を限定するものではない。
【００２５】
吹き出し口装置１の周縁は矩形筒状の枠体１ａから構成されており、この枠体１ａの内部上面に、例えば厚さ３ｃｍ〜４ｃｍの吹き出しグリル１１が嵌め込まれ、枠体１ａの内部下面に、例えば厚さ略５ｃｍ程度のダンパー１２が嵌め込まれている。なお、吹き出しグリル１１とダンパー１２とは、その間に空間１ｂを介して配設される。
【００２６】
吹き出しグリル１１は、ｙ軸方向に均等なピッチ間隔で配設されたｘ軸方向に帯状に延在する薄板からなる風向制御板を備え、下方から吹き出しグリル１１を通過して上方へ吹き出す冷気９の風向を制御する。また、床荷重強度を強化するために、この吹き出しグリル１１の中央をｙ軸方向に横断する補強リブ１１ａが設けられている。
【００２７】
ダンパー１２は、枠体１ａに枢設されたｙ軸方向に延在する回転軸１２ｂを有し、この回転軸１２ｂに長辺がｙ軸方向に延在する長方形板状のダンパー板１２ａが、回転軸１２ｂ廻りに回動可能に取り付けられている。このダンパー板１２ａは、２枚を１対として、例えば５対が等ピッチ間隔で設けられる。この対をなす２枚のダンパ板１２ａは、開口１２ｅが閉じた状態ではほぼ同一平面に位置し、開口１２ｅが開いた状態では互いにハの字状をなすように保持される。そして、隣接するダンパ板１２ａとの隙間、即ちハの字状に保持されたダンパー板１２ａのハの字上端に形成される隙間（開口１２ｅ１）、及び、ハの字下端に形成される隣接する対のダンパー板１２ａとの間の隙間（開口１２ｅ２）が、ダンパー１２の開口１２ｅを構成する。即ち、ダンパー板１２ａは全体として折板の斜面をなすように配置され、折板の上端面及び下端面が開口１２ｅを構成する。
【００２８】
エアハンドラーから床下（ダクト１２の下）に送風された冷気９は、ダンパー１２の開口１２ｅ１、１２ｅ２を通り、吹き出しグリル１１を通過して床上（吹き出しグリル１１の上）に吹き出る。吹き出し口装置１から吹き出す冷気９の風量は、ダンパー１２の開口１２の開口幅１２ｅを調整して制御される。
【００２９】
さらに、ダンパー１２には、ダンパー板１２ａを回動させてダンパー１２の開口１２ｅの開口幅を変動するリンク機構１２ｆが設けられている。このリンク機構１２ｆは、ダンパー制御装置３により制御されるリンク駆動装置１２ｃにより駆動される。従って、ダンパー１２の開口率を、ダンパー制御装置３を介して制御することができる。なお、ダンパー制御装置３は各吹き出し口装置１ごとに設けることもできるが、空調装置全体のダンパーを１個のダンパー制御装置３により制御することが、設備費用の観点から好ましい。
【００３０】
吹き出しグリル１１とダンパー１２との間の空間１ｂに、反射鏡１５及び風速計１４が設けられる。反射鏡１５は、後述するようにダンパー１２の開口１２ｅ１又は開口１２ｅ２を通過した平行光線４がけられることなく反射される大きさを有する。
【００３１】
風速計１４は、吹き出しグリル１１を通過する冷気９の風速を測定するもので、回転軸１４ｂ廻りに回転するプロペラ１４ａを有するプロペラ式風速計が用いられ、吹き出しグリル１１の下面に回転軸１４ｂを垂直にして固定される。この風速計１４は、プロペラ１４ａの先端が少なくとも開口１２ｅ１の中央（ｘ軸方向の中央）直上に達するように固設される。このように固設することで、開口１２ｅ１の開口幅が狭い状態でも常に開口１２ｅ１の直上をプロペラ１４ａが過るので、後述する反射光４ａ強度がプロペラ１４ａの回転速度に応じて変調され、開口幅が狭い状態でも風速測定が可能となる。
