(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサーバラック列により、コールドアイルとホットアイルとが形成される室内において、ラック列を構成するサーバラックを冷却するラック空調システムであって、
コールドアイル空間とホットアイル空間とを区画するアイル区画手段と、
アイル区画手段に設けられた開口部と、
コールドアイル空間に冷気を供給する一又は複数の空調機と、
開口部を介して、コールドアイル空間とホットアイル空間の間に発生する気流を検知する気流検知手段と、
気流検知手段の検知結果に基づいて、気流方向を判定する気流方向判定手段と、
気流方向判定手段の判定に基づいて、空調機の冷却風量を制御する風量制御手段と、
を備え、
前記空調機は、アンビエント空調機と、前記ラック列内に配置される一又は複数のラック型空調機と、を含んで成る、
ことを特徴とするラック空調システム。
【請求項２】
前記気流方向判定手段を、前記空調機が備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のラック空調システム。
【請求項３】
前記気流検知手段が、前記開口部に配設される温度センサであることを特徴とする請求項１に記載のラック空調システム。
【請求項４】
複数のサーバラック列により、コールドアイルとホットアイルとが形成される室内において、ラック列を構成するサーバラックを冷却するラック空調システムであって、
コールドアイル空間とホットアイル空間とを区画するアイル区画手段と、
アイル区画手段に設けられた開口部と、
コールドアイル空間に冷気を供給する一又は複数の空調機と、
開口部を介して、コールドアイル空間とホットアイル空間の間に発生する気流を検知する気流検知手段と、
気流検知手段の検知結果に基づいて、気流方向を判定する気流方向判定手段と、
気流方向判定手段の判定に基づいて、空調機の冷却風量を制御する風量制御手段と、
を備え、
前記気流検知手段が、前記開口部に配設される温度センサと、コールドアイル空間及びホットアイル空間に、それぞれ配設される温度センサであることを特徴とするラック空調システム。
【請求項５】
請求項４において、前記コールドアイル空間に配設されるコールドアイル側温度センサに替えて、前記空調機の吹き出し温度センサを用いて成ることを特徴とするラック空調システム。
【請求項６】
複数のサーバラック列により、コールドアイルとホットアイルとが形成される室内において、ラック列を構成するサーバラックを冷却するラック空調システムであって、
コールドアイル空間とホットアイル空間とを区画するアイル区画手段と、
アイル区画手段に設けられた開口部と、
コールドアイル空間に冷気を供給する一又は複数の空調機と、
開口部を介して、コールドアイル空間とホットアイル空間の間に発生する気流を検知する気流検知手段と、
気流検知手段の検知結果に基づいて、気流方向を判定する気流方向判定手段と、
気流方向判定手段の判定に基づいて、空調機の冷却風量を制御する風量制御手段と、
を備え、
前記気流検知手段が、前記開口部に配設されるプロペラファンであり、前記気流方向判定手段が、該プロペラファンの回転方向を判定する手段であることを特徴とするラック空調システム。
【請求項７】
複数のサーバラック列により、コールドアイルとホットアイルとが形成される室内において、ラック列を構成するサーバラックを冷却するラック空調システムであって、
コールドアイル空間とホットアイル空間とを区画するアイル区画手段と、
アイル区画手段に設けられた開口部と、
コールドアイル空間に冷気を供給する一又は複数の空調機と、
開口部を介して、コールドアイル空間とホットアイル空間の間に発生する気流を検知する気流検知手段と、
気流検知手段の検知結果に基づいて、気流方向を判定する気流方向判定手段と、
気流方向判定手段の判定に基づいて、空調機の冷却風量を制御する風量制御手段と、
を備え、
前記気流検知手段が、前記開口部に配設される超音波風速計であることを特徴とするラック空調システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のラック空調システムにおいて、
前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記空調機の運転台数又は／及び前記各空調機の風量を増減することにより、冷気供給量を制御することを特徴とするラック空調システムの運転方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載のラック空調システムにおいて、
前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記ラック型空調機の運転台数又は／及び前記各ラック型空調機の風量を増減することにより、冷気供給量を制御することを特徴とするラック空調システムの運転方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載のラック空調システムにおいて、
前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記アンビエント空調機の風量を増減して、冷気供給量を制御することを特徴とするラック空調システムの運転方法。
【請求項１１】
前記コールドアイル空間は、キャッピングにより他の室内空間から区画され、かつ、前記アンビエント空調機から供給される冷気を二重床構造に構成された床面から吹き出す吹出部と、吹出部に配設される床面ファンと、を備え、
前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記空調機及び／又は前記床面ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のラック空調システム。
【請求項１２】
前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記アンビエント空調機、前記ラック型空調機及び前記床面ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項１１に記載のラック空調システム。
【請求項１３】
