JP2011196657A

JP2011196657A - 空調システム

Info

Publication number: JP2011196657A
Application number: JP2010066535A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takanishi; 浩高西; Katsuaki Yabe; 克明矢部; Isao Wada; 功和田; Hirohisa Ichinomiya; 浩寿一宮; Shigeru Shimojo; 繁下條
Original assignee: Kanden Energy Solution Co Inc
Current assignee: Kanden Energy Solution Co Inc
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】空調システムにおいて、ラック内部を確実に冷却し、かつ、空調システムにおける消費電力の低減を図る。
【解決手段】サーバールーム１の天井の吸込口８１には、ファンユニット９Ａが設けられている。サーバールーム１では、複数のファンユニット９Ａが、ホットアイルの上方の天井面に嵌め込まれて設置されている。対向する複数のラック４の間の空間（ホットアイル）の上部に位置する天井面に、一列に配列されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、情報処理機器を収容する複数のラックが配置された空調対象室の温度を管理するための空調システムに関する。

近年の情報通信技術の急速な進展に伴って、大規模なデータセンタなどが建設されている。このようなデータセンタでは、様々な機能を提供するサーバ装置やネットワークを構築するための通信機器といった情報処理機器が収納された複数のラックが整列配置される。

データセンタ内に配置される情報処理機器を安定して動作させるために、データセンタ内は常に機器動作に適した温度に維持管理される。一方で、このようなデータセンタでは、温度の維持管理のために空調機器を連続動作させる必要があり、これに伴って、比較的多くの電力が消費される。そのため、情報処理機器を確実に冷却するとともに、より効率的に冷却を行なうことで消費電力を低減させるための構成が提案されている。

たとえば、特開２００４−１８４０７０号公報（特許文献１）や特開２００５−２６０１４８号公報（特許文献２）では、冷却対象室の床面から導入された冷却用空気をラックの前面から当該ラック内に導入し、当該ラックの上面および背面から空気を排出させ、当該排出された空気を空気調和機の吸い込み口に導入させる電算機室用空調システムにおいて、上面または背面から排出される空気が再度前面からラック内に導入されることを阻止するための遮蔽体を設ける技術が開示されている。

具体的には、特許文献１には、一列に配列された複数のラックからなるラック群の前面に、上方に向けて切り立つように取付けられる回り込み防止壁が、遮蔽体として開示されている。また、特許文献２には、前面同士が向かい合うように配置された２つのラック群において、当該ラックの上面間を渡されるように配置された遮蔽板が、遮蔽体として開示されている。

特開２００４−１８４０７０号公報特開２００５−２６０１４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたシステムでは、回り込み防止壁の上方で、冷却対象室の床面から導入された冷却用空気がそのまま上昇し、ラックの上面または背面から排出される空気と混合されて、空気調和機の吸い込み口へと導入される事態が想定される。

また、特許文献２に開示されたシステムにおいても、冷却対象室のラックの前面と遮蔽板とを含む空間に導入された冷却用空気が直接空気調和機の吸い込み口へと導入されることを阻止する手段が設けられていない。

つまり、従来のシステムでは、冷却対象室に導入された冷却用空気がラックの内部の冷却に利用されることなく空気調和機の吸い込み口に導入される、いわゆるショートサーキットが発生し、ラック内部が確実に冷却されず、また、冷却効率を低下させシステムの消費電力を上昇させるという問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、空調システムにおいて、ラック内部を確実に冷却し、かつ、空調システムにおける消費電力の低減を図ることである。

本発明に従った空調システムは、情報処理機器を収容する複数のラックが配置された空調対象室の温度を管理するための空調システムであって、複数のラックの給気側と接する第１の空間と、複数のラックの排気側と接する第２の空間とを区画するための区画部と、第１の空間へ空調空気を供給するための空調機構と、第２の空間から室内空気を排気するための還気機構とを備え、区画部は、第２の空間と、第２の空間における空調対象室の天井面に設けられた排気口とを連結し、還気機構は、排気口に設けられ、室内空気の排気を促進するための送風部を含む。

また、本発明の空調システムでは、区画部は、ラックの上端から空調対象室の天井面まで連続して存在する板体を含むことが好ましい。

また、本発明の空調システムでは、送風部は、第２の空間における空調対象室に等間隔で配置される複数のファンユニットによって構成されることが好ましい。

また、本発明の空調システムは、複数のラック内の情報処理機器での消費電力を検出する消費電力検出手段と、複数のラックから排出される廃熱空気の温度を検出する温度検出手段と、消費電力検出手段によって検出される消費電力および温度検出手段によって検出される温度に基づいて、第２の空間からの排気についての必要風量を算出する手段と、算出された必要風量に基づいて、複数のファンユニットが稼動すべき状態を決定する手段と、決定されたが稼動すべき状態に従って、複数のファンユニットの運転／停止を制御する制御手段とをさらに備えることが好ましい。

また、本発明の空調システムでは、制御手段は、各ファンユニットの累積稼動期間が平準化されるように、算出された稼動させる必要のあるファンユニットの数の条件下で、複数のファンユニットの運転／停止を制御することが好ましい。

本発明によれば、空調システムにおいて、複数のラックの給気側と接する第１の空間と、複数のラックの排気側と接する第２の空間とが、区画部によって区画される。区画部は、第２の空間と空調対象室の天井面に設けられた排気口とを連結する。そして、排気口に設けられた送風部によって、排気口を介した室内空気の排気が促進される。

区画部が設けられることにより、空調機構から供給される空調空気が、ラックの冷却に利用されることなく還気機構から排気されることを確実に阻止することができる。また、区画部が排気口に連結され、かつ、排気口に送風部が設けられていることから、第２の空間の室内空気が効率よく排気される。