【００３２】
なお、上述した反射鏡１５及び風速計１４の固設位置は、ハの字上端の開口１２ｅ１の開口幅を測定する場合である。ハの字下端の開口１２ｅ２の開口幅を測定する場合は、反射鏡１５及び風速計１４は、開口１２ｅ１に代えて開口１２ｅ２上の、開口１２ｅ１の開口幅を測定する場合と同様の位置に固設される。以下、説明を簡明にするために、開口１２ｅ１の開口幅を測定する場合について説明する。もちろん、開口１２ｅ２の開口幅を測定する場合も同様に説明される。
【００３３】
次に、光学測定ユニット２に関して説明する。
【００３４】
図１を参照して既述したように、軌道５ｂが、吹き出し口装置１の直下をｘ軸方向、即ちダンパー板１２ａの延在方向と直交する方向に延在して設けられ、その軌道５ｂに跨乗してダンパー制御装置３からの信号に基づき走行する走行装置５ａが設けられる。光学測定ユニット２は走行装置５ａに固定される。従って、光学測定ユニット２は、ダンパー制御装置３により所定の観測位置に移動され、その観測位置に停止する。なお、本第１実施形態では、測定中の光学測定ユニット２は、少なくともダンパー１２の開口率の測定中は、軌道５ｂの所定の測定位置に停止している。
【００３５】
光学測定ユニット２は、上方に平行光線４を出射する投光器２７と、平行光線４が反射鏡１５で反射された反射光４ａを検知する光検知器２５とを備える。
【００３６】
投光機２７は、光源２１（例えば半導体レーザ）から出射されるレーザ光４ｂをコリメータ２３で平行光線４にする。同時に、コリメータ２３は、平行光線４を帯状のビームに、即ち、図２中のＡＡ’断面を表す円Ｂ内の図を参照して、平行光線４を幅ｗ（ｘ軸方向の長辺の長さ）、厚さｔ（ｙ軸方向の短辺の長さ）の細長の長方形断面を有する平行ビームに整形する。
【００３７】
平行光線４は、光学測定ユニット２の上方に向けて出射され、その一部がダンパー板１２ａにより遮蔽され、開口１２ｅ１を通過した残りの部分が吹き出しグリル１１下面に設けられた反射鏡１５に垂直に入射する。反射鏡１５に垂直に入射した平行光線４は反射されて反射光４ａとなり、平行光線４と逆平行に下方に進行してコリメータ２３を通過して集光された後、コリメータ２３と半導体レーザ２１との間に設けられたビームスプリッタ２２により水平方向に反射されて平行光線４から分離される。ビームスプリッタ２２により分離された反射光４ａは、集光レンズ２６で光検知器２５上に集光され、光検知器２５によりその強度が測定される。
【００３８】
図４は本発明の第１実施形態の反射光強度の時間依存性を表す図であり、光検知器２５により検出された光強度を表している。
【００３９】
図４を参照して、本第１実施形態における反射光強度（反射光４ａの強度）は、ボトム強度ＰＬとピーク強度ＰＨとの間をパルス状に周期Ｔｃで推移する。このピーク強度ＰＨ及びボトム強度ＰＬは、それぞれ反射光４ａ（即ち、反射鏡１５に到達する平行光線４）がプロペラ１４ａにより遮蔽されない又は遮蔽量が最小となる時刻の反射光強度及びプロペラ１４ａによる遮蔽量が最大となる時刻の反射光強度に対応している。
【００４０】
まず、反射光４ａがプロペラ１４ａにより遮蔽されることがない場合、例えば風速計１４を除去した場合の反射光強度を説明する。
【００４１】