前記ホットアイル空間は、キャッピングにより他の室内空間から区画され、かつ、前記サーバラックから排出される高温排気を、天井空間を介して前記空調機に還気するための吸込部と、吸込部に配設される排気ファンと、を備え、
前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記空調機及び前記排気ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のラック空調システム。
【請求項１４】
前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記アンビエント空調機、前記ラック型空調機及び前記排気ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項１３に記載のラック空調システム。
【請求項１５】
前記稼動シーケンスが、前記アンビエント空調機、前記ラック型空調機、前記床面ファン又は前記排気ファンの稼動順序、風量増減、運転台数の組み合わせを含んで成ることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載のラック空調システム。
【請求項１６】
前記ラック列を構成するサーバラックの消費電力を計測する消費電力計測手段と、
消費電力計測手段の計測値に基づいて、冷却能力を制御すべき一又は複数のラック型空調機を選択する手段と、
を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項１乃至７、１１乃至１５のいずれかに記載のラック空調システム。
【請求項１７】
請求項８乃至１０のいずれかにおいて、さらに各サーバラックの消費電力に基づいて冷却能力制御を行うことを特徴とするラック空調システムの運転方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック空調システムに係り、特にサーバラックなど発熱機器を格納するラックの冷却に好適なラック空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会のＩＴ化の進展に伴い、情報通信機器の高速化、大容量化、高密度化が急速に進んでいる。これらの機器は、米国ＩＥＡ規格に準ずる１９インチサーバラックに格納され、情報通信機械室（データセンタ）に収容されるのが一般的である。サーバラックは前面から冷気を吸込み、上面又は背面から排気するタイプが多く、各ラックは同方向を向けて横一列に配置される。機械室内にはこのようなラック列が、隣接する列の吸気面と吸気面、排気面と排気面とを対向させて、複数列配置される。ここに、吸気面に挟まれた通路は二重床から冷気が供給されていることから、コールドアイルと呼ばれる。同様に、排気面に挟まれた通路はラックからの排気で温度が上がるため、ホットアイルと呼ばれる。この場合、ホットアイルからコールドアイルへ空気が回り込むと冷却効率の低下を招くため、回り込みを低減する工夫（例えば、特許文献１）や、コールドアイルの上方に空調機を設置し、コールドアイルに直接、冷気を供給するように空調機を設置する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、上記のようなラック空調においては、ホットアイル側のラック上部やラック列端部から、コールドアイル側への気流の回り込みが防止できず、室全体を均一に空調する従来の方式（アンビエント空調方式）では適切に対応できないという問題が多発する。
【０００３】
このような問題に対応するために、ラック列間に構成される空間を閉鎖空間とし、その上部に局所空調機を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献３）。図１２は、この方式によるラック空調システム１００を示すものである。機械室１０１内のサーバラック列１０４ａ、１０４ｂ間に形成されるコールドアイル１０５の上面及び側面を、室内空間１０３から区画（アイルキャッピング）する。そして、コールドアイル１０５の上方に局所空調機１０２を設置する。これにより、各サーバラックは二重床空間１０６を介してパッケージ型空調機１０７から供給される冷気及び局所空調機１０２から供給される冷気により冷却される。このようなアイルキャッピング方式によれば高温排気の回り込みを防ぐことができ、冷却効率の向上が図れる。
【特許文献１】特開２００４−１８４０７０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６７２９号公報
【特許文献３】特開２００２−１５６１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のアイルキャッピング方式では、冷気供給量の過不足が生じるとアイルキャッピングの隙間を介して高温排気の流入、冷気の流出が生じて冷却効率の低下や、冷気供給不足による情報通信機器の高温障害を招く、という問題がある。冷気供給量の過不足を把握するため、アイルキャッピング内外の圧力差を差圧計で計測して風量制御する方法があるが、装置構成が複雑となりコストアップ要因となる。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、簡易な構成によりキャッピング空間の風量バランスを把握でき、空調機を適切に制御できるラック空調システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下の内容をその要旨とする。すなわち、本発明に係るラック空調システムは、
（１）複数のサーバラック列により、コールドアイルとホットアイルとが形成される室内において、ラック列を構成するサーバラックを冷却するラック空調システムであって、コールドアイル空間とホットアイル空間とを区画するアイル区画手段と、  アイル区画手段に設けられた開口部と、コールドアイル空間に冷気を供給する一又は複数の空調機と、開口部を介して、コールドアイル空間とホットアイル空間の間に発生する気流を検知する気流検知手段と、気流検知手段の検知結果に基づいて、気流方向を判定する気流方向判定手段と、気流方向判定手段の判定に基づいて、空調機の冷却風量を制御する風量制御手段と、を備えて成ることを特徴とする。