したがって、空調システムにおいて、ラック内部を確実に冷却でき、かつ、空調システムにおける消費電力の低減を図ることができる。

本実施の形態に従う空調システムを示す全体斜視図である。図１に示すサーバールームの平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図２のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た断面図である。図１に示す視点ＶｉｅｗＶからみた吹出口周辺の透視斜視図である。図５のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た断面図である。本実施の形態に従う空調システムを構成する冷却ユニットの模式図である。図７に示すドライコイルユニットの構造図である。本実施の形態に従う空調システムにより冷却されるラックの断面構造を示す図である。図９に示すラックの前面扉および背面板の構造を示す図である。図１の遮蔽板の下方から上方を見上げた状態を模式的に示す図である。図１に示す視点ＶｉｅｗＸＩＩから見たサーバールーム内の様子を示す図である。図３のファンユニットの斜視図である。図１３のファンユニットの模式的な縦断面を示す図である。図１４のファンユニットに搭載される還気ファンの斜視図である。本発明の実施の形態に従う空調システムの制御構造に係るブロック図である。本実施の形態に従うホットアイルにおける温度センサの配置位置を示す図である。図１６に示す還気ファン制御部に保持されるデータテーブルを示す模式図である。本実施の形態に従う空調システムで提供される冷却ユニットの運転制御に係る処理手順を示すフローチャートである。図１９のステップＳ９に示す還気ファン選択処理のサブルーチンのフローチャートである。図１に示された空調システムの変形例を説明するための図である。本発明の実施例の空調システムの構成を模式的に示す図である。図２２の実施例に対する比較例の構成を模式的に示す図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
［Ａ．概要］
本実施の形態に従う空調システムは、空調対象室に配置された１または複数のラックからなるラック群の外周を取り囲むように遮蔽板を設ける構成を有している。当該遮蔽板は、ラックの給気側と接する第１の空間と、ラックの排気側と接する第２の空間とを区画する。これにより、給気側に供給された空調空気が、ラックの冷却に利用されることなく直接排気されることが回避され、かつ、ラックの冷却に利用された後の空気が効率よく空調対象室から排気される。以下、本実施の形態に従う空調システムをサーバールームに適用した具体例について説明する。
［Ｂ．全体構成］
図１は、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳを示す全体斜視図である。図２は、図１に示すサーバールームの平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た断面図である。

図１を参照して、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳは、二次側部分１００と、熱源部分２００とからなる。二次側部分１００は、温度を管理すべき空調対象室であるサーバールーム１をはじめとして、空調空気を発生する機構などを含む。熱源部分２００は、二次側部分１００で空調空気を発生するために利用される冷媒を供給するとともに、空調空気の発生に利用されて温度が上昇した冷媒を再生する。以下、各部分について詳述する。

（ｂ１．二次側部分１００）
図１〜図４に示すように、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにより温度の管理が行なわれる空調対象室であるサーバールーム１には、複数のラック４が整列配置される。ラック４の各々には、業務サーバー、データサーバー、Ｗｅｂサーバーといった各種のサーバー装置（典型的には、ブレードタイプの機器）や、ルータやスイッチングハブといった通信機器などの情報処理機器が収容される。

サーバールーム１の側壁面２には、サーバールーム１内に空調空気１８を吹き出すための複数の吹出口３が設けられる。本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、吹出口３は、サーバールーム１内において対向する一対の側壁面２にそれぞれ設けられる。そして、吹出口３の各々に対応付けて、冷却ユニット１０が複数配置される。なお、冷却ユニット１０の設置台数は、冗長性を持たせるために、サーバールーム１の熱負荷量に対して十分に余裕をもつように決められる。

この冷却ユニット１０は、サーバールーム１へ空調空気１８を供給するための空調機構の一部である。より具体的には、冷却ユニット１０の各々は、熱交換器１３（図３）と、熱交換器１３と熱交換させるための空気流を発生する少なくとも１つのファン１６（図３）とを含むドライコイルユニットからなる。冷却ユニット１０の各々で生成される空調空気１８は、対応する吹出口３からサーバールーム１へ供給される。冷却ユニット１０の詳細な構造については後述する。

図２に示すように、サーバールーム１の紙面上下側には、空調機器室７がそれぞれ設けられる。冷却ユニット１０は、空調機器室７内に配置される。この空調機器室７についても区画された空間である。

ラック４の各々は、その内部に収容する情報処理機器を冷却するために空調空気１８（冷気）を吸い込むための給気口と、その内部に収容する情報処理機器の冷却に使用された後の廃熱空気（熱気）を放出するための排気口とを含む。すなわち、図４に示すように、空調システムＳＹＳが供給する空調空気１８は、ラック４の各々の給気口が設けられている面（以下、「給気面」とも称す。）からラック４内に流入し、情報処理機器との間で熱交換される。そして、廃熱空気となった空調空気１８は、排気口が設けられている面（以下、「排気面」とも称す。）からラック４の外へ排出される。

図１および図２に示すように、サーバールーム１においては、隣接して一連に配置された複数のラック４からなる集合体（以下、「ラック群」とも称す。）が複数配置される。この複数のラック群は、２つ（一対）のラック群の単位（組）で構成される。図１に示す例では、手前側に４組のラック群が配置され、奥側に３組のラック群が配置される例（合計、７組のラック群）を示す。もちろん、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳは、どのようなラック配列であっても適用できる。すなわち、ラック群に含まれるラック数、および、ラック群の数は、必要に応じて任意に変更できる。

各組のラック群は、各ラック群に含まれるラック４の排気面同士が対向するように隣接して配置される。そのため、各組のラック群で挟まれる各空間においては、両側に位置するラック４からの廃熱空気が集まることになる。ここで、吹出口３は、冷却ユニット１０で発生した空調空気１８をラック群の延びる方向（長手方向）に吹き出すような位置に配置される。

