(57)【要約】【課題】ＩＣＴ機器の発熱量が減少した場合の風量過大を防止して、ラックファンの消費電力を低減すること。【解決手段】本発明は、ラック筐体１５内に搭載されているＩＣＴ機器２０を冷却するための複数台のラックファン１１を有する強制空冷型ラックに適用される。本発明の強制空冷型ラックは、ラック筐体１５内の温度を計測するための温度センサ１３と、ラック筐体１５内の温度を一定に制御するために、温度センサ１３により計測された温度計測値を基にラックファン１１の運転台数を制御するファンコントローラ１４と、を有する。ファンコントローラ１４は、温度計測値の低下に対応してラックファン１１の運転台数を少なくする際には、運転中のラックファン１１を、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくい位置にあるラックファン１１から順に、予め設定された優先順位に従って、順次停止させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック筐体内に搭載されているＩＣＴ機器を冷却するための複数台のラックファンを有する強制空冷型ラックにおいて、
前記ラック筐体内の温度を計測するための温度センサと、
前記ラック筐体内の温度を一定に制御するために、前記温度センサにより計測された温度計測値を基に前記ラックファンの運転台数を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、
前記温度計測値の低下に対応して前記ラックファンの運転台数を少なくする際には、前記複数台のラックファンのうちの運転中のラックファンを、前記ＩＣＴ機器の排気位置から遠く、前記ＩＣＴ機器の排気が到達しにくい位置にあるラックファンから順に、予め設定された優先順位に従って、順次停止させることを特徴とする強制空冷型ラック。
【請求項２】
請求項１に記載の強制空冷型ラックにおいて、
前記温度センサは、前記ラック筐体の排気口付近に設置されることを特徴とする強制空冷型ラック。
【請求項３】
請求項１に記載の強制空冷型ラックにおいて、
前記複数台のラックファンは、床下の冷気を前記ラック筐体内に吸い上げ、前記ラック筐体の上部から排出するものであり、
前記温度センサは、前記ラック筐体内に複数台の前記ＩＣＴ装置が上下方向に積み上げられて搭載されている場合、前記ラック筐体内の最も高い位置に搭載されている前記ＩＣＴ装置付近に設置されることを特徴とする強制空冷型ラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データセンタ等において、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）装置を搭載するラックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、企業のＩＣＴ利用の急速な増加に伴って、ＩＣＴ装置の発熱量の問題が顕在化している。特に、ＩＣＴ装置を収容するデータセンタ等においては、ＩＣＴ装置の発熱量の対策に伴う消費電力の問題が深刻化しつつある。
【０００３】
データセンタ等において、ＩＣＴ装置を搭載するラックには、オープン（開放）型とクローズド（密閉）型とが存在する。また、クローズド型には、ラック内にラックファンを設ける強制空冷型と、ラックファンを設けない自然空冷型と、が存在する。強制空冷型ラックは、ラックファンの回転によって床下の冷気を大量に吸い上げることが可能であるため、発熱量が大きなＩＣＴ装置の冷却に効果的である。
【０００４】
従来の強制空冷型ラックは、ラック筐体内の上部または下部に１台以上のラックファンを設け、ラックファンの回転によって床下の冷気を強制的にラック筐体内に吸い上げると共に、ＩＣＴ装置を冷却して温度が上がった空気をラック筐体の上部から強制的に排出する構造になっている。
【０００５】
また、従来の強制空冷型ラックは、全てのラックファンを一定回転数で連続して運転する方法や、ラック筐体内の温度を調整するために全てのラックファンを同時に運転・停止させる方法で、ラックファンを制御している。
【０００６】
また、非特許文献１に記載されているように、ラック筐体の上外部にサイレンサーを設けて、ラックファンによる騒音を抑制する方法も存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「サイレンサーを用いた強制空冷架の低騒音化に関する検討」１９９４年電子情報通信学会秋季大会講演論文  Ｂ−４２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年のＩＣＴ装置は、省エネルギー化の観点から、負荷率に応じて消費電力（≒発熱量）が変化するものが多くなっている。
【０００９】
その一方、従来の強制空冷型ラックは、上述のように、全てのラックファンを一定回転数で連続して運転する方法や、ラック内の温度を調整するために全てのラックファンを同時に運転・停止させる方法で、ラックファンを制御している。