本発明において、「アイル区画手段」は、コールドアイル空間を他の室内空間から区画するものであっても、逆にホットアイル空間を他の室内空間から区画するものであってもよい。
本発明において、「一又は複数の空調機」とは、アンビエント空調機のみ、局所空調機のみ、アンビエント空調機と局所空調機の両方、等の種々の組み合わせを含む概念である。
なお、以下本欄において、「前記空調機」というときは、アンビエント空調機及びラック型空調機を総称するものである。
【０００６】
（２）上記発明において、空調機は、アンビエント空調機と、前記ラック列内に配置される一又は複数のラック型空調機と、を含んで成ることを特徴とする。
アンビエント空調機と局所空調機の組み合わせとすることにより、局所的な冷気供給過不足に対してより適切な対応が可能となる。
さらに、ラック列を構成する各サーバラックと同一モジュールのラック型空調機を用いることにより、アイルの区画が容易となり、より高度の空調制御が可能となる。
（３）上記発明において、前記気流方向判定手段を、前記空調機が備えて成ることを特徴とする。
（４）気流検知手段が、前記開口部に配設される温度センサであることを特徴とする請求項１乃至３に記載のラック空調システム。
（５）前記気流検知手段が、前記開口部に配設される温度センサと、コールドアイル空間及びホットアイル空間に、それぞれ配設される温度センサであることを特徴とする。
このように温度センサを配置することにより、予め設定された高温側と低温側の閾値によって制御するのではなく、開口部の温度センサがコールドアイル側の空気温度に近ければ風量過剰、ホットアイル側の温度に近ければ風量不足、と判断できる。これにより、より高精度の冷気供給量管理が可能となる。
なお、一般的な機械室の場合、コールドアイル側の空気温度はほぼ均一と考えられるが、コールドアイル・キャッピングの場合には、ホットアイル側については、位置による温度差が比較的大きいと考えられる。従って、ホットアイル側の温度センサは、開口部からあまり離れず、かつ、冷気の影響を受けない位置に配置することが適当である。
（６）上記発明において、前記コールドアイル空間に配設されるコールドアイル側温度センサに替えて、前記空調機の吹き出し温度センサを用いて成ることを特徴とする。
（７）前記気流検知手段が、前記開口部に配設されるプロペラファンであり、前記気流方向判定手段が、該プロペラファンの回転方向を判定する手段であることを特徴とする。
プロペラファンを用いる方式は、温度センサ方式と異なり、気流を直接的に計測する方式であるため、過不足の有無を視覚的に把握できるという特徴を有する。さらに、プロペラファンに渦巻状の塗装をすることで、回転方向についても視覚的に判断できる。
また、プロペラファンの回転速度から、風量の過不足の度合を把握することができ、どの度合に応じて空調機の風量の調整度合を制御することが可能となる。
（８）前記気流検知手段が、前記開口部に配設される超音波風速計であることを特徴とする。
超音波風速計は、風速と風向を把握することが可能であるから、プロペラファンと同様に、風量過不足の有無のみならず、定量的な把握ができる。従って、過不足の度合に応じた空調機風量の増減制御も可能となるという特徴を有する。
【０００７】
また、本発明に係るラック空調システムの運転方法は、上記各ラック空調システムにおいて、
（９）前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記空調機の運転台数又は／及び前記各空調機の風量を増減することにより、冷気供給量を制御することを特徴とする。
（１０）前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記ラック型空調機の運転台数又は／及び前記各空調機の風量を増減することにより、冷気供給量を制御することを特徴とする。
（１１）前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記アンビエント空調機の運転台数又は／及び風量を増減して、冷気供給量を制御することを特徴とする。
上記（１０）、（１１）の各発明は、アイルキャッピング空間への供給風量全体を制御することを目的とするものである。このために、当該ラック列に含まれるラック型空調機の合計風量を調整するものである。その手段として、（ａ）アンビエント空調機又は／及びラック型空調機単体のファン風量を（インバーター等の手段で）可変する方法、（ｂ）アンビエント空調機又は／及びラック型空調機の運転台数を増減する方法、（ａ）、（ｂ）の複合、によることができる。
【０００８】
本発明に係るラック空調システムは、さらに、
（１２）上記（１）乃至（８）において、前記コールドアイル空間は、キャッピングにより他の室内空間から区画され、かつ、前記アンビエント空調機から供給される冷気を二重床構造に構成された床面から吹き出す吹出部と、吹出部に配設される床面ファンと、を備え、前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記空調機及び／又は前記床面ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。
本発明は、例えば空調機として部屋全体に十分な風量を供給可能なアンビエント空調機のみ備えたシステムにおいて、コールドアイル空間の風量を当該床面ファンにより制御する構成を含む概念である。
（１３）上記（１２）において、前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記アンビエント空調機、前記ラック型空調機及び前記床面ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。
【０００９】
（１４）上記（１）乃至（８）において、前記ホットアイル空間は、キャッピングにより他の室内空間から区画され、かつ、前記サーバラックから排出される高温排気を、天井空間を介して前記空調機に還気するための吸込部と、吸込部に配設される排気ファンと、を備え、前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記空調機及び前記排気ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。