図５は本発明のピーク強度を説明する図であり、プロペラ１４ａによる遮蔽が無い場合の開口幅ｗとピーク強度ＰＨとの関係を表している。本明細書では「開口幅」とは、開口１２ｅ、１２ｅ１、１２ｅ２を構成する隙間を上方から見たときのその隙間の幅（ｘ軸方向の間隔）をいう。なお、図（ａ）の水平軸は、最大開口幅Ｗｍａｘで規格化された開口幅ｗを表している。また、図（ｂ）は平行光線の幅Ｗと開口１２ｅ１を通過する平行光線４の幅（反射光４ａの幅に等しい）との関連を表している。また、図（ｂ）中に、ハの字型に開口した状態のダンパー板１２ｂを実線で、最大開口状態及び最小開口状態のダンパ板１２ｂをそれぞれ垂直及び水平の破線で表示している。
【００４２】
図５（ｂ１）を参照して、矩形断面を有する平行光線４の幅Ｗが、開口１２ｅ１の最大開口幅Ｗｍａｘより大きく平行光線４が最大開口状態の開口１２ｅ１を完全に横断する場合、開口１２ｅ１を通過した平行光線４（及び反射光４ａ）の幅は開口１２ｅ１の開口幅ｗに等しい。従って、図５（ａ）中の折れ線ｂ１を参照して、ピーク強度ＰＨ（反射光強度に等しい）は、開口幅ｗが０〜Ｗｍａｘの間で、開口１２ｅ１の開口幅ｗに比例して増加する。
【００４３】
図５（ｂ３）を参照して、矩形断面を有する平行光線４の幅Ｗが最大開口幅Ｗｍａｘの１／２の場合、平行光線４の端（図５では左端）が開口１２ｅ１の中心に位置するように平行光線４が照射される。このとき、開口１２ｅ１を通過する平行光線４の幅は開口１２ｅ１の開口幅ｗの１／２であるから、図５（ａ）中の折れ線ｂ３を参照して、ピーク強度ＰＨは折れ線ｂ１の１／２の勾配で開口幅ｗに比例して増加する。なお、平行光線４の幅Ｗが最大開口幅Ｗｍａｘの１／２以下であると、開口幅ｗが最大に近い状態では平行光線４の全量が開口１２ｅ１を通過するので、反射光強度が一定になり、開口幅ｗの測定が困難になり好ましくない。また、平行光線４が開口１２ｅ１の中心を通らない配置では、最小開口状態付近で平行光線４が開口１２ｅ１を通過しなくなり、開口幅ｗの測定をすることができない。従って、本第１実施形態の平行光線４の幅Ｗは、開口１２ｅ１の最大開口幅Ｗｍａｘの１／２以上とし、かつ、平行光線４の端が開口１２ｅ１の端（例えば回転軸１２ｂの位置）に位置するように光学測定ユニット２を配置することが望ましい。
【００４４】
図５（ｂ２）を参照して、矩形断面を有する平行光線４の幅Ｗが最大開口幅Ｗｍａｘに対して、Ｗｍａｘ／２＜Ｗ＜Ｗｍａｘの場合、平行光線４が開口１２ｅ１の左右何れか半分、例えば中央から右半分を横断して照射するとともに、開口１２ｅ１の残りの側、例えば開口１２ｅ１の中央より左側にはみ出る領域をも照射する。
【００４５】
従って、開口幅ｗが比較的狭くこのはみ出る領域をダンパー板１２ａが遮蔽している状態では、開口１２ｅ１を通過する平行光線４の幅は開口１２ｅ１の開口幅ｗに等しい。従って、反射光４ａのピーク強度ＰＨは、図５（ａ）の折れ線ｂ２を参照して、平行光線４の幅Ｗが広い場合の折れ線ｂ１に沿って開口幅ｗに比例して増加する。
【００４６】
開口幅ｗが、このはみ出る領域をダンパー板１２ａが遮蔽しなくなる幅ｗ０以上になると、図５（ａ）の折れ線ｂ２を参照して、折れ線ｂ１の１／２の勾配で、即ち折れ線ｂ３に平行に開口幅ｗの増加と共に直線的に増加する。
【００４７】
上述したように、プロペラが無いときの反射光４ａ強度（ピーク強度ＰＨ）は、開口幅ｗの増加とともに単調に増加する。従って、ピーク強度ＰＨの測定値に基づき開口幅ｗを一義に定めることができる。本第１実施形態では、開口１２ｅ１の実際の開口幅ｗと反射光強度のピーク強度ＰＨとの関係を予め実験により測定し、ダンパー制御装置３に表として記憶しておく。ダンパー制御装置３は、観測されたピーク強度ＰＨを記憶された表と比較し、観測されたピーク強度ＰＨに相当する開口幅ｗを、又は、最大開口幅Ｗｍａｘに対する開口幅ｗの比ｗ／Ｗｍａｘを開口率として算出する。