【００１０】
そのため、上述のようなＩＣＴ装置を従来の強制空冷型ラックに搭載すると、ＩＣＴ機器の負荷率が部分的に低下して発熱量が減少した場合に、ラックファンの風量が過大になるため、ラックファンの消費電力が無駄になってしまうという問題がある。
【００１１】
一般的なデータセンタにおいては、ＩＣＴ装置が１００％の負荷率で動作する時間は短く、大半の時間は部分負荷運転となっていることから、従来の強制空冷型ラックでは大半の時間で風量過大になると言える。
【００１２】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、ＩＣＴ機器の発熱量が減少した場合の風量過大を防止して、ラックファンの消費電力を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の強制空冷型ラックは、
ラック筐体内に搭載されているＩＣＴ機器を冷却するための複数台のラックファンを有する強制空冷型ラックにおいて、
前記ラック筐体内の温度を計測するための温度センサと、
前記ラック筐体内の温度を一定に制御するために、前記温度センサにより計測された温度計測値を基に前記ラックファンの運転台数を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、
前記温度計測値の低下に対応して前記ラックファンの運転台数を少なくする際には、前記複数台のラックファンのうちの運転中のラックファンを、前記ＩＣＴ機器の排気位置から遠く、前記ＩＣＴ機器の排気が到達しにくい位置にあるラックファンから順に、予め設定された優先順位に従って、順次停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の強制空冷型ラックによれば、制御器は、ラック筐体内の温度を一定に制御するために、温度センサにより計測されたラック筐体内の温度計測値が低下した場合、これに対応してラックファンの運転台数を少なくする。
【００１５】
そのため、ＩＣＴ機器の発熱量が減少した場合、これをラック筐体内の温度の低下によって検知して、ラックファンの運転台数を少なくすることができるため、ＩＣＴ機器の発熱量が減少した場合の風量過大を防止して、ラックファンの消費電力を低減することができるという効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の強制空冷型ラックによれば、制御器は、温度計測値の低下に対応してラックファンの運転台数を少なくする際には、運転中のラックファンを、ＩＣＴ機器の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器の排気が到達しにくい位置にあるラックファンから順に、予め設定された優先順位に従って、順次停止させる。
【００１７】
そのため、ラックファンの運転台数を少なくする際に、排熱効率の低いラックファンを優先的に停止させることが可能となり、必要な排熱量を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態の強制空冷型ラックの構成を示す図である。
【図２】図１に示したファンコントローラ１４の機能ブロック図である。
【図３】図１に示したラックファン１１の優先順位の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の強制空冷型ラックの構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の強制空冷型ラックの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
（１）第１の実施形態
図１に、本実施形態の強制空冷型ラックの構成を示す。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の強制空冷型ラックは、複数台のラックファン１１から構成されるラックファン群１２と、温度センサ１３と、ファンコントローラ１４と、を有している。
【００２１】
本実施形態の強制空冷型ラックは、複数台（図１では、３台）のＩＣＴ装置２０を上下方向に積み上げる態様で搭載している。
【００２２】
ラックファン群１２は、ラック筐体１５内の上部に設置されており、小型のファンであるラックファン１１を複数台組み合わせた構成である。なお、図１では、ラックファン群１２は、ラック筐体１５内に設置されているが、ラック筐体１５外に設置されていてもよい。
【００２３】
本実施形態の強制空冷型ラックは、ラックファン１１の回転によって、不図示の空調機から二重床３０の床下に供給された冷気をラック筐体１５内に吸い上げ、その冷気によってＩＣＴ装置２０を冷却し、ＩＣＴ装置２０を冷却して温度が上がった空気をラック筐体１５の上部の排気口から排出する構造である。
【００２４】