（１５）上記（１４）において、前記風量制御手段は、前記気流方向判定手段の判定結果に基づいて、前記アンビエント空調機、前記ラック型空調機及び前記排気ファンの稼動シーケンスを定める手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。
（１６）上記（１２）乃至（１５）において、前記稼動シーケンスが、前記アンビエント空調機、前記ラック型空調機、前記床面ファン又は前記排気ファンの稼動順序、風量増減、運転台数の組み合わせを含んで成ることを特徴とする。
【００１０】
（１７）上記各発明において、前記ラック列を構成するサーバラックの消費電力を計測する消費電力計測手段と、消費電力計測手段の計測値に基づいて、冷却能力を制御すべき一又は複数のラック型空調機を選択する手段と、を、さらに備えて成ることを特徴とする。
本発明において、消費電力の計測単位は、サーバラック単位、ラック列単位、アイルキャッピング単位のいずれの場合をも含む。
（１８）さらに各サーバラックの消費電力に基づいて冷却能力制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記各発明によれば、簡易な構成によりキャッピング空間の風量バランスを把握でき、空調機を適切に制御することができる。
また、アンビエント空調機（ベース空調機）とラック列内に配置されるラック型空調機を併置させる発明にあっては、アイルごとに風量バランス制御を行うことができ、さらなる省エネ化が可能となる。
また、各サーバラックの消費電力消費電力計測手段を備えた発明にあっては、風量バランス制御に加え、冷却能力を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るラック空調システムの実施形態について、図１乃至１１を参照してさらに詳細に説明する。重複説明を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００１３】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るラック空調システム１の断面構成を示す図である。図２は、同平面構成を示す図である。図３は、ラック列の一部俯瞰図である。
図１乃至３を参照して、ラック空調システム１は、情報通信機械室５内に収容されるサーバラック２を、アンビエント空調機４により冷却するものである。サーバラック２は、同一モジュールで構成されており、これを横一列に並べることによりラック列３が形成されている。
機械室５内部は、床パネル５ｄ及び天井パネル５ｅにより３つの空間に区画されており、床パネル５ｄの下部には二重床空間５ｃが、天井パネル５ｅの上部には天井空間５ｂが形成されている。空調機４の室内ユニット４ａと二重床空間５ｃとは往き側ダクト７ａを介して結ばれている。また、天井空間５ｂと室内ユニット４ａとは、戻り側ダクト７ｂを介して結ばれている。
【００１４】
空調機４は、蒸発器４ｅ及び送風機４ｃを備えた室内ユニット４ａ、圧縮機、凝縮器（いずれも不図示）等を主要構成とする室外ユニット４ｂ、及びこれらを接続する冷媒配管４ｄを備えている。このような構成により、冷凍サイクル運転により発生させた冷熱を、室内ユニット４ａに導入する室内空気と熱交換させて冷却し、送風機４ｃにより機械室内に供給する。空調機４は、室内ユニット４ａ内部に制御部４ｆを備えており、通常の冷房運転制御のほかに、後述する温度センサＳ１の検知値に基づいて風量制御を行うように構成されている。
サーバラック２には、ラックマウントサーバ２ａが格納されている。ラックマウントサーバ２ａの発生熱は、各サーバが備える冷却ファン（図示せず）により、前面から吸気した空気とともに背面に排気される。その結果として、サーバラック２は前面から冷気を吸込み、背面から排気するように構成されている。
【００１５】
ラック列３を構成する各サーバラックは、隣接する列の吸気面と吸気面、排気面と排気面が対向するように配置されている。吸気面側空間の天井面及び側面は、アイルキャッピング８により残りの室内空間と区画されている。これにより、吸気面側にはコールドアイル空間６ａが、排気面側にはホットアイル空間６ｂが形成されている。アイルキャッピング８の天井面８ａには開口部８ｃが設けられており、その中央に気流検知用温度センサＳ１が配設されている。温度センサＳ１の出力信号は、室内ユニット４ａの制御部４ｆに送られるように構成されている。アイルキャッピング８の側面８ｂには扉８ｄが設けられており、メンテナンス時の出入を可能としている。
ラック列３の一端側には、列内ラックへの電力供給用の配電盤ユニット（ＰＤＵ）９が配設されている。ＰＤＵ９は、サーバラック２と同一モジュールに構成されている。
【００１６】
ラック空調システム１は以上のように構成されており、次に、ラック列３の冷却は以下のように行われる。すなわち、空調機４に導入される室内空気は蒸発器４ｅにおいて熱交換して冷気となり、送風機４ｃによって往き側ダクト７ａを介して二重床空間５ｃに送出される。供給冷気は、床パネル５ｄに複数設けられた吹出部５ｆを介してコールドアイル空間６ａに供給され、さらに各サーバラックに吸込まれて、サーバ２ａを冷却した後に高温排気となってホットアイル空間６ｂに排出される。排気はさらにホットアイル空間６ｂを上昇して、天井パネル５ｅの吸込部５ｇから天井空間５ｂに導かれ、戻り側ダクト７ｂを介して空調機４に戻される。以上のような室内空気の循環により、各サーバラックの冷却が行われる。
【００１７】
次に図４を参照して、コールドアイル空間６ａにおける冷気供給量制御について説明する。なお、以下の制御は空調機４の制御部４ｆにより行われる。運転開始時において、空調機４はデフォルト風量で運転されている（Ｓ１０１）。運転中は、センサＳ１により所定のインターバルで開口部８ｃの温度Ｔａが計測されている（Ｓ１０２）。Ｔａが高温側限界レベルとして定める上限温度（例えば３０℃）以上となったか否かが判定される（Ｓ１０３）。Ｔａ≧３０℃のときは、ホットアイル空間６ｂ側からコールドアイル空間６ａ側への気流が発生、すなわち冷気供給不足と判定され、空調機４の風量が１段階アップされる（Ｓ１０４）。なお、風量が既に最大風量に至っているときは、その風量が維持される。
