(57)【要約】【課題】送風ファン、データセンタの冷却装置、及びデータセンタの冷却方法において、省エネルギ化を実現すること。【解決手段】回転軸Xを中心にして回転自在な複数の羽根２６と、回転軸Xに垂直な平面Yと羽根２６の表面との間の角度αを調節することにより、羽根２６の回転が停止したときに隣接する羽根２６同士が正面視で重なるようにする角度調節部２９とを有する送風ファン２３による。【選択図】図７
2015090660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、
前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部と、
を有する送風ファン。
【請求項２】
前記羽根が回転しているときの前記角度は、前記羽根が停止しているときの前記角度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の送風ファン。
【請求項３】
前記角度調節部は、前記角度が減少する方向に前記羽根を付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送風ファン。
【請求項４】
データセンタ内の電子機器に冷却風を送風する複数の送風ファンと、
前記冷却風の風量が、前記電子機器を冷却するのに要する目標の風量を超えているときに、複数の前記送風ファンのうちの一部を停止する制御部とを有し、
前記送風ファンが、
回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、
前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有することを特徴とするデータセンタの冷却装置。
【請求項５】
複数の送風ファンで生成された冷却風の風量が、データセンタ内の電子機器を冷却するのに要する目標の風量を超えているときに、複数の前記送風ファンのうちの一部を停止する処理を有し、
前記送風ファンが、
回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、
前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有することを特徴とするデータセンタの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風ファン、データセンタの冷却装置、及びデータセンタの冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の到来に伴い、データセンタに設置されるサーバ等の電子機器では大量のデータが扱われるようになり、データセンタ全体の消費電力は増加傾向にある。
【０００３】
データセンタで消費される電力としては、個々のサーバで消費される電力の他に、各サーバを冷却するための空調電力もある。その空調電力を削減することで、データセンタ全体の省エネルギ化を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−１２７７９８号公報
【特許文献１】特開昭６１−１９５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
送風ファン、データセンタの冷却装置、及びデータセンタの冷却方法において、省エネルギ化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の開示の一観点によれば、回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有する送風ファンが提供される。
【０００７】
また、その開示の別の観点によれば、データセンタ内の電子機器に冷却風を送風する複数の送風ファンと、前記冷却風の風量が、前記電子機器を冷却するのに要する目標の風量を超えているときに、複数の前記送風ファンのうちの一部を停止する制御部とを有し、前記送風ファンが、回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有するデータセンタの冷却装置が提供される。
【０００８】
そして、その開示の他の観点によれば、複数の送風ファンで生成された冷却風の風量が、データセンタ内の電子機器を冷却するのに要する目標の風量を超えているときに、複数の前記送風ファンのうちの一部を停止する処理を有し、前記送風ファンが、回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有するデータセンタの冷却方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
以下の開示によれば、回転軸に垂直な面と羽根の表面との間の角度を調節することで、回転が停止したときには羽根同士を重ねて送風ファンを逆流する空気の流れを遮断できる。これにより、逆流防止用のシャッタが不要となるので、そのシャッタの圧損に起因して送風ファンの電力が上昇するのを抑えることができ、省エネルギ化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本願発明者が検討したモジュール型データセンタの内部構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本願発明者が検討したモジュール型データセンタにおいて、電子機器を冷却するのに要する冷却風の総風量の必要範囲と、送風ファンで調節できる総風量の調節可能範囲とを模式的に示す図である。