温度センサ１３は、ラック筐体１５内の温度を計測するためのセンサである。なお、図１では、温度センサ１３は、ラック筐体１５外のラック排気口付近に設置され、実際にはラック排気温度を計測している。ここで、ラック排気は、ラック筐体１５内のＩＣＴ装置２０の発熱を吸収したものである。そのため、図１では、温度センサ１３は、ラック筐体１５内の温度を間接的に計測していることになる。なお、温度センサ１３は、ラック筐体１５内に設置され、ラック筐体１５内の温度を直接計測するものでもよい。
【００２５】
ファンコントローラ１４は、ラック筐体１５内の温度を一定に制御するために、温度センサ１３により計測された温度計測値を基にラックファン１１の運転台数を制御する。例えば、ファンコントローラ１４は、温度計測値が低下すると、これに対応してラックファン１１の運転台数を少なくする。なお、図１では、ファンコントローラ１４は、ラック筐体１５内に設置されているが、ラック筐体１５外に設置されていてもよい。
【００２６】
図２に、ファンコントローラ１４の機能ブロックを示す。
【００２７】
図２に示すように、ファンコントローラ１４は、温度センサＩＦ（Interface）１４１と、温度設定用ＵＩ（User Interface）１４２と、ファン運転台数制御器１４３と、を具備している。
【００２８】
温度センサＩＦ１４１は、温度センサ１３により計測された温度計測値を取り込むインタフェースである。なお、温度センサ１３との通信は、無線通信で行うことができる。
【００２９】
温度設定用ＵＩ１４２は、温度設定値を入力するユーザインタフェースである。温度設定用ＵＩ１４２は、タッチパネル等から温度設定値を電子的に入力するものでもよいし、スイッチ設定により温度設定値をアナログ的に設定するものでもよい。温度設定値の例としては、ラック筐体１５内のＩＣＴ装置２０の吸気温度上限値が挙げられる。例えば、ＩＣＴ装置２０の吸気温度上限値が３０℃である場合、温度設定値を３０℃とする。ラック排気は、ラック筐体１５内のＩＣＴ装置２０の発熱を吸収したものであるため、ラック排気温度は、ＩＣＴ装置２０の吸気温度よりも必ず高くなる。したがって、ラック排気温度（温度計測値）が３０℃を超過しなければ、ラック筐体１５内のＩＣＴ装置３０の吸気温度が、吸気温度上限値（温度設定値）の３０℃を超過することはない。
【００３０】
ファン運転台数制御器１４３は、温度設定値と温度計測値とを比較し、次の条件（１）に該当する場合には、ＩＣＴ装置２０の発熱量の減少に起因して温度計測値が低下したと判断し、ラックファン１１の運転台数が少なくなるように制御を行う。
【００３１】
条件（１）：温度計測値＜温度設定値−Ｃｄ
ここで、Ｃｄとは、ラックファン１１の運転台数の制御が不安定となるのを防止するための不感帯を決定する定数であり、ラックファン１１の特性に応じて事前に設定する。
【００３２】
また、ファン運転台数制御器１４３は、温度設定値と温度計測値とを比較し、次の条件（２）に該当する場合には、ＩＣＴ装置２０の発熱量の増大に起因して温度計測値が上昇したと判断し、ラックファン１１の運転台数が多くなるように制御を行う。
【００３３】
条件（２）：温度計測値＞温度設定値
なお、ファン運転台数制御器１４３は、ラックファン１１の運転台数を少なくする場合には、運転を停止させるラックファン１１に対してファン駆動電流の供給を停止し、また、ラックファン１１の運転台数を多くする場合には、運転を開始させるラックファン１１に対してファン駆動電流の供給を開始する。
【００３４】
また、ファン運転台数制御器１４３には、複数台のラックファン１１に対して優先順位が予め設定されている。具体的には、ラックファン１１の優先順位は、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくくなるにしたがって順位が高くなるように設定されている。
【００３５】
ファン運転台数制御器１４３は、上記の条件（１）に該当するためにラックファン１１の運転台数を少なくする際には、複数台のラックファン１１のうちの運転中のラックファン１１を、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくい位置にあるラックファン１１から順に、予め設定された優先順位に従って（優先順位が高い順に）、順次停止させる。この動作は、上記の条件（１）に該当しなくなるまで繰り返される。
【００３６】
また、ファン運転台数制御器１４３は、上記の条件（２）に該当するためにラックファン１１の運転台数を多くする際には、複数台のラックファン１１のうちの停止中のラックファン１１を、ＩＣＴ機器２０の排気位置から近く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しやすい位置にあるラックファン１１から順に、予め設定された優先順位に従って（優先順位が低い順に）、順次運転させる。この動作は、上記の条件（２）に該当しなくなるまで繰り返される。