本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、各組のラック群において、ラック４の給気面と接する空間（第１の空間）と、ラック４の排気面と接する空間（第２の空間）とを区画する。すなわち、ラック４の給気面と接する空間（第１の空間）には、冷却ユニット１０から供給される空調空気１８（冷気）が主として存在し、ラック４の排気面と接する空間（第２の空間）には、各ラック４から排気される廃熱空気が主として存在するように区画する。前者の冷却ユニット１０から供給される空調空気１８（冷気）が主として存在する空間を「コールドアイル」と称し、後者の各ラック４から排気される廃熱空気が主として存在する空間を「ホットアイル」と称する。

このようなコールドアイルとホットアイルとは、各組のラック群の外周を取り囲むように配置された遮蔽板５を用いて区画される。すなわち、区画部である遮蔽板５は、各組のラック群についての排気面側に位置する空間を、空調対象室であるサーバールーム１の他の空間から区切るように構成される。

コールドアイルとホットアイルとの区画には、ラック４の筐体の一部が利用される。すなわち、遮蔽板５は、各組のラック群と天井との間の空間に、各組のラック群の外周を取り囲むように設けられる。また、対向するラック群により挟まれた空間を遮蔽するために、遮蔽板５の一部として、各組のラック群の長手方向における両端に、それぞれ遮蔽扉が設けられる。ホットアイル側からラック４をメンテナンスするために、ユーザのホットアイル内へ立ち入りができるように、この遮蔽扉は開閉自在に取り付けられる（詳細については図示していない）。

また、遮蔽板５は、ラック群のラック４の上端の少なくとも一部から天井まで、連続して存在する板体を含む。ラック群により挟まれる空間をより確実に遮蔽するためである。

ホットアイルには、ラック４から排出される廃熱空気を排出するための還気機構が設けられる。具体的には、ホットアイルの天井面には、廃熱空気を輸送するための還気チャンバ８が設けられており、この還気チャンバ８と各ホットアイルとを連通するための吸込口８１（図１、図３および図４参照）が設けられる。吸込口８１には、ホットアイルに滞留する廃熱空気を強制排気するためのファンユニット９Ａが設けられる。

なお、図１においては、理解を容易にするために、各ラック群の上部を異なる高さで切った場合の透視図で表示する。すなわち、手前側に配置された４組のラック群については、その最上部に設けられる吸込口８１付近の構造を図示し、奥側に配置された３組のラック群については、各ラック群から連続する遮蔽板５付近の構造を図示する。しかしながら、実際の全体構造は、すべてのラック群について実質的に同一とされる。

このように、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、サーバールーム１の空間に対して、コールドアイルを主体的に設定するとともに、ホットアイルを局所的に設定する。これにより、空調空気の給気機構をよりフレキシブルに構成することができるとともに、廃熱空気を効率的に収集することができる。

図４に示すように、ラック４の排気面（ホットアイル側）には、ラック４内での熱負荷状態を評価するために、複数の温度センサ４６が配置される。この温度センサ４６は、ラック４から排出される廃熱空気の温度を検出する温度検出手段である。また、後述するように、ラック４内の情報処理機器での消費電力を検出する消費電力検出手段である電流センサ４７も配置される。本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、これらの複数の温度センサ４６および電流センサ４７により検出された結果に基づいて、コールドアイルへ供給される空調空気の必要風量が算出される。そして、この算出された必要風量の大きさに応じて、冷却ユニット１０の運転が最適化される。この冷却ユニット１０の運転ロジックについては、後述する。

（ｂ２．熱源部分２００）
熱源部分２００は、二次側部分１００の冷却ユニット１０による空調空気の発生に必要な冷媒を供給するとともに、冷却ユニット１０で空調空気の発生後の冷媒を再冷却する。二次側部分１００の冷却ユニット１０と熱源部分２００とは、配管２４２，２４４，２１８，２２４で連結される。

なお、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、冷媒として水を採用する。これは、後述するように、冷却ユニット１０において結露が生じないように、冷却ユニット１０に供給される冷媒は、サーバールーム１の露点温度（すなわち、結露の発生する温度）より高い温度に維持される。このように、冷却ユニット１０において結露が生じない程度まで冷媒温度を高めた状態でチラー２２０を運転できる。そのため、より効率を高めて、消費電力のより少ない運転を行なうことができる。そのため、チラー２２０を長期間にわたって連続運転することも可能となる。もちろん、他の冷媒、典型的には、アンモニア、炭化水素、二酸化炭素、フロン類などを用いることもできる。

熱源部分２００は、二次側部分１００の冷却ユニット１０からリターンされる冷媒を輸送するためのリターン配管２４２と、二次側部分１００の冷却ユニット１０へ供給する冷媒を輸送するための送出配管２４４とを通じて、二次側部分１００と接続される。さらに、熱源部分２００は、冷媒を予冷するための機構として、ラジエター２１０およびチラー２２０を含む。これらの冷媒冷却機構は、リターン配管２４２を統合するリタンヘッダ２１２の後段側に配置される。すなわち、ラジエター２１０がリタンヘッダ２１２からつながる配管２１８の前段に介挿されるとともに、ラジエター２１０をバイパスするためのバイパス弁２１６がラジエター２１０と並列に接続される。そして、複数のチラー２２０がラジエター２１０の後段の配管２１８に介挿される。

また、配管２１８の前段には、冷媒の流量を検出するための流量計２３６が設けられている。

ラジエター２１０は、冷媒を外気と触れさせて熱交換を行なう機器であり、冬期などの冷媒温度に比較して外気温度が低い場合に、冷媒の保有する熱を大気中に放散させる。すなわち、ラジエター２１０は、冷凍機を使用しない、いわゆるフリークーリングを行なう。なお、冷媒と外気との接触は直接的であってもよいし、間接的であってもよい。

また、夏期などの冷媒温度に比較して外気温度が高い場合には、ラジエター２１０では冷媒を冷却することができないので、冷媒がラジエター２１０をバイパスするように、バイパス弁２１６が開状態にされる。