Ｓ１０２においてＴａ＜３０℃のときは、次いでＴａが低温側限界レベルとして定める下限温度（例えば２０℃）以下となったか否かが判定される（Ｓ１０５）。下限温度より高いときは（Ｓ１０５においてＮＯ）、その風量が維持される。
Ｔａ≦２０℃のときは、コールドアイル空間６ａ側からホットアイル空間６ｂ側への気流が発生、すなわち冷気供給過剰と判定され、空調機４の風量が１段階ダウンされる（Ｓ１０６）。なお、風量が既に最小風量に達しているときは、その風量が維持される。以上の制御により、コールドアイル空間への冷気供給量バランスを維持することができる。
【００１８】
なお、コールドアイル空間ごとに気流検知手段による判定結果が相反することがあり得る。この場合、本実施形態ではアンビエント空調機（ベース空調機）のみで風量制御をおこなっているため、キャッピング空間ごとに供給風量を増減させることは困難である。
この場合、風量過多は省エネに反するが、風量不足は冷却障害となるので、どちらかといえば風量過多の方が安全である。このため、実際には全てのアイルキャッピング空間の風量不足が解消するように、ベース空調機の風量を増加させるように制御することになる。
また、風量過多となるキャッピング空間について、二重床の吹出部の開口率を調整して供給風量を減少させることにより、解消させることができる。開口率の調整は、開口率が調整できる開口床パネルを用いる、開口率の異なる床パネルに入れ替える、または、開口の無い通常の床パネルと入れ替えることで開口床パネルの枚数を変更する、等の方法がある。
また、外部からの信号を受けて開口率を変化させることができる開口パネルを用いることにより、キャッピング空間ごとの風量配分を自動的に調整することもできる。さらに、このような開口パネルに替えて、ファン付き床パネルを用いることもできる。
【００１９】
なお、本実施形態ではコールドアイルをキャッピングする例を示したが、ホットアイル・キャッピングとし、これに開口部を設けることによりアイル間の気流を検知して、風量バランスを制御する形態とすることもできる。
この場合には、風量過多よりも風量不足の方が安全サイドであるため、風量過多を解消するようにベース空調機の風量を増加させる。また、複数のホットアイル空間がある場合は、すべてのキャッピング空間の風量が不足となるように制御することにより対応する。
【００２０】
なお、本実施形態では気流検知手段としてキャッピング開口部に温度センサを配設する例を示したが、これに替えて開口部にプロペラファンを設け、プロペラファンの回転方向を検出して、気流を判定する形態とすることも可能である。以下の実施形態についても同様である。
【００２１】
（第二の実施形態）
次に、図５、６を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図５を参照して、ラック空調システム２０の構成が上述の第一の実施形態に係るラック空調システム１と異なる点は、開口部８ｃの温度センサＳ１に加えて、コールドアイル側に温度センサＳ２、ホットアイル側に温度センサＳ３を備えており、それぞれの位置における温度Ｔｃ、Ｔｈを計測していることである。なお、温度センサＳ３は設置位置による温度差の影響を排除するため、開口部８ｃから０．５〜１ｍ離して配置されている。その他の構成は、ラック空調システム１と同一である。冷気供給量制御における相違は、第一の実施形態では温度センサＳ１の検知値Ｔａに基づいて判定するのに対して、本実施形態では、開口部の温度Ｔａがコールドアイル側の温度Ｔｃに近ければ風量過剰、ホットアイル側の温度Ｔｈに近ければ風量不足、と判定する点である。
【００２２】
次に図６をも参照して、ラック空調システム２０における冷気供給量制御のフローについて説明する。運転開始時において、空調機４はデフォルト風量で運転されている（Ｓ２０１）。運転中は、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３により所定のインターバルで、それぞれの位置における温度Ｔａ、Ｔｃ、Ｔｈが計測されている（Ｓ２０２）。次いで、ΔＴｈ＝Ｔｈ−Ｔａと、ΔＴｃ＝Ｔａ−Ｔｃと、が比較される（Ｓ２０３）。ΔＴｈ＜ΔＴｃのときは、ホットアイル側からコールドアイル側への気流が発生、すなわち冷気供給不足と判定され、空調機４の風量が１段階アップされる（Ｓ２０４）。また、ΔＴｈ＞ΔＴｃのときは、コールドアイル側からホットアイル側への気流が発生、すなわち冷気供給過剰と判定され、空調機４の風量が１段階ダウンされる（Ｓ２０４）。なお、ΔＴｈ＝ΔＴｃのときは、風量バランス良好と判定され、その風量が維持される。
【００２３】
（第三の実施形態）
さらに、図７乃至１０を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、コールドアイル空間内に配置するラック型空調機により冷気供給量を制御するシステムに係る。
図７は、本発明の一実施形態に係るラック空調システム３０の断面構成を示す図である。図８は、同平面構成を示す図である。図９は、ラック列の一部俯瞰図である。
ラック空調システム３０が上述のラック空調システム１と異なる点は、ラック列３４内にサーバラックと同一モジュールのラック型空調機（室内機）３１（ｉ）（ｉ＝１〜６）を備えていることである。空調機３１（ｉ）は各列について３台配置され、吸気、排気方向が各ラックと逆向きに構成されている。すなわち、ホットアイル空間３３側の高温排気を吸込み、コールドアイル空間３６側に冷却空気を供給する。各室内機に対応する室外機３２（ｉ）は、室外に配設されている。ラック列３５側についても同様に構成されている。その他の構成は上述の実施形態と同一であるので、重複説明を省略する。
【００２４】
次に図１０を参照して、ラック空調システム３０における冷気供給量制御のフローについて説明する。なお、本制御は機械室内に配設される制御部（図示せず）により、温度センサＳ１の検出出力に基づく、空調機３１（ｉ）の風量制御により行われる。  本実施形態においては、空調機４は一定風量で稼動しており、コールドアイル空間ごと独立にラック型空調機３１（ｉ）による風量制御が行われる。以下、ラック列３４側を例に説明する。