【図３】図３は、電子機器の過剰冷却を防止するために検討された送風ファンの制御方法について説明するための斜視図である。
【図４】図４は、本願発明者が検討したデータセンタの内部を上から見た模式平面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が検討したデータセンタで使用される送風ファンにシャッタを設けた場合の拡大断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るデータセンタの内部構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る送風ファンの斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る送風ファンが備えるハブの模式断面図である。
【図９】図９（ａ）は、本実施形態に係る送風ファンの回転時における羽根の断面図であり、図９（ｂ）は、回転が停止したときの羽根の断面図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る送風ファンの回転時における正面図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る送風ファンの回転時における斜視図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る送風ファンの回転時における側面図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る送風ファンの停止時における正面図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る送風ファンの回転時における斜視図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る送風ファンの回転時における側面図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る送風ファンが停止している時の送風ファンとファンユニットの各々の模式断面図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係る送風ファンの状態遷移図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る冷却装置の機能ブロック図である。
【図１９】図１９は、本実施形態に係るデータセンタの冷却方法のフローチャートである。
【図２０】図２０は、本実施形態において送風ファンの消費電力がどの程度削減するのかを調査した結果を示す図である。
【図２１】図２１は、本実施形態において送風ファンの消費電力がどの程度削減するのかを調査した結果を示す表である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が行った検討結果について説明する。
【００１２】
データセンタの形態には様々なものがあるが、コンテナ内にファンユニットとラックとを収容したデータセンタはモジュール型データセンタと呼ばれる。そのモジュール型データセンタは、コンテナ内の空間のみをファンユニットで冷却すればよいため、冷却効率がよく省エネルギ化に有利である。
【００１３】
図１は、本願発明者が検討したモジュール型データセンタの内部構成を示す斜視図である。
【００１４】
このモジュール型データセンタ１はコンテナ２を備えており、コンテナ２の内側にラック３とこれに対向するファンユニット７とが設けられる。
【００１５】
ラック３は横に複数並べられており、それらの各々にはサーバ等の複数の電子機器４が収容される。各電子機器４にはCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品が設けられるが、この例ではその発熱部品を冷却するための送風ファンが電子機器４には内蔵されていない。このような電子機器４は、ファンレス機器とも呼ばれる。
【００１６】
一方、ファンユニット７は複数の送風ファン８を備えており、各送風ファン８により冷却風Cが生成される。冷却風Cは、ファンレスの各電子機器４を冷却するのに使用されるものであって、コンテナ２の前面の吸気口２ａからコンテナ２内に供給される。そして、電子機器４の内部を通って暖められた冷却風Cは、コンテナ２の背面の排気口２ｂから排気される。
【００１７】
送風ファン８の回転数の制御方法としては様々な方法が考えられるが、この例では全ての送風ファン８を同一の回転数で回転させ、各送風ファン８において同じ風量の冷却風Cを生成する。
【００１８】
このようなデータセンタ１では、電子機器４としてファンレス機器を用いることで、各電子機器４自身の空調電力をゼロにすることができ、データセンタ１の省エネルギ化を図ることができる。
【００１９】
ところで、ファンレスの電子機器４を冷却するには上記のように送風ファン８で冷却風Cを生成することになるが、その冷却風Cの風量が、各電子機器４を冷却するのに要する風量に一致するとは限らない。これについて図２を参照しながら説明する。
【００２０】
図２は、各電子機器４を冷却するのに要する冷却風Cの総風量の必要範囲Aと、送風ファン８で調節できる総風量の調節可能範囲Bとを模式的に示す図である。
【００２１】