【００３７】
よって、上記の条件（１）と（２）のいずれにも該当しない状態でのラックファン１１の運転台数が最適な運転台数となる。
【００３８】
図３に、ラックファン１１の優先順位の一例を示す。
【００３９】
図３に示すように、６台のラックファン（＃１〜＃６）１１が設置されている場合、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくいラックファン（＃１〜＃３）１１の優先順位を高くし、ＩＣＴ機器２０の排気位置から近く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しやすいラックファン（＃４〜＃６）１１の優先順位を低くする。
【００４０】
なお、ラックファン（＃１〜＃３）１１同士は、ＩＣＴ機器２０の排気位置からの距離が略同様であるため、ラックファン（＃１〜＃３）１１同士の優先順位については任意の方法で決定してよい。また、ラックファン（＃４〜＃６）１１同士も、ＩＣＴ機器２０の排気位置からの距離が略同様であるため、ラックファン（＃４〜＃６）１１同士の優先順位についても任意の方法で決定してよい。そこで、例えば、ラックファン（＃１〜＃６）１１の優先順位は、高い順に＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６とすることができる。
【００４１】
ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくいラックファン１１の優先順位を高くする理由は以下の通りである。
【００４２】
ＩＣＴ装置２０の多くは、ＩＣＴ装置２０自身の前面側から吸気して後面側に排気する構造となっている。
【００４３】
従って、このようなＩＣＴ装置２０をラック筐体１５内に搭載した場合、排気（後面側）の温度は吸気（前面側）の温度に対して高くなる。このことは、ＩＣＴ装置２０の発熱量が大きいほど顕著になる。
【００４４】
これを排熱効率の観点で見ると、ラック前面側のラックファン１１は、比較的低温な空気をラック筐体１５外へ排出するため、排熱効率が低く、逆に、ラック後面側のラックファン１１は、高温な空気をラック筐体１５外に排出するため、排熱効率が高い。
【００４５】
そのため、ラックファン１１を何台か停止させる場合には、ラック前面側の排熱効率が低いラックファン１１を優先的に停止させて比較的低温な空気のラック筐体１５外への排出を防止し、逆に、ラック後面側の排熱効率が高いラックファン１１の優先順位は低くしてできるだけ運転させ、高温な空気をラック筐体１５外に排出させることが、必要な排熱量の確保という点で望ましい。
【００４６】
上述したように本実施形態の強制空冷型ラックにおいては、ファンコントローラ１４のファン運転台数制御器１４３は、ラック筐体１５内の温度を一定に制御するために、温度センサ１３により計測されたラック筐体１５内の温度計測値が低下した場合、これに対応してラックファン１１の運転台数を少なくする。
【００４７】
そのため、ＩＣＴ機器２０の発熱量が減少した場合、これをラック筐体１５内の温度の低下によって検知して、ラックファン１１の運転台数を少なくすることができるため、ＩＣＴ機器２０の発熱量が減少した場合の風量過大を防止して、ラックファン１１の消費電力を低減することができる。
【００４８】
また、本実施形態の強制空冷型ラックにおいては、ファンコントローラ１４のファン運転台数制御器１４３は、温度計測値の低下に対応してラックファン１１の運転台数を少なくする際には、複数台のラックファン１１のうちの運転中のラックファン１１を、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくい位置にあるラックファン１１から順に、予め設定された優先順位に従って、順次停止させる。
【００４９】
そのため、ラックファン１１の運転台数を少なくする際に、排熱効率の低いラックファン１１を優先的に停止させることが可能となり、必要な排熱量を確保することができる。
【００５０】
また、例えば、図３において、ラックファン１１の直下に熱溜まりが発生するほどＩＣＴ装置２０の発熱量が大きい場合には、全てのラックファン１１が略同様の排熱効率を持つことになると考えられる。しかし、ＩＣＴ装置２０の発熱量が減少すると、ＩＣＴ装置２０内の冷却ファンによる冷気の吸気量が減少するため、ラック前面側のラックファン１１の吸い込み量が多いと、二重床３０から吸い上げられた冷気がＩＣＴ装置２０に供給されずにそのままラック筐体１５の上部の排気口から排出されてしまうことになる。
【００５１】
このような場合に、ラック前面側のラックファン１１を優先的に停止することにより、ＩＣＴ装置２０の排気位置側の負圧を維持したまま、吸気位置側の負圧を小さくすることが可能となり、二重床３０から吸い上げられる冷気を少なくしても、効率的に冷気をＩＣＴ装置２０内に誘導することが可能となる。
【００５２】