初期状態では、アンビエント空調機４は一定風量で運転され（Ｓ３０１）、ラック型空調機３１（ｉ）は全て運転停止状態にある（Ｓ３０２）。以下、温度センサＳ１の計測値に基づいて空調機３１（ｉ）の運転台数の増減制御が行われることになるが、初期状態ではｉ＝０とする（Ｓ３０３）。制御中は、所定のインターバルで開口部８ｃにおける温度Ｔａが計測されている（Ｓ３０４）。次に、Ｔａが高温側限界レベルとして定める上限温度（例えば３０℃）以上となったか否かが判定される（Ｓ３０５）。Ｔａ≧３０℃のときは、コールドアイル空間３６への冷気供給不足と判定され、運転台数を順次増加させるため、ｉ＝ｉ＋１とする（Ｓ３０６）。これにより、ラック型空調機３１（１）がデフォルト風量で運転開始される（Ｓ３０７）。次いで、Ｓ３０４に戻って引き続き温度Ｔａが計測される。この場合、依然としてＴａ≧３０℃のときは、空調機３１（１）に加えてラック型空調機３１（２）も運転開始されることになる（Ｓ３０５−Ｓ３０７）。
なお、Ｓ３０７において、ｉ＞６のときは、空調機３１（１）〜３１（６）全てが運転継続となる。この場合は、空調機４の風量アップにより対応することができる。
【００２５】
一方、冷気供給が改善された結果、Ｓ３０５においてＴａ＜３０℃となったときは、次いでＴａが下限温度（例えば２０℃）以下となったか否かが判定される（Ｓ３０８）。下限温度以下のときは（Ｓ３０８においてＹＥＳ）、空調機４１（ｉ）の運転が停止される。次いで、ｉ＝ｉ−１とし（Ｓ３１０）、Ｓ３０４に戻って引き続き温度Ｔａが計測される。
なお、Ｓ３０７において、ｉ＜１のときは、空調機３１（１）〜３１（６）全てが運転停止状態となる。この場合、空調機４の風量ダウンにより対応することができる。
なお、本実施形態では、空調機３１（ｉ）について風量固定でＯＮ−ＯＦＦ制御としたが、各空調機の風量を増減させる制御形態とすることもできる。
【００２６】
（第四の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、各コールドアイル空間の風量バランス制御に加えて、さらにサーバラックに搭載されるＩＣＴ機器の消費電力に基づいて、空調機の冷却能力制御をも行うシステムである。
本実施形態に係るラック空調システムの構成は、上述のラック空調システム３０と基本的に同一であるので、これを援用する。但し、各キャッピングゾーンに収容されるサーバラックの消費電力を把握し、空調機の冷却能力制御を行う制御部（図示せず）を、さらに備えている点が異なる。なお、冷気供給量制御については、ラック空調システム３０と同一方式で行われるものとする。
次に図１１をも参照して、本ラック空調システムにおける冷房出力制御フローについて説明する。以下、ラック列３４側を例に説明する。初期状態ではアンビエント空調機４は一定冷房出力で運転され（Ｓ４０１）、ラック型空調機３１（ｉ）（ｉ＝１〜６）の全てが、各ラックの標準消費電力Ｅavに基づいて定められるデフォルト冷房出力で（Ｓ４０２）運転されているものとする。
【００２７】
以下、ＰＤＵ９における消費電力計測値に基づいて空調機３１（ｉ）の冷房出力の増減制御が行われることになるが、初期状態ではｉ＝０とする（Ｓ４０３）。
制御中はＰＤＵ９により常時、各ラックの消費電力Ｅｒが計測され、制御部に出力される（Ｓ４０４）。これに基づき、ラック列内の総消費電力ΣＥｒが演算される（Ｓ４０５）。次に、ΣＥｒが、デフォルト冷房出力で対応可能な上限消費電力（Ｅmax）以上か否かが判定される（Ｓ４０６）。ΣＥｒ≧Ｅmaxのときは、コールドアイル空間３６への冷房出力不足と判定され、冷房出力を順次増加させるため、ｉ＝ｉ＋１とする（Ｓ４０６）。これにより、空調機４１（１）の冷房出力が１段階アップされる（Ｓ４０７）。さらにＳ４０４に戻って、引き続き各ラックの消費電力Ｅｒが計測される。この場合、依然としてΣＥｒ≧Ｅmaxのときは、空調機３１（１）に加えてラック型空調機３１（２）の冷房出力も１段階アップされることになる（Ｓ４０５−Ｓ４０７）。
【００２８】
なお、Ｓ４０７において、ｉ＞６のときは、空調機３１（１）〜３１（６）全てが運転状態となる。この場合は、空調機４の冷房出力アップにより対応可能となる。
一方、各ラックの消費電力が低下した結果、Ｓ４０５においてΣＥｒ＜Ｅmaxとなったときは、次いで、ΣＥｒが標準消費電力総和（ΣＥav）以下となったか否かが判定される（Ｓ４０８）。ΣＥｒ≦ΣＥavのときは、空調機３１（ｉ）の冷房出力が１段階ダウンされる（Ｓ４０９）。次いで、ｉ＝ｉ−１とし（Ｓ４１０）、Ｓ４０４に戻って引き続き各ラックの消費電力Ｅｒが計測される。Ｓ４０８においてＮＯ、すなわちΣＥｒ＞ΣＥavのときは、Ｓ４０４に戻って引き続き消費電力Ｅｒが計測される。
なお、Ｓ４１０においてｉ＜１のときは、空調機３１（１）〜３１（６）全てが運転停止状態となる。この場合、空調機４の冷房出力ダウンにより対応することができる。
なお、本実施形態では、消費電力の計測単位をサーバラック単位としたが、ラック列単位、アイルキャッピング単位とすることもできる。
【００２９】
（第五の実施形態）
さらに、図１２乃至１４を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、コールドアイル・キャッピングの場合において、ラック型空調機、床ファン、アンビエント空調機の風量を順次増減させて、コールドアイルへの冷気供給量を制御するシステムに係る。
図１２は、本実施形態に係るラック空調システム５０の断面構成を示す図である。図１３は、同平面構成を示す図である。図１４は、ラック空調システム５０の冷気供給制御フローを示す図である。
ラック空調システム５０が上述のラック空調システム３０と異なる点は、各空調機内蔵のファンに加えて、コールドアイル床面５ｄの穴あきパネルで構成される吹出部５ｆに、冷気供給促進のための床ファン53（1）〜53（6）が配設されていることである。また、気流検知手段として、温度センサに替えてプロペラの回転方向及び回転速度により、冷気供給の過不足度合いを判定可能な風向センサ５６を備えていることである。ここに、風向センサ５６の検出値ΔＲ＞０のときは、コールドアイル側からホットアイル側への気流が発生しており、冷気供給過多であることを示している。一方、ΔＲ＜０のときは、ホットアイル側からコールドアイル側への気流が発生しており、冷気供給不足であることを示している。