特に、本実施の形態においては、吸込口８１（図１、図３および図４参照）を通じて、ホットアイルから廃熱空気が重点的に還気されるため、冷媒温度を高めた状態であっても廃熱空気を有効に冷却できる。

チラー２２０は、リターンされた冷媒を冷却する。冷媒の保有する熱量（サーバールーム１から回収された熱量）の大きさに応じて、能力を変更できるように、複数台のチラー２２０を並列に接続することが好ましい。また、万が一の故障に備えて、少なくとも１台の予備機を用意しておくことが好ましく、そのため、空調システムＳＹＳにおいては、複数台のチラー２２０を配置することが一般的である。なお、チラー２２０としては、サーバールーム１での発熱量に応じた能力を有するものであれば、どのようなタイプのものであってもよい。たとえば、冷却方式として、空冷式および水冷式のいずれを採用してもよい。

それぞれのチラー２２０で冷却された冷媒は、出側配管２２４を通じてサプライヘッダ２１４へ出力される。冷媒は、サプライヘッダ２１４から、サーバールーム１の一方の側壁面に沿って配置された冷却ユニット１０および他方の側壁面に配置された冷却ユニット１０へそれぞれ輸送される。

リタンヘッダ２１２およびサプライヘッダ２１４には、冷媒温度を検出するための温度センサ２３２および２３４がそれぞれ設けられている。これらの温度センサ２３２および２３４により検出されたそれぞれの冷媒温度、ならびに、流量計２３６により検出された冷媒流量に基づいて、チラー２２０の運転台数などが制御される。すなわち、熱源部分２００においては、温度センサ２３４によって検出されるサプライヘッダ２１４における冷媒温度（冷却ユニット１０へ供給される冷媒の温度）が目標値に維持されるように、チラー２２０および／またはラジエター２１０の運転台数／能力が制御される。この冷却ユニット１０へ供給される冷媒は、空調対象室であるサーバールーム１の露点温度より高い温度に設定される。一例として、冷却ユニット１０へ供給される冷媒温度の目標値は１３〜１５℃に設定される。また、温度センサ２３２によって検出されるリタンヘッダ２１２における冷媒温度と温度センサ２３４によって検出されるサプライヘッダ２１４における冷媒温度との差、ならびに、ならびに、流量計２３６により検出された冷媒流量に基づいて、サーバールーム１における熱負荷量が算出され、チラー２２０の運転台数／能力が制御される。
［Ｃ．側壁面吹出口］
次に、サーバールーム１の側壁面２に設けられた吹出口３について説明する。

図５は、図１に示す視点ＶｉｅｗＶからみた吹出口３周辺の透視斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た断面図である。

図５を参照して、側壁面２に設けられた吹出口３は、吹き出した空調空気がラック群の延びる方向（長手方向）を向くように構成されており、その前面には、格子状の吹出枠が設けられる。それにより、吹出口３からは、空調空気がラック群の手前側（紙面左側）から奥側（紙面右側）へ吐出される。

特に、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、側壁面２における吹出口３が占める面積を可能な限り大きくなるように設計される。これは、より広い吹出面積を確保することで、必要な空調空気量の供給量を実現するための吹出速度を低減することができるためである。すなわち、より低い吹出速度で空調空気を供給すればよいので、送風効率の高いファンを採用することができるとともに、空調空気の送風に要する電力を低減できる。さらに、より低い吹出速度を採用することで、吹出口３の近傍での動圧の影響を低減できる。その結果、動圧の影響を抑制するために設けられる、動圧静圧変換の拡散板（いわゆる、じゃま板）を設ける必要がない。そのため、構造が簡素化されて省スペースが実現されるとともに、吹き出しに係る圧力損失を低減して、空調空気の送風に要する電力を低減できる。

より具体的には、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、側壁面２において吹出口３が占める幅の合計値がラック群を側壁面２へ投影して生じる幅の合計値より大きくなるように構成される。一例として、図６に示すように、一対のラック群（２列分のラック群）毎に１つの吹出口３が側壁面２に設けられている場合を考える（図２に示すラック配列を）。このとき、側壁面２において各吹出口３が示す幅をＡとし、一対のラック群を側壁面２へ投影して生じる幅の合計値を２Ｂ（Ｂ＋Ｂ）とする。このとき、吹出口３の幅Ａ＞投影像４００の合計幅２Ｂとなるような吹出口３が設けられる。

また、吹出口３の高さについてみれば、ラック４のほぼ全体を覆うような長さが好ましい。少なくとも、ラック４が有する高さの６０％以上の範囲から空調空気を吹き出すことが好ましい。

図２に示すように、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、サーバールーム１のうち、コールドアイルがより多くの空間を占める。そして、このコールドアイルに吹出口３から空調空気が供給される。そのため、また、吹出口３の面積についてみれば、吹出口３が形成される側壁面２の全体面積の５０％以上を吹出口３が占めるようにすることが好ましい。別の見方をすれば、吹出口３の面積は、ラック群を側壁面２へ投影して生じる面積（投影像４００）とほぼ同様の面積を有することが好ましい。

また、空調空気の吹出口３からの吹出速度は、１．０〜２．０ｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。
［Ｄ．冷却ユニット］
次に、冷却ユニット１０について説明する。

図７は、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳを構成する冷却ユニット１０の模式図である。図８は、図７に示すドライコイルユニット１２の構造図である。

図７を参照して、各吹出口３に対応付けて配置される冷却ユニット１０は、複数のドライコイルユニット１２を含む。図７には、一例として、４個のドライコイルユニット１２が２個×２個の格子状に配置される構成を示す。