図２に示すように、全ての電子機器４の稼働率が最大になったときに各電子機器４が冷却不足になるのを防止するために、調節可能範囲Bの最大値Bmaxと必要範囲Aの最大値Amaxが互いに一致するように送風ファン８は設計される。
【００２２】
一方、調節可能範囲Bの最小値Bminについては特段の考慮がなされないことが多く、当該最小値Bminが必要範囲Aの最小値Aminよりも大きいことがある。
【００２３】
この場合、各最小値Amin、Bminの間の範囲Cにおいては、電子機器４を冷却するには最小値Bminよりも少ない風量で十分であるにも関わらず、冷却のために当該風量よりも大きな最小値Bminの風量で電子機器４を冷却しなければならない。これにより、電子機器４が過剰冷却になると共に、送風ファン８において電力が無駄に消費されてしまうことになる。
【００２４】
図３は、この問題を解決するために検討された送風ファン８の制御方法について説明するための斜視図である。なお、図３において、図１で説明したのと同じ要素には図１におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００２５】
図３の例では、送風ファン８ごとにその回転数を制御することで、冷却風Cの風量を送風ファン８ごとに調節する。
【００２６】
そして、複数の電子機器４のうちの一部の稼働率が低下した場合には、図３においてハッチングで示す一部の送風ファン８を停止することで、稼働率が低い電子機器４が過剰冷却になるのを防ぐ。
【００２７】
これによれば、送風ファン８の停止により空調電力を削減できるものの、以下のような別の問題が生じる。
【００２８】
図４は、図３のデータセンタ１の内部を上から見た模式平面図である。
【００２９】
図４において、ハッチングが掛けられた送風ファン８は停止状態にあることを示し、ハッチングがない送風ファン８は回転状態にあることを示している。
【００３０】
図４に示すように、回転状態にある送風ファン８から生成された冷却風Cの一部C1は、停止状態にある送風ファン８を逆流し、ファンユニット７の上流と下流との間を循環する。
【００３１】
その結果、排気口２ｂから排気される冷却風Cの風量が上記の一部の冷却風C1の分だけ低下し、これにより吸気口２ａから取り込まれる冷却風Cの風量も低下するので、稼働率が高い状態にある電子機器４が冷却不足になるおそれが生じる。そして、冷却不足となるのを防ぐには送風ファン８の回転数を高めなければならず、送風ファン８の消費電力が増加してしまう。
【００３２】
なお、停止状態にある送風ファン８で逆流が発生するのを防止するために、その送風ファン８の後段にシャッタを設けることも考えられる。
【００３３】
図５（ａ）、（ｂ）はシャッタ９が設けられた送風ファン８の拡大断面図であって、図５（ａ）はシャッタ９が開いている状態を示し、図５（ｂ）はシャッタ９が閉じている状態を示す。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、送風ファン８が回転状態にあるときにはシャッタ９が開いて冷却風Cが送風される。
【００３５】
また、図５（ｂ）に示すように、送風ファン８が停止状態にあるときにはシャッタ９が閉じ、シャッタ９を逆流しようとする空気の流れC2を遮断することができる。
【００３６】
しかし、図５（ａ）のように冷却風Cを送風しているときには、シャッタ９の前後で圧損が生じ、冷却風Cの風量が弱まるという別の問題が発生してしまう。
【００３７】
以下に、このようなシャッタを用いなくても送風ファンで逆流が発生するのを防止できる本実施形態について説明する。
【００３８】
（本実施形態）
図６は、本実施形態に係るデータセンタの内部構成を示す斜視図である。なお、図６において、図１で説明したのと同じ要素には図１におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００３９】
このデータセンタ２０は、モジュール型データセンタであって、コンテナ２の内側に複数のラック３とこれらに対向するファンユニット２２とを有する。データセンタ２０の形態はモジュール型に限定されず、任意の形態のデータセンタを採用してもよい。
【００４０】
ファンユニット２２は複数の送風ファン２３を備えており、これらの送風ファン２３で生成された冷却風Cによって各ラック３に収容された電子機器４が冷却される。ファン２３の台数は特に限定されないが、この例では２１台（＝３列×７台）とする。
【００４１】
また、図１の例と同様に、電子機器４は、ファンレスサーバ等のファンレス機器であって、CPU等の発熱部品を冷却するための送風ファンは内蔵していない。
【００４２】
更に、各電子機器４の吸気面には吸気温度検出部３１が設けられ、各電子機器４の排気面には排気温度検出部３２が設けられる。これらのうち、吸気温度検出部３１は、電子機器４に供給される冷却風Cの温度Tinを測定する温度センサである。そして、排気温度検出部３２は、電子機器４から排気される冷却風Cの温度Toutを測定する温度センサである。
【００４３】
なお、コンテナ２の外側には、上記の各温度Tin、Tout等に基づいて送風ファン２３の回転数を制御する制御部２１が設けられる。
【００４４】
冷却風Cの総風量は各送風ファン２３の回転数で調節できる。この例では、調節可能な総風量の最大値を、全ての電子機器４の稼働率が最大になった場合に各電子機器４が冷却不足になるのを防止できる１２０００m3/hrとする。
【００４５】