【００４８】
上述した図５（ａ）に示す開口幅ｗと反射光強度（ピーク強度ＰＨ）の関係は、平行光線４が矩形断面形状を有する場合である。しかし、反射光強度が開口幅ｗとともに単調増加するならば、平行光線４の断面形状はとくに限定されない。例えば、直径又は長径がＷの断面円形又は断面楕円形の平行光線４を用いることができる。かかる円又は楕円形の平行光線４は簡単な光学系を用いて容易に形成することができる。一方、矩形断面の平行光線を用いると、開口幅ｗと反射光強度の関係は比例関係又は折れ線で表すことができ、開口幅を簡単な関係式を用いて精密に算出することができる。
【００４９】
次に、風速計１４を設置した場合、プロペラ１４ａによる反射光４ａの遮蔽に起因するピーク強度ＰＨへの影響を説明する。
【００５０】
図４を参照して、反射光強度のピーク強度ＰＨは、反射光４ａ、即ち開口１２ｅ１を通過する平行光線４がプロペラ１４ａにより遮蔽されない場合は、上述したように図５（ａ）に示すピーク強度に等しい。従って、この場合は反射光強度のピーク強度ＰＨから直ちにダンパー１２の開口幅ｗ及び開口率が算出される。なお、反射光強度が開口幅ｗとともに単調増加する場合は、予め実験により作成された表に観測された反射光強度のピーク強度ＰＨを当てはめ、開口幅ｗ及び開口率が求められる。
【００５１】
このようにピーク強度ＰＨがプロペラ１４ａに影響されない状況は、最大開口状態の開口１２ｅ１を通過した平行光線４が、上視したときのプロペラ１４ａの隙間に完全に含まれる場合に生ずる。厚さｔが薄い細長の矩形断面を有する平行ピーム４は、プロペラ１４ａの隙間に容易に完全に含ませることができる。
【００５２】
他方、反射光強度のピーク強度ＰＨがプロペラ１４ａによる遮蔽の影響を受ける場合がある。具体的には、最大開口状態の開口１２ｅ１を通過した平行光線４が、上視したときのプロペラ１４ａの隙間に完全に含まれず、一部がプロペラ１４ａによりけられる場合である。プロペラ１４ａによりけられは、とくに円形断面の平行ピーム４で生じやすい。
【００５３】
このけられる場合、ピーク強度ＰＨは、図５（ａ）に示すけられの無い場合のピーク強度Ｐからプロペラ１４ａにより遮蔽された分を差し引いた強度になる。このとき、開口１２ｅ１を通過した平行光線４がプロペラ１４ａにより遮蔽される割合は、プロペラ及び平行光線の形状の他、開口１２ｅ１の開口幅によっても異なる。
【００５４】
しかし、プロペラ１４ａによるけられが生ずる場合でも、開口１２ｅ１を通過した平行光線４の幅は、開口幅ｗが拡幅するにつれ、プロペラ１４ａの先端側から回転軸１４ｂ方向へ常に広がる。従って、開口幅ｗの増加と共に、観測されるピーク強度ＰＨは単調に増加する。このため、予め実験により開口幅ｗと反射光４ａのピーク強度ＰＨの関係を表す表を作成しておき、この表を用いて、測定されたピーク強度ＰＨから開口幅ｗ及び開口率を一義に求めることができる。
【００５５】
次に、風速の測定について説明する。
【００５６】
再び図４を参照して、反射光強度がボトル強度ＰＬに低下する周期Ｔｃは、反射光４ａ（即ち、開口１２ｅ１を通過した平行光線４）が風速計１４の回転するプロペラ１４ａにより遮蔽される周期を表している。従って、周期Ｔｃからプロペラ１４ａの回転速度が測定され、これから風速を知ることができる。