図８に示すように、各ドライコイルユニット１２は、熱交換器１３と、熱交換器１３と熱交換させるための空気流を発生する少なくとも１つのファン１６（図８に示す例では、２個×２列の計４個）とを含む。ファン１６の回転により生じる空気流との間で熱の移動を生じる熱交換器１３は、冷媒供給口１４および冷媒排出口１５を含む。熱源部分２００から供給される冷媒は、冷媒供給口１４から注入され、熱交換器１３のラジエター部分を通過した後、冷媒排出口１５から排出される。ファン１６は、回転平面に対して所定角度のブレードを有する羽を回転させる軸流ファンである。ファン１６として、プラグファンを採用することもできる。

なお、熱交換器１３の前段またはファン１６の後段に、ダストなどを捕捉するためのフィルタを設けてもよい。

特に、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、可能な限り大きな面積の吹出口３を側壁面２に設けるとともに、吹出口３からの空調空気の吹出速度は可能な限り低いことが好ましい。そのため、図７に示すように、冷却ユニット１０に含まれるファン１６の通過面積（ファン１６が回転することで空気流を生じる断面積）１９の合計が吹出口３の開口面積の５０％以上となるようにすることが好ましい。このように、吹出口３の開口面積に対して、通過面積が相対的に大きな割合を有するように複数のファン１６を配置することで、吹出口３の全体から空調空気を吐出させることができるとともに、吹出口３の吹出断面内での偏りなどを低減できる。

上述したように、熱源部分２００は、冷却ユニット１０において結露が生じないような一定温度の冷媒を冷却ユニットへ供給するように制御される。そのため、各冷却ユニット１０による空調空気の生成能力（冷却能力）は、ファン１６の回転速度を変更することで調整される。そこで、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、ファン１６を変速制御可能な構成が採用される。典型的には、ファン１６と連結されたモータが変速制御される。なお、変速制御には、インバータなどのＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）装置が採用される。
［Ｅ．ラック構造］
次に、ラック４内での空調空気の流れについて説明する。

図９は、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにより冷却されるラック４の断面構造を示す図である。図１０は、図９に示すラック４の前面扉４１および背面板４２の構造を示す図である。

図９を参照して、ラック４の内部には、情報処理機器ＤＥＶを収容するための複数の棚４８が設けられる。また、ラック４の底部には、情報処理機器ＤＥＶに接続される通信ケーブルを配線ピットへ案内するためのケーブル取込用開口４４が形成されている。また、このケーブル取込用開口４４は、ラック４に取り付けられる温度センサ４６（図２参照）などのセンサケーブルの案内に利用してもよい。

ラック４の上面には、ラック４内からの廃熱空気（熱気）を放出するための天板排出口４３が形成されている。この天板排出口４３には、異物がラック４内に落ち込まないように金網あるいはルーバーが設けられている。

図１０に示すように、給気面に相当するラック４の前面扉４１、および、排気面に相当するラック４の背面板４２には、幅の狭いルーバーブレード（羽根状板）４５が横方向に一定の間隔および一定の角度で複数枚取り付けられたルーバー状の構造が採用される。図９および図１０には、ルーバーブレード４５の取り付け角度を破線で示す。

前面扉４１側のルーバーブレード４５は、コールドアイルに存在する空調空気（冷気）を効率的に取込むために、ラック４の外側から内側に向けて上向きに傾斜がつけられており、空調空気の取込みの際には下側から上側に向けて空調空気が吹き上がる構造となっている。一方、背面板４２側のルーバーブレード４５は、ラック４の内部で発生する廃熱空気（熱気）を効率的に放出するために、ラック４の内側から外側に向けて上向きに傾斜がつけられており、廃熱空気の放出の際には下側から上側に廃熱空気が立ち昇る構造になっている。

また、ルーバーブレード４５には、格子状に多数のパンチング開口が形成され、パンチング開口を介してラック４の内部を視認可能にされている。このため、ラック４の内部に収容された情報処理機器ＤＥＶのインジケータランプ等をラック外部から容易に確認できる。なお、パンチング開口のサイズは、ラック外部からボールペン等の棒状の異物が入らない程度の小さなサイズである。なお、ルーバーブレード４５は、曲面を持たせた形状としてもよい。

このように、前面扉４１部分に案内された空調空気は、ルーバーブレード４５により整流されてラック４の内部の棚４８に搭載された情報処理機器ＤＥＶへとスムーズに誘引される。ラック４の内部で情報処理機器ＤＥＶを冷却した後の廃熱空気は、背面板４２に設けられたルーバーブレード４５により整流されてラック４の背面から排気される。あるいは、また、ラック４の上部に形成された天板排出口４３から排出される。

ラック４の上部は、遮蔽板５によりコールドアイルとは区画されており、かつ、遮蔽板５が取り囲む空間であるホットアイルには吸込口８１が設けられ、かつ、当該吸込口８１にはファンユニット９Ａが設けられているため、ラック４から排出される廃熱空気は、ファンユニット９Ａにより、吸込口８１を通じて速やかに還気チャンバ８に搬送される。

また、ファンユニット９Ａによりホットアイルの空気が還気チャンバ８へ強制排気されることにより、ホットアイルをコールドアイルと比較して負圧に保つことができる。これにより、コールドアイルに供給された空調空気がラック４内を経てホットアイルへと送られる空気の流れを促進でき、これにより、確実にラック４を冷却することができる。

以上により、ラック４内に空調空気が容易に誘引され、またラック４から廃熱空気が容易に排出されるため、ラック４内の情報処理機器ＤＥＶに対して効率的な冷却を行なうことができる。
［Ｆ．還気ファン］
上記したように、本実施の形態では、サーバールーム１の天井の吸込口８１には、ファンユニット９Ａが設けられている。

図１１は、遮蔽板５の下方から上方を見上げた状態を模式的に示している。また、図１２は、図１に示す視点ＶｉｅｗＸＩＩから見たサーバールーム内の様子を示す図である。また、図１３は、ファンユニット９Ａの斜視図であり、図１４は、ファンユニット９Ａの模式的な縦断面を示す図である。