一方、全ての送風ファン２３を回転しつつそれらの回転数を最小値にしたとき、冷却風Cの総風量は８０００m3/hr程度となる。この総風量は、電子機器４の稼働率が低下したときには過剰であるが、本実施形態では後述のように各送風ファン２３を個別に停止するので、電子機器４が過剰に冷却されるのを防止できる。
【００４６】
図７は、送風ファン２３の斜視図である。
【００４７】
送風ファン２３は、回転軸Xを中心にして回転自在なハブ２５と、そのハブ２５に連結された複数の羽根２６とを有する。
【００４８】
羽根２６は、回転時に冷却風Cを生成する表面２６ｓを有すると共に、ハブ２５の外周面２５ａの上に第１の端部２６ａと第２の端部２６ｂとを備える。これらの端部のうち、第１の端部２６ａは、ピボット連結や蝶番等によりハブ２５に可動連結されている。一方、第２の端部２６ｂは自由端である。
【００４９】
その第２の端部２６ｂとハブ２５は、羽根２６のピッチ角を調節する角度調節部２９により連結される。
【００５０】
角度調節部２９は、ハブ２５に固定されたガイドレール２９ａと、そのガイドレール２９ａ内に収容されたバネ等の付勢部材２９ｂを有する。上記の第２の端部２６ｂは、ガイドレール２９ａに沿って可動であると共に、付勢部材２９ｂにより付勢される。この例では、付勢部材２９ｂは、羽根２６のピッチ角が減少する方向Lに羽根２６の第２の端部２６ｂを付勢する。
【００５１】
なお、この送風ファン２３の回転方向は特に限定されないが、例えば図７の方向Rに送風ファン２３を回転させることで冷却風Cを生成する。また、送風ファン２３を回転駆動させる動力源は例えば電動モータであり、送風ファン２３の消費電力はその電動モータの消費電力におおよそ等しい。
【００５２】
更に、ハブ２５や羽根２６の材料は特に限定されない。例えば、金属やプラスチック等の材料でハブ２５や羽根２６を形成し得る。
【００５３】
また、送風ファン２３の直径も特に限定されないが、この例では直径を１００mm〜７００mm程度とする。
【００５４】
図８は、ハブ２５の模式断面図である。
【００５５】
なお、図８において、図７で説明したのと同じ要素には図７におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５６】
図８に示すように、断面視でハブ２５は概略台形であり、その外周面２５ａは回転軸Xに対して傾斜している。以下では、回転軸Xに対して垂直なハブ２５の底面２５ｂと外周面２５ａとの間の角度をθ（＜９０°）とする。
【００５７】
回転軸Xを中心にして羽根２６が回転しているとき、前述の羽根２６の第２の端部２６ｂには、遠心力F1、風圧による力F2、及び付勢部材２９ｂの力F3が作用する。
【００５８】
これらの力のうち、遠心力F1と風圧による力F2との合力fは次の式（１）で表される。
【００５９】
【数１】
2015090660.tif 000003
【００６０】
よって、この合力fにほぼ等しくなるように力F3を設定すれば、羽根２６の回転数の増減に伴い合力fと力F3の大小関係が反転し、第２の端部２６ｂが外周面２５ａに沿って昇降するようになる。
【００６１】
また、θ＝９０°としたのでは、式（１）によりf=F2となり、合力fに遠心力F1が含まれなくなる。これでは遠心力F1を利用して第２の端部２６ｂを動かすことができなくなるので、本実施形態のようにθ＜９０°とすることで、遠心力F1で第２の端部２６ｂを動かせるようにするのが好ましい。
【００６２】
なお、角度θが９０°に近い場合には、式（１）においてcosθ≒０、sinθ≒１となるので、合力fは風圧による力F2とほぼ等しくなる。風圧による力F2は、冷却風Cの風量によって簡単に見積もることができる。
【００６３】
例えば、データセンタ２０内の冷却風Cの最小風量が８０００m3/hrであって、ファンユニット２３に２１台の送風ファン２３が設けられ、一台の送風ファン２３に６枚の羽根２６が設けられている場合を想定する。また、送風ファン２３の直径は２００mmとする。
【００６４】
この場合、本願発明者の計算によれば、一台の送風ファン２３を通過する冷却風Cの風速は約７．１m/sとなる。この風速の冷却風Cに曝されると、一枚の羽根２６に作用する力F2は、およそ０．４Nとなる。よって、０．４N程度の弾性力を有する市販のバネを角度調節部２９として使用することで、第２の端部２６ｂを動かすことができるようになる。
【００６５】
なお、このように風速から力F2を求めるには、例えば、以下の式（２）を用いればよい。
【００６６】
【数２】
2015090660.tif 000004
【００６７】
式（２）において、Aは羽根２６の面積(m2)、gは重力加速度(m/s2)、Pは羽根２６に作用する圧力(Pa)、vは風速(m/s)、ρは空気の密度(kg/m2)、ΔPはファン２３の前後の静圧差(Pa)である。
【００６８】
図９（ａ）は、回転時における羽根２６の断面図であり、図９（ｂ）は、回転が停止したときの羽根２６の断面図である。
【００６９】
なお、図９（ａ）、（ｂ）では、回転軸Xに垂直な平面Yと羽根２６の表面との間の角度で定義されるピッチ角をαで示している。
【００７０】
図９（ａ）に示すように、羽根２６の回転に伴って前述の合力f（図８参照）が力F3よりも優勢となると、矢印Bのように第２の端部２６ｂがハブ２５の底面２５ｂ側に移動する。その結果、羽根２６のピッチ角αが増大し、羽根２６によって生成される冷却風Cの風量を増大させることができる。
【００７１】