【００５７】
図２及び図３を参照して、ダンパー制御装置３は、光学測定ユニット２により測定された開口１２ｅ１の開口幅又はダンパー１２の開口率と、同じ光学測定ユニット２により測定された風速とから、ダンパー１２を通過する冷気９の風量を求める。
【００５８】
図１を参照して、コンピュータ毎に消費電力が異なるコンピュータシステムでは、各コンピュータラック４０毎に冷却に必要な風量が異なる。コンピュータラックに吸入される冷気は主に最近接に位置する吹き出し口装置１から供給されるから、吹き出し口装置１を通過する風量は、各コンピュータラック４０に必要とされる風量に合わせて吹き出し口装置１毎に制御されることが望ましい。
【００５９】
コンピュータラック４０を冷却するために必要な風量Ｑｒｉは、コンピュータラック４０内の最高温度、例えば、コンピュータラック４０の背面パネル４１ｂに設置された温度センサー４３ｂで観測される温度Ｔｃｉが規定温度以下になる風量として求められる。
【００６０】
温度Ｔｒｉ、風量Ｑｒｉの冷気９により消費電力Ｐｉのコンピュータを収容するコンピュータラック４０を冷却するとき、コンピュータラック４０の前面パネル４１ａに設置された温度センサー４３ａで観測される温度Ｔｈｉと背面パネル４１ｂに設置された温度センサー４３ｂで観測される温度Ｔｃｉとの間の温度差ΔＴｉ＝Ｔｈｉ−Ｔｃｉと、消費電力Ｐｉとの間に、Ｐｉ∝Ｑｒｉ×ΔＴｉの関係がある。なお、添え字ｉ（ｉは自然数）はｉ番目のコンピュータラック４０に関する値であることを表している。
【００６１】
通常、冷気９の温度Ｔｒｉは、エアハンドラから供給される冷気９の温度Ｔｓにほぼ等しい。ダンパー制御装置３は、消費電力Ｐｉ及び温度差ΔＴｉを監視して、温度差ΔＴｉが許容される最大値になるように、各コンピュータラック４０に近接する吹き出し口装置１のダンパー１２の開口率を調整し、その吹き出し口装置１から吹き出す冷気９の風量を制御する。このように温度差ΔＴｉを許容される最大値になるように制御することで、各吹き出し口装置１から吹き出す冷気９が必要最小の風量になる。これにより、吹き出し口装置１から吹き出す冷気９の総和であるエアハンドラの送風量が必要最小に抑制されるので、運転コストが抑制される。
【００６２】
上述した第１実施形態の空調装置１０１では、回転開閉式のダンパー１２を用いたが、光学測定ユニット２を用いて開口率を測定できるダンパーであればよく、例えばスライド式のダンパーを用いることもできる。
【００６３】
本発明の第２の実施形態は、所定の観測区間を一定速度で走行する光学測定ユニットを用いてダンパーの開口率を観測する空調装置に関する。
【００６４】
図６は本発明の第２実施形態の空調装置断面図であり、吹き出し口装置１及び光学測定ユニットを含む空調装置の主要な構造を表している。図６中の円Ｂ内の図は、平行光線４のＡＡ’を含む紙面に垂直な断面形状を表している。
【００６５】
本第２の空調装置１０２は、第１実施形態の空調装置１０１と、平行光線４の水平断面形状が異なる点、及び、ダンパー１２の開口１２ｅの開口幅ｗの測定中に光学測定ユニット２が軌道５ｂ上を走行している点で相違する。以下、相違点を主として説明する。
【００６６】
図６を参照して、第２実施形態の光学測定ユニット２に設けられる投光器２７は、細い光ビーム、例えば直径Ｄが１ｍｍの円形断面の光ビームからなる平行光線４を出射する。
【００６７】