図１１〜図１４を参照して、サーバールーム１では、複数のファンユニット９Ａが、ホットアイルの上方の天井面８Ａに嵌め込まれて設置されている。図１１では、遮蔽板５の下方に位置するラック４が破線で示されている。そして、ファンユニット９Ａは、対向する複数のラック４の間の空間（ホットアイル）の上部に位置する天井面に、一列に配列されている。

ファンユニット９Ａは、ホットアイル内の空気を全体的に均等に還気チャンバ８へ搬送するため、等間隔で設けられていることが好ましい。ただし、ファンユニット９Ａの配置は、天井面における吸込口８１の配置に従うことが多いと考えられる。

各ファンユニット９Ａは、還気ファン９Ｂを含む。還気ファン９Ｂは、図１５に示されるように、複数の羽を有する。ファンモータ（後述するファンモータ９Ｃ）が駆動されることによって還気ファン９Ｂの羽が回転され、ホットアイル内の排気空気が、吸込口８１を介して還気チャンバ８へと搬送される。
［Ｇ．制御ロジック］
次に、ファンユニット９Ａの運転制御を行なうための制御ロジックについて説明する。ファンユニット９Ａの運転制御は、主として、図１に示すコントローラ９によって実行される。

コントローラ９は、温度センサ４６や電流センサ４７などからのフィールド情報を受けて、ファンユニット９Ａなどに対して、制御指令を与える。すなわち、コントローラ９は、サーバールーム１内に設けられたファンユニット９Ａなどと配線接続される。また、コントローラ９は、各ラック群に取り付けられた各温度センサ４６および各電流センサ４７と配線接続される。

コントローラ９は、典型的には、近傍機械室内に別途設けた制御盤に収容される。これに代えて、建物内の別フロアに設置された監視装置でコントローラ９を構成してもよい。あるいは、コントローラ９をいずれかのラック４内に収容してもよい。さらにあるいは、複数のファンユニット９Ａのいずれかに付随して搭載された制御装置によりコントローラ９を構成してもよい。典型的には、コントローラ９は、格納されたプログラムに従って処理を実行するマイクロコンピュータを含む。

本実施の形態に従う空調システムＳＹＳに含まれるコントローラ９は、主として、以下の２つの機能を有する。

（１）ホットアイルから室内空気を還気チャンバ８に排出するための必要風量の算出およびそれに基づくファンユニット９Ａが稼動すべき状態の決定
（２）決定された稼動すべき状態に従ったファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）の送風量（回転数）および運転／停止の制御
すなわち、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおいては、ラック４内での熱負荷量などに応じて、室内空気を還気チャンバ８へ排気するためのファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）の送風量を変化させる。これにより、ラック４内で発生する熱量に比較して室内空気を還気チャンバ８へ排出する送風量が不足して温度上昇を招くといった事態を回避することができるとともに、ラック４内で発生する熱量に比較して過剰にファンユニット９Ａを駆動することによって消費電力が過大になるといった事態を回避できる。

以下、これらの機能の詳細について説明する。
（ｇ１．制御構造）
図１６は、本発明の実施の形態に従う空調システムＳＹＳの制御構造に係るブロック図である。

図１６を参照して、コントローラ９は、還気ファン制御部９１とデータ入力部９４を含む。還気ファン制御部９１は、各ファンユニット９Ａの還気ファン９Ｂのファン回転数および運転／停止を制御する。データ入力部９４は、電流センサ４７の検出値が入力される電流データ入力部９６と、温度センサ４６の検出値が入力される温度データ入力部９８とを含む。

温度データ入力部９８には、図示しない温度センサにより検出された給気温度および還気温度の検出値が入力される。

還気ファン制御部９１は、２つ（一対）のラック群毎の必要な風量を算出し、その算出結果に基づいて複数のファンユニット９Ａからの排気用の送風量などを制御する。より具体的には、還気ファン制御部９１は、ラック４内に収容された情報処理機器ＤＥＶでの消費電力、および、ラック４から排出される廃熱空気の温度を検出し、これらの検出結果に基づいて、一対のラック群毎の必要風量を算出する。より具体的には、各ラック群には、ラック群から排出される廃熱空気の温度を検出する温度センサ４６、および、収容された情報処理機器の消費電力を算出するための電流センサ４７が取り付けられており、これらのセンサによる検出値から、一対のラック群で囲まれるホットアイル毎の必要風量が算出される。そして、各組のラック群に対応するホットアイル毎に算出された必要風量の総和を求める。

還気ファン制御部９１は、ファンユニット９Ａの運転を開始し、あるいは、ファンユニット９Ａを停止する場合に、各ファンユニット９Ａの累積稼動時間が平準化されるように、運転あるいは停止させるべきファンユニット９Ａを選択する。このようなロジックを採用することで、各ファンユニット９Ａによる空調負荷を分散させることができる。なお、コントローラ９は、内蔵するメモリ内に、各ファンユニット９Ａの累積稼動時間を保持している。

（ｇ２．温度センサおよび電流センサ）
次に、温度センサ４６および電流センサ４７について説明する。

図１７は、本実施の形態に従うホットアイルにおける温度センサの配置位置を示す図である。特に、図１７（ａ）は、ラック群の長手方向における温度センサ４６の取り付け位置を示し、図１７（ｂ）は、ラック群の短手方向における温度センサ４６の取り付け位置を示す。図１８は、図１６に示す還気ファン制御部９１に保持されるデータテーブルを示す模式図である。

図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示されるように、複数のラック４が隣接して一連に配置されたラック群の各々においては、所定間隔（たとえば、３メートル）毎に、温度センサ４６が、ラック４の上部空間（遮蔽板５の高さ位置）、ラック４の上段、および、ラック４の下段にそれぞれ配置される。図１７においては、配置位置に対応させて、温度センサ４６．Ｈ、温度センサ４６．Ｍ、温度センサ４６．Ｌとそれぞれ記す。これらの温度センサは、ホットアイル側に取り付けられることが好ましい。