一方、図９（ｂ）に示すように、羽根２６の回転が停止すると、前述の合力fがゼロとなるため、第２の端部２６ｂには付勢部材２９ｂの力F3（図８参照）のみが作用する。これにより、力F3によって矢印Eの方向に第２の端部２６ｂが移動し、回転時と比較して羽根２６のピッチ角αが減少する。
【００７２】
このように回転の有無に応じてピッチ角αが変わることで、本実施形態では以下のように羽根２６を開いたり閉じたりすることができる。
【００７３】
図１０は、回転時における送風ファン２３の正面図である。
【００７４】
回転時には上記のようにピッチ角αが大きくなるため、羽根２６によって冷却風Cが効率的に生成されると共に、正面視したときに隣接する羽根２６同士の間隔Wが広がって、各羽根２６の間を冷却風Cが流通できるようになる。以下ではこのように羽根２６同士が開いた状態を開状態とも呼ぶ。
【００７５】
なお、回転時における送風ファン２３の斜視図は図１１のようになり、回転時における送風ファンの側面図は図１２のようになる。
【００７６】
一方、図１３は、回転が停止したときの送風ファン２３の正面図である。
【００７７】
回転が停止すると上記のようにピッチ角αが小さくなる。そのため、隣接する羽根２６同士が正面視で重なるようになり、各羽根２６の間を流れる空気を遮断することができる。以下ではこのように羽根２６同士が重なった状態を閉状態とも呼ぶ。
【００７８】
なお、停止時における送風ファン２３の斜視図は図１４のようになり、停止時における送風ファン２３の側面図は図１５のようになる。
【００７９】
図１６は、停止時における送風ファン２３とファンユニット２２の各々の模式断面図である。
【００８０】
図１６に示すように、ファンユニット２２には開口２２ａが設けられており、その開口２２ａ内に送風ファン２３が設けられる。その開口２２ａの直径を送風ファン２３の直径Dとほぼ同じにすることで、閉状態の送風ファン２３で開口２２ａを塞ぐことができ、開口２２ａを空気が逆流するのを効果的に防止できる。
【００８１】
図１７は、送風ファン２３の状態遷移図である。
【００８２】
図１７に示すように、送風ファン２３の状態には、前述の開状態１０１と閉状態１０２とがある。これらのどちらの状態に遷移するかは、図８に示した力F3と合力fとの大小関係による。
【００８３】
例えば、開状態１０１にある送風ファン２３の回転数が低下してF3>fとなると、送風ファン２３は閉状態１０２に遷移する。
【００８４】
一方、閉状態１０２にある送風ファン２３の回転数が上昇してF3<fとなると、送風ファン２３は開状態１０１に遷移する。
【００８５】
このように、送風ファン２３は、羽根２６が受ける風圧や遠心力によって二つの状態１０１、１０２の間を自律的に遷移し、遷移を行うための電力は不要であるため、送風ファン２３の省エネルギ化を実現することができる。
【００８６】
次に、本実施形態に係るデータセンタの冷却装置について説明する。
【００８７】
図１８は、この冷却装置の機能ブロック図である。
【００８８】
なお、図１８において、図６で説明したのと同じ要素には図６におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００８９】
図１８に示すように、冷却装置３０は、制御部２１、吸気温度検出部３１、排気温度検出部３２、電力検出部３３、及び複数の送風ファン２３を有する。
【００９０】
前述のように、吸気温度検出部３１は、電子機器４（図６参照）の吸気面に入る冷却風Cの温度Tinを電子機器４ごとに測定し、その測定結果を後段に出力する。そして、排気温度検出部３２は、電子機器４の排気面から出る冷却風Cの温度Toutを電子機器４ごとに測定し、その測定結果を後段に出力する。
【００９１】
一方、電力検出部３３は、電子機器４の各々に設けられており、電子機器４ごとの消費電力Pを測定し、その測定結果を出力する。
【００９２】
また、制御部２１は、各送風ファン２３の回転数を個別に制御する機能を備えており、温度差設定部３４、現状風量計算部３５、目標風量計算部３６、風量比較部３７、発熱分布作成部３８、及びファン制御部３９を有する。制御部２１の各部は、パーソナルコンピュータ等の計算機にアプリケーションソフトウエアをインストールし、その計算機におけるCPUやメインメモリ等が協働してそのアプリケーションソフトウエアを実行することにより実現できる。
【００９３】
次に、この冷却装置３０を用いたデータセンタの冷却方法について、図１９を参照しながら説明する。
【００９４】
図１９は、本実施形態に係るデータセンタの冷却方法のフローチャートである。
【００９５】
最初のステップS1では、吸気温度検出部３１が、複数の電子機器４ごとにその電子機器４に吸入される冷却風Cの温度Tinを測定する。
【００９６】
次に、ステップS2に移る。本ステップでは、排気温度検出部３２が、複数の電子機器４ごとにその電子機器４から排気される冷却風Cの温度Toutを測定する。
【００９７】
次いで、ステップS3に移り、電力検出部３３が、複数の電子機器４ごとにその電子機器４の消費電力Pを測定する。
【００９８】
続いて、ステップS4に移り、上記した各温度Tin、Toutと消費電力Pとを用い、以下の式（３）に基づいて、電子機器４に供給されている冷却風Cの現状の風量Q1を算出する。
【００９９】
【数３】
2015090660.tif 000005
【０１００】
なお、式（３）における定数Aは、空気比熱と空気密度との積である。また、本ステップは、現状風量計算部３５が電子機器４ごとに風量Q1を算出する。
【０１０１】