光学測定ユニット２は、ダンパー制御装置３から送出される信号により軌道５ｂ上を走行する。この走行は、測定位置範囲（所定の観測区間）内では一定速度が維持される。そして、測定位置範囲外を移動するときはより高速で走行する。これにより、光学測定ユニット２を他の吹き出し口装置１の観測位置に移動する時間を短縮することができる。
【００６８】
本第２実施形態では、ダンパー１２に向けて照射された平行光線４は、走行位置に応じて、ダンパー板１２ａに遮蔽され、又は、開口１２ｅ１を通過する。開口１２ｅを通過した平行光線４は反射鏡１５で垂直に反射されて反射光４ａとなり、ビームスプリッタ２２により平行光線４から分離されて、光検知器２５によりその強度が測定される。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６９】
図７は本発明の第２実施形態の反射光強度の時間依存性を表す図であり、光検知器２５により検出された光強度を表している。なお、図７（ａ）はプロペラ１４ａが開口１２ｅ１を完全に横切って過る場合を、図７（ａ）はプロペラ１４ａ先端が開口１２ｅ１内に停まり、プロペラ１４ａが開口１２ｅ１内の一部領域を横切らない場合を表している。
【００７０】
反射光強度の測定中、光学測定ユニット２は一定速度で走行し、その結果、平行光線４は開口１２ｅ１を一定速度で横切るように移動する。従って、パルス状の減少を除去した反射光強度の包絡線は、平行光線４が開口１２ｅ１を横切る間に、０からピーク強度ＰＨまで立ち上がり、ピーク強度ＰＨを維持した後、０まで立ち下がる台形状の強度変化を示す。
【００７１】
本第２実施形態では、この反射光強度の包絡線の立ち上がりから立ち下がりまでを、平行光線４が開口１２ｅ１を通過する期間として、その期間（時間）に相当する光学測定ユニット２の走行距離を開口１２ｅ１の開口幅ｗとして測定する。
【００７２】
反射光強度の立ち上がり及び立ち下がりは、平行ビーム４の幅Ｗ（例えば直径Ｄ）が小さいほど急峻になる。従って、開口幅ｗの測定精度を高めるためには、平行ビーム４の幅Ｗを狭くすることが望ましい。他方、細過ぎると、ダンパー板１２ａの縁の凹凸に起因するノイズが多くなる。このため、平行光線４の幅Ｗを０．３〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００７３】
平行光線４の断面形状はとくに制限がないが、円形断面とすることで投光器２７の光学系を簡素にすることがてきる。しかし、平行光線４を厚さｔ方向に広げることで、ノイズを平滑化して開口幅ｗの測定精度を向上することもできる。
【００７４】
光学測定ユニット２が一定速度で走行する観測範囲は、平行光線４が開口１２ｅ１の両端で遮蔽される範囲であればよい。かかる範囲は、例えば反射光強度が立ち上がってから立ち下がるまでの範囲であり、光検知器２５の出力を監視することで特定することができる。これにより一定速度で走行しなければならない測定範囲を狭くし、測定時間を短くすることができる。また、平行光線４が最大開口幅Ｗｍａｘを走査する範囲としてもよい。この場合、走行位置が常に一定なので走行制御が容易である。
【００７５】
反射強度に見られる周期Ｔｃのパルス状の減少は、回転するプロペラ１４ａが平行光線４を遮蔽する期間に当たる。従って、第１実施形態と同様に、周期Ｔｃからプロペラ１４ａの回転速度、ひいては冷気９の風速を知ることができる。
【００７６】