なお、図１７（ａ）には、３台のラック４ごとに１組の温度センサ４６を取り付ける例を示すが、温度センサ４６の取り付け間隔は任意に変更できる。たとえば、すべてのラック４に温度センサ４６を取り付けてもよい。また、上下方向における温度センサ４６の取り付け位置についても任意に変更できる。たとえば、ラック４の中段位置のみに温度センサ４６を取り付けてもよい。逆に、より多くの検出ポイントに温度センサ４６を取り付けてもよい。また、温度センサ４６はラック４の内部に取り付けてもよい。

たとえば、コントローラ９は、それぞれの温度センサ４６を［ＴＨ１，ＴＭ１，ＴＬ１］，…，［ＴＨｎ，ＴＭｎ，ＴＬｎ］として、ラック群の別にその検出値を識別する。また、ホットアイルを形成する一対のラック群を一括して、各組のラック群を［１Ｌ，１Ｒ］，…として識別する。

コントローラ９は、それぞれのラック群に取り付けられた温度センサ４６および電流センサ４７からの検出値を図１８に示すようなデータテーブルに保持する。なお、図１８に示すようなデータテーブルは、コントローラ９が有するメモリ内に構成される。さらに、コントローラ９は、所定の更新条件が満たされるたびに、温度センサ４６および電流センサ４７からの検出値を更新する。このように保持されるデータに基づいて、それぞれのファンユニット９Ａが稼動すべき状態を決定し、決定されたが稼動すべき状態に従って、ファンユニット９Ａの回転数および運転／停止を制御する。

電流センサ４７は、各ラック４への電力の供給形態に応じて、適切な位置に取り付けられる。たとえば、サーバールーム１の共通の電源盤からそれぞれのラック４へ独立して配線がされる場合には、当該それぞれの配線上に電流センサ４７が取り付けられる。この場合には、情報処理機器ＤＥＶでの消費電力をラック別に検出することができる。あるいは、ラック群の別に電源部を設ける場合には、各電源部の出力側に電流センサ４７が取り付けられる。この場合には、情報処理機器ＤＥＶでの消費電力をラック群の別に検出することができる。

（ｇ３．処理手順）
図１９は、本実施の形態に従う空調システムＳＹＳで提供される冷却ユニット１０の運転制御に係る処理手順を示すフローチャートである。図２０は、図１９のステップＳ９に示す還気ファン選択処理のサブルーチンのフローチャートである。図１９および図２０に示す各ステップは、典型的には、コントローラ９がプログラムを実行することで提供される。

図１９を参照して、コントローラ９は、それぞれの温度センサ４６から温度検出値を取得する（ステップＳ１）。続いて、コントローラ９は、それぞれの電流センサ４７から電流検出値を取得する（ステップＳ２）。コントローラ９は、取得した温度検出値および電流検出値を、ラック群の別に図１８に示すようなデータテーブルに格納する。

続いて、コントローラ９は、温度センサ４６および電流センサ４７から取得されたいずれかの検出値が所定の異常判定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ３）。異常判定値を超える検出値があると判断された場合（ステップＳ３においてＹＥＳの場合）には、コントローラ９は、異常判定値を超える検出値に対応するセンサを特定して、警報信号を出力する（ステップＳ４）。この警報信号に応じて、コントローラ９などに設けられた警報ランプが点灯したり、警報音が発生したりする。あるいは、コントローラ９からの警報信号は、コントローラ９と有線また無線で接続された他の監視装置等に対して出力される。

次に、入力された各温度センサ４６からの温度データに基づいて、ホットアイルを構成する２列のラック群別に、代表温度が算出される（ステップＳ５）。代表温度は、各温度センサ４６の検出値に重み付けをし、その重み付けデータの平均を求めることによって算出される。なお、各温度センサ４６に対応する重みの大きさは、搭載されている情報処理機器による熱負荷の大きさを考慮して、管理者がコントローラ９において温度センサ４６別に任意に設定可能である。次に、入力された電流データに基づいて、ホットアイルを構成する２列のラック群別に、処理必要熱量が算出される（ステップＳ６）。

次に、算出された代表温度、処理必要熱量、およびホットアイルの空間サイズ（気積）に基づいて、ホットアイルを構成する２列のラック群別に必要風量が算出される（ステップＳ７）。

次に、ファンユニット９Ａの１台当たりの送風能力と、ステップＳ７で算出された必要風量とに基づいて、稼動することが必要なファンユニット（還気ファン）の台数が、ホットアイル別に算出される（ステップＳ８）。なお、コントローラ９は、ファンユニット９Ａについての１台当りの送風能力を当該コントローラ９が備えるメモリに予め記憶している。

次に、還気ファン選択処理が実行される（ステップＳ９）。図２０を参照して、還気ファン選択処理を詳細に説明する。

まず、温度センサ４６の検出値が、ホットアイルを構成する２列のラックについて予め定められた標準温度を越えていないかどうかを判断する（ステップＳ２０）。

越えていると判断されると、複数の温度センサ４６の中で、標準温度を越えていると判断された温度センサ４６が対応するラックを優先して冷却するように、当該ラックに対応するファンユニット９Ａを優先的に運転させるよう制御して（ステップＳ２８）、処理を図１９へリターンさせる。

一方、越えていないと判断すると、現在のファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）の稼動台数は、ステップＳ８で算出された必要な還気ファンの台数に満たないか否かが判断される（ステップＳ２１）。そして、稼動されている還気ファン９Ｂの台数が、ステップＳ８で算出された台数に満たない場合には、停止している還気ファン９Ｂのうちで、累積稼動時間が最も短いものから優先的に、起動対象として選択される（ステップＳ２２）。たとえば、新たに２台の還気ファン９Ｂを起動させる必要がある場合には、現在停止している還気ファン９Ｂのうちで最も累積稼動時間が短いものと、その次に稼動時間が短いものとが起動対象として選択される。