次に、ステップS5に移り、各温度Tout、Tinの差Tout−Tinの目標値ΔTを温度差設定部３４が計算し、その計算結果を目標風量計算部３６が取得する。なお、その目標値ΔTは、電子機器４ごとに温度差設定部３４が計算する。
【０１０２】
差Tout−Tinは、電子機器４が冷却不足や過剰冷却になっているのを判断する目安であって、冷却不足の場合には電子機器４の発熱により差Tout−Tinが上昇し、逆に過剰冷却の場合には差Tout−Tinが低下する。
【０１０３】
そして、上記の目標値ΔTは、電子機器４が冷却不足にも過剰冷却にもならないために要する差Tout−Tinの目標値であって、管理者の任意の方針に従って温度差設定部３４が計算する。
【０１０４】
続いて、ステップP6に移り、目標風量計算部３６が、以下の式（４）に基づいて、電子機器４に供給すべき冷却風Cの目標の風量Q2を算出する。
【０１０５】
【数４】
2015090660.tif 000006
【０１０６】
式（４）で定義される目標の風量Q2は、消費電力がPの電子機器４に冷却風Cを供給したときに、各温度Tout、Tinの差Tout−Tinが目標値ΔTに等しくなるのに要する風量であって、電子機器４ごとに算出される。
【０１０７】
次に、ステップS7に移り、風量比較部３７が、冷却風Cの現状の風量Q1と目標の風量Q2との間に関係Q1≠Q2が成立するか否かを電子機器４ごとに判断する。なお、本ステップでは、複数の電子機器４のうちで一台でもQ1≠Q2となるものがあればYESと判断し、全ての電子機器４においてQ1=Q2となる場合に限りNOと判断する。
【０１０８】
ここで、Q1≠Q2ではない（NO）と判断した場合は、全ての電子機器４において現状の風量Q1が目標の風量Q2に等しい（Q1＝Q2）ということであるから、現状の風量Q1を変更する必要はない。よって、この場合には、所定の期間を経過した後に再びステップS1に戻る。
【０１０９】
一方、ステップS7においてQ1≠Q2である（YES）と判断した場合には、複数の電子機器４のなかに冷却風Cの風量が不足又は過剰となっているものがあるため、以下のようにして冷却風Cの風量を調節する。
【０１１０】
まず、ステップS8に移り、発熱分布作成部３８が、複数の電子機器４の発熱分布を作成する。その発熱分布は、各電子機器４がどの程度発熱しているのかを把握する目安となるものであって、ステップS3で取得した消費電力Pが電子機器４の発熱量に比例するものと仮定し、その消費電力Pの分布を発熱分布と同定することで作成され得る。
【０１１１】
次に、ステップS9に移り、ファン制御部３９が、稼働中の複数の送風ファン２３のうちの一部を停止するか否かを判断する。
【０１１２】
ここで、停止する（YES）と判断される場合としては、例えば、冷却風Cの現状の風量Q1が目標の風量Q2よりも多く（Q1>Q2）、複数の電子機器４のうちの一部に過剰に冷却風Cが供給されている場合がある。
【０１１３】
この場合には、ステップS10に移り、ファン制御部３９が、稼働中の複数の送風ファン２３のうち、停止すべき一つの送風ファン２３を選定する。
【０１１４】
停止すべきファン２３の選定方法は特に限定されない。例えば、ステップS8で作成した発熱分布をファン制御部３９が参照し、その発熱分布において最も発熱量が低い電子機器４を特定して、当該電子機器４に最も近い一つの送風ファン２３を停止すればよい。これにより、発熱量が低い電子機器４に供給される冷却風Cの風量が低減するので、当該電子機器４が過剰冷却になるのを防止できる。
【０１１５】
また、前述のように電子機器４の発熱量は電子機器４の消費電力に比例するので、発熱量が低い電子機器４として、複数の電子機器４のうち最も消費電力が少ないものを選択してもよい。
【０１１６】
そして、ステップS11に移り、ファン制御部３９が、ステップS10で選定した送風ファン２３の回転を停止させる。これにより、電子機器４の過剰冷却が防止されると共に、送風ファン２３の消費電力を削減することができる。
【０１１７】
また、回転が停止した送風ファン２３は、図１３に示したように羽根２６同士が重なって閉状態となるため、送風ファン２３を逆流する空気の流れを遮断することができる。
【０１１８】
一方、ステップS9において、送風ファン２３のうちの一部を停止しない（NO）と判断された場合には、ステップS12に移る。
【０１１９】
ステップS12においては、停止中の送風ファン２３が複数存在する場合に、そのうちの一部の送風ファン２３を駆動するか否かをファン制御部３９が判断する。
【０１２０】
ここで、駆動する（YES）と判断される場合としては、例えば、冷却風Cの現状の風量Q1が目標の風量Q2よりも少なく（Q1<Q2）、複数の電子機器４のうちの一部が冷却不足になっている場合がある。
【０１２１】
この場合には、ステップS13に移り、ファン制御部３９が、停止中の複数の送風ファン２３のうち、駆動すべき一つの送風ファン２３を選定する。
【０１２２】
駆動すべきファン２３の選定方法は特に限定されない。例えば、ステップS8で作成した発熱分布をファン制御部３９が参照し、その発熱分布において最も発熱量が大きい電子機器４を特定して、当該電子機器４に最も近い一つの送風ファン２３を駆動すればよい。これにより、発熱量が大きい電子機器４に供給される冷却風Cが増大するので、当該電子機器４が冷却不足になるのを防止できる。
【０１２３】