そのため、ラック前面のラックファン１１を優先的に停止することにより、単純なラックファン１１の消費電力の低減のみならず、二重床３０から吸い上げられた冷気をより効率的にＩＣＴ装置２０内に誘導することができるため、不図示の空調機の消費電力を低減することも可能となる。
（２）第２の実施形態
図４に、本実施形態の強制空冷型ラックの構成を示す。
【００５３】
図４に示すように、本実施形態の強制空冷型ラックは、第１の実施形態と比較して、温度センサ１３の設置位置を変更した点が異なっている。
【００５４】
第１の実施形態においては、温度センサ１３は、ラック筐体１５外のラック排気口付近に設置されていた。
【００５５】
これに対して、本実施形態においては、温度センサ１３は、ラック筐体１５内の最も高い位置に搭載されるＩＣＴ装置２０の吸気位置付近に設置される。
【００５６】
ラック筐体１５内においては、二重床３０の床下から吸い上げられた冷気がＩＣＴ装置２０によって暖められながら上昇するため、最も高い位置にあるＩＣＴ装置２０の吸気温度が最も高くなる。
【００５７】
そこで、ラック筐体１５内の最も高い位置に搭載されるＩＣＴ装置２０の吸気温度を一定以下に維持することで、ラック筐体１５内の全てのＩＣＴ装置２０の吸気温度を一定以下に保つことができる。
【００５８】
なお、図４は、ラック筐体１５内の最も高い位置に搭載されるＩＣＴ装置２０の吸気位置が図中左側である場合の例である。
【００５９】
また、温度センサ１３とファンコントローラ１４との通信は、ケーブル等を用いて有線通信で行ってもよいし、無線通信で行ってもよい。
（３）第３の実施形態
図５に、本実施形態の強制空冷型ラックの構成を示す。
【００６０】
図５に示すように、本実施形態の強制空冷型ラックは、第２の実施形態と同様に、温度センサ１３は、ラック筐体１５内の最も高い位置に搭載されるＩＣＴ装置２０の吸気位置付近に設置される。
【００６１】
ただし、図５は、ラック筐体１５内の最も高い位置に搭載されるＩＣＴ装置２０の吸気位置が図中下側である場合の例である。
【００６２】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が理解し得る各種の変形が可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態においては、ラックファン１１の優先順位は、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくくなるにしたがって順位が高くなるように設定されていたが、本発明はこれに限定されず、ＩＣＴ機器２０の排気位置から遠く、ＩＣＴ機器２０の排気が到達しにくくなるにしたがって順位が低くなるように設定されていてもよい。その場合、ラックファン１１の運転台数を少なくする際には、運転中のラックファン１１を、優先順位が低い順に、順次停止させればよく、また、ラックファン１１の運転台数を多くする際には、停止中のラックファン１１を、優先順位が高い順に、順次運転させればよい。
【００６４】
また、上記実施形態においては、ラックファン１１は、ラック筐体１５の上部に設置されていたが、本発明はこれに限定されず、ラック筐体１５の下部に設置されていてもよい。その場合も、ラックファン１１は、ラック筐体１５内またはラック筐体１５外のどちらに設置されていてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、温度設定値をＩＣＴ装置２０の吸気温度上限値としていたが、本発明はこれに限定されず、温度設定値をＩＣＴ装置２０の排気温度上限値としてもよい。その場合、第２および第３の実施形態において、温度センサ１３は、ラック筐体１５内の最も高い位置に搭載されるＩＣＴ装置２０の排気位置付近に設置すればよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、ラックファン１１の運転台数の制御方式として、上記の２つの条件（１）、（２）に該当するか否かに応じた制御方式を用いたが、本発明はこれに限定されず、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御等の別の制御方式を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１１    ラックファン
１２    ラックファン群
１３    温度センサ
１４    ファンコントローラ
１４１    温度センサＩＦ
１４２    温度設定用ＵＩ
１４３    ファン運転台数制御器
１５    ラック筐体
２０    ＩＣＴ装置
３０    二重床
【図２】
2015072652.tif 000003
【図１】
2015072652.tif 000004
【図３】
2015072652.tif 000005
【図４】
2015072652.tif 000006
【図５】
2015072652.tif 000007