なお、本第２実施形態の平行光線４の断面はプロペラ１４ａの隙間に比べて小さいので、反射光強度のピーク強度ＰＨはほぼ反射光４ａの全強度（即ち開口１２ｅ１を通過する平行光線４の全強度）に等しい。このように、ピーク強度ＰＨは開口幅ｗ及びプロペラ１４ａの形状等に依存せず常に一定なので、ピーク強度ＰＨを監視することで異常を検知し、信頼性を向上することもできる。
【００７７】
本第２実施形態では、第１実施形態と同様に、ダンパー制御装置３は、吹き出し装置１から吹き出す例風９の風量を風速と開口幅ｗ（又は開口率）から算出し、この風量及び温度差ΔＴｉに基づきその吹き出し装置１の風量を必要最小量になるようにダンパー１２の開口率を制御する。
【００７８】
プロペラ１４ａが短くプロペラ１４ａの先端が開口１２ｅ１内に停まる場合、開口１２ｅ１の端とプロペラ１４ｓの先端との間に隙間が生じる。この隙間の区間を通過する平行光線４はプロペラに遮蔽されないので、図７（ｂ）を参照して、この隙間を走行する期間（時間）は反射光強度のパルス状の減少は起こらない。そして、平行光線４がプロペラ１４ａに遮蔽される位置まで走行した後、初めてパルス状の減少が観測される。なお、プロペラ１４ａは、その先端が開口１２ｅ１の中央を超えるように配置する。これにより、開口幅ｗが狭い状態でもパルス状の減少を起こさせ、周期Ｔｃを観測することがてきる。
【００７９】
本発明の第３実施形態は、反射鏡１５ａ、１５ｂと風速計１４とを異なる開口１２ｅ１上に配置した空調装置に関する。
【００８０】
図８は本発明の第３実施形態の空調装置断面図であり、吹き出し口装置１及び光学測定ユニット２を含む空調装置１０３の主要な構造を表している。
【００８１】
図８を参照して、本第３実施形態では、２枚の反射鏡１５ａ、１５ｂがそれぞれ異なる開口１２ｅ１直上に設けられる。反射鏡１５ａは、第２実施形態の反射鏡１５ａと同様であり、光学測定ユニット２から投射される平行光線２を反射光４ａとして下方に反射する。
【００８２】
反射鏡１５ｂは、反射鏡１５ａが設置された開口１２ｅ１と異なる開口１２ｅ１（図８では右側に隣接する開口１２ｅ１）の直上に設けられる。なお、反射鏡１５ｂは所定位置に停まる平行光線４をけられなく反射する大きさがあればたり、反射鏡１５ａより小さくすることもできる。反射鏡１５ｂに近接して風速計１４が設けられる。この風速計１４の構造及び配置は第２実施形態の風速計１４と同様である。
【００８３】
光学測定ユニット２は、第２実施形態と同様の投光器２７及び光検知器２５を備え、軌道５ｂに跨乗して走行する走行装置５ａに固定されている。なお、投光器２７は第２実施形態と同様に細いビーム状の平行光線２を上方に出射する。本第３実施形態の光学測定ユニット２は、開口１２ｅ１の開口幅ｗを反射鏡１５ａを用いて測定し、風速を反射鏡１５ｂを用いて測定する。
【００８４】
開口１２ｅ１の開口幅ｗの測定は、まず光学測定ユニット２を反射鏡１５ａ直下に位置する開口１２ｅ１の所定の観測開始位置まで移動する。次いで、第２実施形態と同様に、光学測定ユニット２を開口１２ｅ１を横切るようにｘ軸方向に一定速度で走行させ、反射光強度の立ち上がりから立ち下がりまでの走行距離を開口幅ｗとして測定する。
【００８５】
風速の測定は、平行光線４が開口１２ｅ１を通過して反射鏡１５ｂを照射するように、光学測定ユニット２を反射鏡１５ｂ直下に位置する開口１２ｅ１の下の所定の位置に移動し、停止する。このとき、平行光線４（及び反射光４ａ）は回転するプロペラ１４ａに遮蔽され、反射光強度は周期Ｔｃでパルス状に低下する。ダンパー制御装置３は、周期Ｔｃから冷気９の風速を算出し、この風速と測定された開口幅ｗとに基づき吹き出し口装置１を通過する風量を算出し、その風量が必要最小になるように制御する。