次に、ステップS14に移り、ファン制御部３９が、ステップS13で選定した送風ファン２３を回転させる。その送風ファン２３は、回転数の上昇と共に図１０のように開状態となり、そのピッチ角αが増加するため、冷却風Cの風量を増加させることができる。
【０１２４】
なお、ステップS12において一部の送風ファン２３を駆動しないと判断した場合には、再びステップS1に戻る。
【０１２５】
以上により、本実施形態に係るデータセンタの冷却方法の基本ステップを終了する。
【０１２６】
上記した本実施形態によれば、ステップS11で停止させた送風ファン２３が閉状態となるので、送風ファン２３を逆流する空気の流れを遮断できる。その結果、逆流した空気の分だけデータセンタ２０から排出される冷却風Cの流量が低下するのを防止できるため、送風ファン２３の消費電力を削減でき、ひいてはデータセンタ２０の省エネルギ化を実現することができる。
【０１２７】
本願発明者は、本実施形態において送風ファンの消費電力がどの程度削減するのかを調査した。
【０１２８】
その調査結果を図２０に示す。
【０１２９】
図２０の横軸は、停止した送風ファン２３の台数を示し、縦軸は空調電力を示す。その空調電力は、全ての送風ファン２３の消費電力に加え、送風ファン２３の周囲の付帯設備の消費電力も含む。
【０１３０】
また、この調査は、ファンユニット２２に全部で２１台の送風ファン２３を設置して行った。なお、送風ファン２３の一台あたりの風量は３６０m3/hr〜１０８０m3/hrとし、２１台の全てを合わせた風量は７５６０m3/hr〜２２６８０m3/hrとした。更に、送風ファン２３の一台あたりの電力は２３W〜１２３Wとし、２１台の全てを合わせた電力は４８３W〜２５８３Wとした。
【０１３１】
図２０においては、本実施形態についての調査結果の他に、第１〜第３比較例についての調査結果も併記してある。
【０１３２】
これらの比較例のうち、第１比較例は、本実施形態のように複数の送風ファン２３のうちの一を停止することなく、全ての送風ファン２３を同一の回転数で駆動し続けた場合を示す。その送風ファン２３の周囲には付帯設備が設けられていないので、空調電力は全ての送風ファン２３の消費電力の合計値となる。
【０１３３】
第１比較例においては、電子機器４の温度の如何にかかわらず全ての送風ファン２３を駆動し続けるため、送風ファン２３の消費電力の合計値は一定である。この場合、温度が低い電子機器４に対しては必要以上の風量の冷却風が供給されるため、消費電力に無駄が生じる。
【０１３４】
また、第２比較例は、本実施形態に係る送風ファン２３に代えて、ピッチ角が固定された送風ファンを用いると共に、その送風ファンの後段に電動シャッタを設けた場合を示す。その電動シャッタは、例えば、図５（ａ）のように送風ファンが回転中は開き、図５（ｂ）のように送風ファンが停止したときは閉じるものであって、シャッタの開閉は電動モータにより行われる。
【０１３５】
また、空調電力には、全ての送風ファンの消費電力の合計値に加え、上記の電動モータの消費電力も含まれる。
【０１３６】
第２比較例においては、停止する送風ファンの台数が増えるにつれて消費電力の合計が低下する。しかし、２１台の全ての送風ファンを停止しても、電動ファン２１を閉じ続けるための電力ΔWが必要であり、その電力ΔWが無駄に消費されてしまう。
【０１３７】
そして、第３比較例は、第２比較例の電動シャッタに代えて風圧シャッタを設けた場合である。風圧シャッタは、シャッタを開閉するための電動モータがなく、冷却風Cの風圧でシャッタが開閉するものである。電動モータが不要なため、第３比較例における空調電力は、全ての送風ファンの消費電力の合計値のみとなる。
【０１３８】
第３比較例においては、２１台の全ての送風ファンを停止した場合に、シャッタを閉じ続けるための電力が不要なため、第２比較例におけるような電力ΔWは生じない。
【０１３９】
しかし、シャッタの前後における圧損が原因で冷却風を作り出すのが難しくなり、送風ファンの停止台数が少ない場合に圧損に起因した電力の上昇が顕著となる。
【０１４０】
これに対し、電動シャッタや風圧シャッタを使用しない本実施形態においては、シャッタの圧損が生じないため、送風ファンの停止台数の如何によらずに第１〜第３比較例よりも空調電力を削減できる。
【０１４１】
図２１は、図２０と同一の調査をまとめた表である。
【０１４２】
なお、図２１の表においては、送風ファンの停止台数として１０台と２１台の場合のみを抽出している。
【０１４３】
図２１に示すように、本実施形態においては、送風ファンを１０台停止した場合と２１台停止した場合のいずれの場合であっても、各比較例よりも空調電力を削減することができる。
【０１４４】
これにより、本実施形態に係る送風ファン２３を使用することで、データセンタ２０の省エネルギ化を実現できることが確かめられた。
【０１４５】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。例えば、図１９においては、ステップS11で送風ファン２３を停止させる判断材料としてステップS1やステップS2で取得した各温度Tin、Toutを利用しているが、これらの温度と共に他のパラメータを併用してもよい。そのようなパラメータとしては、例えば、電子機器４の吸気面における湿度と気圧、電子機器４の排気面における湿度と気圧がある。また、コンテナ２の外部の温度、湿度、及び気圧をそのパラメータとして用いてもよい。
【０１４６】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１４７】