また、ラック型空調機54（1）〜54（6）が、図１３に示すように配設されていることである。さらに制御指令を司る制御部５７を備えており、風向センサ５６の出力に基づいて各ラック型空調機、各床ファン及びアンビエント空調機４に対して運転指令を行い、以下の制御を行うように構成されていることである。
その他の構成はラック空調システム３０と同一であるので、重複説明を省略する。
【００３０】
次に図１４を参照して左側コールドアイル５１を例に、本実施形態の制御フローについて説明する。
運転開始時は、アンビエント空調機４及びラック型空調機54（1）〜54（3）はデフォルト風量で運転され、床ファン53（1）〜53（3）は全て運転停止状態にある（Ｓ５０１）。以下、運転開始から相当時間経過した状態を想定する。運転中は、風向センサ５６の検出値（ΔＲ）に基づいて気流方向が検知されている（Ｓ５０２）。
＋α≧ΔＲ≧−αのときは（Ｓ５０２においてＹＥＳ）、風量バランスがとれていると判定され、その状態で運転が継続される（Ｓ５１５）。
Ｓ５０２においてΔＲ＞α、すなわち、コールドアイル側からホットアイル側への気流が閾値α以上のときは冷気供給過多と判定され、最初にラック型空調機54（1）〜54（3）の風量が全て最小となるまで（Ｓ５０３においてＮＯ）、順次各ラック型空調機の風量を１段階ずつダウンさせていく（Ｓ５０４）。全てのラック型空調機の風量が最小に至っても冷気供給過多の状態が継続するときは（Ｓ５０３においてＹＥＳ）、次に床ファン53（1）〜53（3）のうち運転状態の床ファンがあれば（Ｓ５０５においてＮＯ）、順次、これを運転停止させていく（Ｓ５０６）。
【００３１】
全ての床ファンが運転停止状態となってもΔＲ＞αのときは（Ｓ５０５においてＹＥＳ）、アンビエント空調機４の風量が最小となるまで（Ｓ５０７においてＮＯ）、風量を１段階ずつダウンさせていく（Ｓ５０８）。風量最小に至ったときは（Ｓ５０７においてＹＥＳ）、その状態で運転を継続する（Ｓ５１５）。
一方、Ｓ５０２においてΔＲ＜−α、すなわち、ホットアイル側からコールドアイル側への気流が閾値以上のときは冷気供給不足と判定され、最初にラック型空調機54（1）〜54（3）の風量が全て最大となるまで（Ｓ５０９においてＮＯ）、順次、各ラック型空調機の風量を１段階ずつアップさせていく（Ｓ５１０）。全てのラック型空調機が風量最大に至っても冷気供給不足の状態が継続するときは（Ｓ５０９においてＹＥＳ）、次に床ファン53（1）〜53（3）のうち運転停止状態の床ファンがあれば（Ｓ５１１においてＮＯ）、順次、これを運転させる（Ｓ５１２）。全ての床ファン53が運転状態となってもΔＲ＜−αのときは（Ｓ５１１においてＹＥＳ）、アンビエント空調機４の風量が最大となるまで（Ｓ５１３においてＮＯ）、風量を１段階ずつアップさせていく（Ｓ５１４）。風量最大に至ったときは（Ｓ５１３においてＹＥＳ）、その状態で運転を継続し（Ｓ５１５）、さらにＳ５０２に戻って風向センサ５６の検出値に従い、上記制御を繰り返す。
【００３２】
なお、本実施形態では風向センサの検出値に基づいて、複数のラック型空調機、床ファンについて１台ずつ順次、風量増減又は運転／停止を行う例を示したが、一斉に増減等する形態としてもよい。
また、風量制御の順序について、ラック型空調機→床ファン→アンビエント空調機の順としたが、順序を変更することも可能である。
また、床ファンについては運転台数の増減により風量制御することとしたが、各床ファンの回転数制御による形態としてもよい。
また、本実施形態では各コールドアイルに対して独立に冷気供給制御する例を示したが、室内の全てのコールドアイルを一括して制御する形態としてもよい。
また、Ｓ５０５において、全ての床ファンが運転停止状態となってもΔＲ＞αのときに、アンビエント空調機の風量を絞る制御としたが（Ｓ５０７）、これに先立ち床ファンを逆回転させて、コールドアイルへの冷気供給を減らす制御を加える形態としてもよい。
【００３３】
（第六の実施形態）
さらに、図１５乃至１７を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、ホットアイル・キャッピングの場合において、円滑な給気・還気循環を行うことにより、両アイルの圧力バランスを図るための制御システムに係る。
ＩＣＴ装置からの高温排気はホットアイル空間に排出され、天井開口部から天井空間を経てアンビエント空調機に還気する。この場合、天井空間への排気が円滑に行われないと、コールドアイル側に対してホットアイル側の気圧が高まり、その結果、高温排気がラックの隙間からコールドアイル側に流入したり、ＩＣＴ装置の排気が阻害される等の弊害が生じる。本実施形態ではこのような弊害を防止するため、ホットアイルからの排気状況を気流検知手段により検知し、ラック型空調機、排気ファン、アンビエント空調機の風量を順次増減させることにより、両アイルの圧力バランスを図るものである。
図１５は、本実施形態に係るラック空調システム６０の断面構成を示す図である。図１６は、ラック空調システム６０の平面構成を示す図である。図１７は、ラック空調システム６０の冷気供給制御フローを示す図である。
ラック空調システム６０が上述のラック空調システム５０と異なる点は、コールドアイル・キャッピングではなく、ホットアイル・キャッピング６１により他の室内空間と区画されていることである。また、床ファンに替えて、各ホットアイル５２ａ〜５２ｃの天井吸込部６３に、排気ファン62（1）〜62（6）が配設されていることである。その他の構成はラック空調システム５０と同一であるので、重複説明を省略する。
【００３４】
次に図１７を参照して、本実施形態の制御フローについて中央のホットアイル１２を例に説明する。
運転開始時は、アンビエント空調機４及びラック型空調機54（3）〜54（5）はデフォルト風量で運転され、排気ファン62（3）、62(4)は全て運転停止状態にある（Ｓ６０１）。以下、運転開始から相当時間経過した状態を想定する。
運転中は、風向センサ５６の検出値（ΔＲ）に基づいて気流方向が検知されている（Ｓ６０２）。＋α≧ΔＲ≧−αのときは（Ｓ６０２においてＹＥＳ）、両アイルの圧力バランスがとれていると判定され、その状態で運転が継続される（Ｓ６１５）。