【００８６】
本第３実施形態では、開口幅ｗ及び風速の測定は、それぞれ異なる時になされる。従って、開口幅ｗの測定がプロペラ１４ａの回転により擾乱されたり、あるいは開口幅ｗが狭いときその開口１２ｅ１を横切る時間が短か過ぎるため遅い風速の測定が困難になるということがないので、安定して開口幅ｗ及び風速の精密な測定がなされる。。
【００８７】
本題３実施形態において、細いビーム状の平行光線４に代えて、第１実施形態と同様の幅広の平行光線４とすることもできる。もちろん、この場合、第１実施形態と同様に、光測定ユニット２を反射鏡１５ａ及び反射鏡１５ｂの直下に停止した状態で、それぞれ開口幅ｗ及び風速の測定がなされる。
【００８８】
このとき、開口幅ｗの測定では、反射光強度はプロペラ１４ａの回転の影響を受けないから、例えば図５（ａ）のように、反射光強度（図４のピーク強度に等しい）から直接開口幅ｗを求めることができる。また、風速の測定では、プロペラ１４ａの回転よる周期的な平行光線４の遮蔽が起きれば足りる。従って、第１実施形態のように、平行光線の断面形状及びプロペラ１４ａの形状が反射光強度に与える影響を考慮する必要がない。従って、これらの形状を自由に選択できるので設計の自由度が向上する。
【００８９】
上述の第１〜第３実施形態によれば、１個の光学測定ユニット２が軌道５ｂ上を移動して、複数の吹き出し口装置１の中から選択された任意の吹き出し口装置１の測定位置に移動するから、複数の吹き出し口装置１の空調状態を１個の光学測定ユニット２で監視することができる。このため、高価な光学測定ユニット２の使用個数が少なく、安価な空調設備が提供される。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明をコンピュータシステムの床吹き出し式空調装置に適用することで、安価な設備で、各吹き出し口装置の風量を適切に制御することができる空調装置が提供される。
【符号の説明】
【００９１】
１  吹き出し口装置
１ａ  枠体
１ｂ  空間
２  光学測定ユニット
３  ダンパー制御装置
４  平行光線
４ａ  反射光
４ｂ  レーザ光
５  移動手段
５ａ  走行装置
５ｂ  軌道
８  床板
９  冷気
９ｂ  排気
１１  吹き出しグリル
１１ａ  補強リブ
１２  ダンパー
１２ａ  ダンパー板
１２ｂ  回転軸
１２ｃ  リンク駆動装置
１２ｅ、１２ｅ１、１２ｅ２  開口
１２ｆ  リンク機構
１４  風速計
１４ａ  プロペラ
１４ｂ  回転軸
１５、１５ａ、１５ｂ  反射鏡
２１  光源
２２  ビームスプリッタ
２３  コリメータ
２４  凸レンズ
２５  光検知器
２６  集光レンズ
２７  投光器
４０  コンピュータラック
４１ａ  前面パネル
４１ｂ  背面パネル
４２ａ  吸気口
４２ｂ  排気孔
４３ａ、４３ｂ  温度センサー
４５ａ  コールドアイル
４５ｂ  ホットアイル
１０１、１０２、１０３  空調装置。
【図１】
2011080726.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
2011080726.tif 000009
【図６】
2011080726.tif 000010