（付記１）  回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、
前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部と、
を有する送風ファン。
【０１４８】
（付記２）  前記羽根が回転しているときの前記角度は、前記羽根が停止しているときの前記角度よりも大きいことを特徴とする付記１に記載の送風ファン。
【０１４９】
（付記３）  前記角度調節部は、前記角度が減少する方向に前記羽根を付勢する付勢部材を有することを特徴とする付記１又は付記２に記載の送風ファン。
【０１５０】
（付記４）  前記回転軸を中心にして回転自在なハブを更に有すると共に、
前記角度調節部は、前記ハブに固定されたガイドレールを備え、
前記羽根は、前記ハブに可動連結された第１の端部と、前記ガイドレールに沿って可動な第２の端部とを備えたことを特徴とする付記３に記載の送風ファン。
【０１５１】
（付記５）  前記外周面は前記回転軸に対して傾斜していることを特徴とする付記４に記載の送風ファン。
【０１５２】
（付記６）  データセンタ内の電子機器に冷却風を送風する複数の送風ファンと、
前記冷却風の風量が、前記電子機器を冷却するのに要する目標の風量を超えているときに、複数の前記送風ファンのうちの一部を停止する制御部とを有し、
前記送風ファンが、
回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、
前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有することを特徴とするデータセンタの冷却装置。
【０１５３】
（付記７）  前記電子機器が複数設けられ、複数の前記電子機器に複数の前記送風ファンが対向し、
前記制御部は、複数の前記電子機器のうち発熱量が最も少ない前記電子機器を特定し、特定された前記電子機器に最も近い前記送風ファンを停止することを特徴とする付記６に記載のデータセンタの冷却装置。
【０１５４】
（付記８）  前記制御部は、前記発熱量が最も少ない前記電子機器として、複数の前記電子機器のうち消費電力が最も少ない前記電子機器を選択することを特徴とする付記７に記載のデータセンタの冷却装置。
【０１５５】
（付記９）  複数の送風ファンで生成された冷却風の風量が、データセンタ内の電子機器を冷却するのに要する目標の風量を超えているときに、複数の前記送風ファンのうちの一部を停止する処理を有し、
前記送風ファンが、
回転軸を中心にして回転自在な複数の羽根と、
前記回転軸に垂直な平面と前記羽根の表面との間の角度を調節することにより、前記羽根の回転が停止したときに隣接する前記羽根同士が正面視で重なるようにする角度調節部とを有することを特徴とするデータセンタの冷却方法。
【０１５６】
（付記１０）  前記電子機器が複数設けられ、複数の前記電子機器に複数の前記送風ファンが対向すると共に、
複数の前記電子機器のうち発熱量が最も少ない前記電子機器を特定する処理と、
特定された前記電子機器に最も近い前記送風ファンを停止する処理とを更に有することを特徴とする付記９に記載のデータセンタの冷却方法。
【０１５７】
（付記１１）  前記発熱量が最も少ない前記電子機器を特定する処理において、複数の前記電子機器のうち消費電力が最も少ない前記電子機器を選択することを特徴とする付記１０に記載のデータセンタの冷却方法。
【符号の説明】
【０１５８】
１、２０…データセンタ、２…コンテナ、２ａ…吸気口、２ｂ…排気口、３…ラック、４…電子機器、７…ファンユニット、８…送風ファン、９…シャッタ、２１…制御部、２２…ファンユニット、２３…送風ファン、２５…ハブ、２５ａ…外周面、２５ｂ…底面、２６…羽根、２６ａ…第１の端部、２６ｂ…第２の端部、２６ｓ…表面、２９…角度調節部、２９ａ…ガイドレール、２９ｂ…付勢部材、３０…冷却装置、３１…吸気温度検出部、３２…排気温度検出部、３３…電力検出部、３４…温度差設定部、３５…現状風量計算部、３６…目標風量計算部、３７…風量比較部、３８…発熱分布作成部、３９…ファン制御部、１０１…開状態、１０２…閉状態、X…回転軸、Y…平面、α…ピッチ角。
【図１】
2015090660.tif 000007
【図２】
2015090660.tif 000008
【図３】
2015090660.tif 000009
【図４】
2015090660.tif 000010
【図５】
2015090660.tif 000011
【図６】
2015090660.tif 000012
【図７】
2015090660.tif 000013
【図８】
2015090660.tif 000014
【図９】
2015090660.tif 000015
【図１０】
2015090660.tif 000016
【図１１】
2015090660.tif 000017
【図１２】
2015090660.tif 000018
【図１３】
2015090660.tif 000019
【図１４】
2015090660.tif 000020
【図１５】
2015090660.tif 000021
【図１６】
2015090660.tif 000022
【図１７】
2015090660.tif 000023
【図１８】
2015090660.tif 000024
【図１９】
2015090660.tif 000025
【図２０】
2015090660.tif 000026
【図２１】
2015090660.tif 000027