Ｓ６０２においてΔＲ＞αのときはコールドアイル側気圧（Ｐａ）がホットアイル側気圧（Ｐｈ）に対して高すぎると判定され、これを是正するため最初にラック型空調機54（3）〜54（5）の風量が全て最小となるまで（Ｓ６０３においてＮＯ）、順次各ラック型空調機の風量を１段階ずつダウンさせていく（Ｓ６０４）。全てのラック型空調機の風量が最小に至ってもＰａ＞Ｐｈの状態が継続するときは（Ｓ６０３においてＹＥＳ）、次に排気ファン62（3）、 (4)のうち運転状態の排気ファンがあれば（Ｓ６０５においてＮＯ）、順次、これを運転停止させる（Ｓ６０６）。
【００３５】
全ての排気ファンが運転停止状態となってもΔＲ＞αのときは（Ｓ６０５においてＹＥＳ）、アンビエント空調機４の風量が最小となるまで（Ｓ６０７においてＮＯ）、風量を１段階ずつダウンさせていく（Ｓ６０８）。風量最小に至ったときは（Ｓ６０７においてＹＥＳ）、その状態で運転を継続する（Ｓ６１５）。
一方、Ｓ６０２においてΔＲ＜−α、すなわち、ホットアイル側からコールドアイル側への気流が閾値以上のときは、ホットアイル側気圧（Ｐｈ）がコールドアイル側気圧（Ｐａ）に対して高すぎると判定され、最初にラック型空調機54（3）〜54（5）の風量が全て最大となるまで（Ｓ６０９においてＮＯ）、順次、各ラック型空調機の風量を１段階ずつアップさせていく（Ｓ６１０）。全てのラック型空調機が風量最大に至ってもＰｈ＞Ｐａの状態が継続するときは（Ｓ６０９においてＹＥＳ）、次に排気ファン62（3）、(4)のうち運転停止状態の排気ファンがあれば（Ｓ６１１においてＮＯ）、順次、これを運転させる（Ｓ６１２）。全ての排気ファンが運転状態となってもΔＲ＜−αのときは（Ｓ６１１においてＹＥＳ）、アンビエント空調機４の風量が最大となるまで（Ｓ６１３においてＮＯ）、風量を１段階ずつアップさせていく（Ｓ６１４）。風量最大に至ったときは（Ｓ６１３においてＹＥＳ）、その状態で運転を継続し（Ｓ６１５）、さらにＳ６０２に戻って風向センサ５６の検出値に従い、上記制御を繰り返す。
【００３６】
なお、本実施形態では風向センサの検出値に基づいて、複数のラック型空調機、天井排気ファンについて１台ずつ順次、風量増減又は運転／停止を行う例を示したが、一斉に増減等する形態としてもよい。
また、風量制御の順序について、ラック型空調機→天井排気ファン→アンビエント空調機の順としたが、順序を変更することも可能である。
また、天井排気ファンについては運転台数の増減により風量制御することとしたが、各天井排気ファンの回転数制御による形態としてもよい。
また、本実施形態では各ホットアイルに対して独立に冷気供給制御する例を示したが、室内の全てのホットアイルを一括して制御する形態としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、熱源、冷媒、空調方式、建築構造等の種類を問わずラック空調システムに広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ラック空調システム１の断面構成を示す図である。
【図２】ラック空調システム１の平面構成を示す図である。
【図３】ラック空調システム１のラック列の一部俯瞰図である。
【図４】ラック空調システム１における冷気供給量制御フローを示す図である。
【図５】第二の実施形態に係るラック空調システム２０の断面構成を示す図である。
【図６】ラック空調システム２０における冷気供給量制御フローを示す図である。
【図７】ラック空調システム３０の断面構成を示す図である。
【図８】ラック空調システム３０の平面構成を示す図である。
【図９】ラック空調システム３０のラック列の一部俯瞰図である。
【図１０】ラック空調システム３０における冷気供給量制御フローを示す図である。
【図１１】ラック空調システム４０における冷却能力制御フローを示す図である。
【図１２】第五の実施形態に係るラック空調システム５０の断面構成を示す図である。
【図１３】ラック空調システム５０の平面構成を示す図である。
【図１４】ラック空調システム５０における冷気供給量制御フローを示す図である。
【図１５】第六の実施形態に係るラック空調システム６０の断面構成を示す図である。
【図１６】ラック空調システム６０の平面構成を示す図である。
【図１７】ラック空調システム６０における排気量制御フローを示す図である。
【図１８】従来のラック空調システム１００を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１、２０、３０、４０、５０、６０・・・ラック空調システム
２・・・サーバラック
３、３３、３４・・・ラック列
４・・・アンビエント空調機
５・・・情報通信機械室
５ｂ・・・天井空間
５ｃ・・・二重床空間
５ｄ・・・床パネル
５ｅ・・・天井パネル
６ａ、３６、５１・・・コールドアイル空間
６ｂ、３３、５２・・・ホットアイル空間
８、５５・・・コールドアイル・キャッピング
８ｃ・・・開口部
９・・・配電盤ユニット（ＰＤＵ）
３１(1)〜(6)、４１、54(1)〜(6)・・・ラック型空調機
53(1)〜(6)・・・床ファン
５６・・・風向センサ
６１・・・ホットアイル・キャッピング
62(1)〜(6)・・・排気ファン
Ｓ１〜Ｓ３・・・温度センサ
【図１】
0005308750.tif 000002
【図２】
0005308750.tif 000003
【図３】
0005308750.tif 000004
【図４】
0005308750.tif 000005
【図５】
0005308750.tif 000006
【図６】
0005308750.tif 000007
【図７】
0005308750.tif 000008
【図８】
0005308750.tif 000009
【図９】
0005308750.tif 000010
【図１０】
0005308750.tif 000011
【図１１】
0005308750.tif 000012
【図１２】
0005308750.tif 000013
【図１３】
0005308750.tif 000014
【図１４】
0005308750.tif 000015
【図１５】
0005308750.tif 000016
【図１６】
0005308750.tif 000017
【図１７】
0005308750.tif 000018
【図１８】
0005308750.tif 000019