還気ファン９Ｂの累積稼動時間は、還気ファン９Ｂ別にコントローラ９のメモリ内に記憶されている。コントローラ９は、稼動中の還気ファン９Ｂを対象にして、対応する累積稼動時間を随時更新する。そして、還気ファン９Ｂの稼動を停止させたときに、対応する還気ファン９Ｂの累積稼動時間の計時を停止する。コントローラ９が記憶する累積稼動時間は、たとえば、サーバールーム１に対して新たに還気ファン９Ｂを設置したときを基準とした累積時間である。

しかしながら、メンテナンス等が行なわれた還気ファン９Ｂの累積稼動時間については、その段階で累積稼動時間のデータをリセットすることができるようにコントローラ９を構成してもよい。あるいは、コントローラ９に対して所定のリセット操作をすることによって、操作者が希望する還気ファン９Ｂを対象にしてその累積稼動時間のデータをリセットできるようにしてもよい。また、所定期間が経過する毎にコントローラ９が自律的にすべての還気ファン９Ｂの累積稼動時間のデータをリセットするようにしてもよい。所定期間は、たとえば、１日、１ヶ月、１年など、任意に設定できるようにしてもよい。つまり、本実施の形態における累積稼動時間は、サーバールーム１に対して新たに還気ファン９Ｂを設置したときを基準として計時される時間に限られるものではない。

ステップＳ２１においてＮＯと判断された場合、現在の還気ファン９Ｂの稼動台数は、ステップＳ８で算出された必要還気ファン台数を超えているか否かが判断される（ステップＳ２３）。現在の還気ファン９Ｂの稼動台数がステップＳ８で算出された必要還気ファン台数を超えている場合には、稼動している還気ファン９Ｂのうちで累積稼動時間が最も長いものから優先的に、停止対象として選択される（ステップＳ２４）。たとえば、新たに２台の還気ファン９Ｂを停止させる必要がある場合には、現在稼動している還気ファン９Ｂのうちで最も累積稼動時間が長いものと、その次に稼動時間が長いものとが停止対象として選択される。

ステップＳ２３においてＮＯと判断された場合、すなわち、現在の還気ファン９Ｂの稼動台数がステップＳ８で算出された必要還気ファン台数と一致している場合には、稼動中の還気ファン９Ｂの中に予め定めた連続稼動時間を超えて稼動している還気ファン９Ｂが存在するか否かが判断される。たとえば、サーバールーム１に対する必要風量が長期に亘って変化しないような場合には、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理のみでは、稼動・停止させる還気ファン９Ｂの入れ替えが生じない。このような場合、各還気ファン９Ｂの累積稼動時間に偏りが生じるおそれがある。そこで、ステップＳ２５では、このような場合でも、各還気ファン９Ｂの累積稼動時間に偏りが生じないようにするために、所定時間連続稼動している還気ファン９Ｂを検出する。

ステップＳ２５において、ＹＥＳと判断された場合には、該当する還気ファン９Ｂが停止対象として選択される（ステップＳ２６）。そして、これに代えて、停止している還気ファン９Ｂのうちで累積稼動時間が最も短いものから優先的に、起動対象として選択される（ステップＳ２７）。

ステップＳ２２、Ｓ２４、またはＳ２７の後、還気ファン選択処理が終了する。なお、必要還気ファン台数が頻繁に変動することが明らかな場合には、ステップＳ２５〜Ｓ２７の処理を省いてもよい。

図１９に戻って、ステップＳ９で起動あるいは停止させる還気ファン９Ｂが選択された後、ステップＳ８において算出された必要ファンユニット台数に基づいて、ホットアイル別にファンユニット９Ａが制御される（ステップＳ１０）。たとえば、あるホットアイルに対する必要ファンユニット（還気ファン）の台数が６台で現状のファンユニット（還気ファン）の稼動数が５台の場合には、停止中のファンユニット９Ａのうちの１つに対して起動信号が出力される。また、あるホットアイルに対する必要ファンユニット台数が３台で現状のファンユニット稼動数が５台の場合には、稼動中のファンユニット９Ａのうちの２つに対して停止信号が出力される。

なお、停止あるいは起動させるファンユニットの選択は、ホットアイル内のファンユニットの累積稼動時間が平準化されるように、図２０に示した還気ファン選択処理と同様の制御手順により行なってもよい。あるいは、予めファンユニットの稼動数とこれに対応して稼動させるファンユニットとを定めておいてもよい。たとえば、ホットアイルを構成する第１の通路部の一方端に近い側に設けたファンユニットから優先的に駆動させ、必要駆動台数が多くなるにつれて、第１の通路部の他方端に向かうファンユニットを順次駆動させていくようにすることが考えられる。

また、図１９および図２０に示す処理は、たとえば、コントローラ９が随時データ計測を行なう中で所定時間を計時する毎に実行することが考えられる。あるいは、コントローラ９が、温度センサ４６、電流センサ１８、還気温度センサ２３のいずれかより、予め定めた基準値を超える検出値データが入力されたと判定したことに基づいて実行してもよい。
［Ｈ．空調空気の供給態様の変形例］
以上説明した本実施の形態では、サーバールーム１への空調空気１８の供給は、サーバールーム１の側壁面２から行なわれていたが、当該供給態様はこれに限定されない。

図２１に、サーバールーム１への空調空気１８の供給が、当該サーバールーム１の床面からなされる変形例を示す。なお、図２１は、本変形例についての、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面平面図に相当する。

図２１を参照して、本変形例のサーバールーム１の床面および天面は、それぞれ二重構造を有しており、ラック４は、フリーアクセスフロア１Ｘと天井面１Ｙとの間の空間に配置されている。そして、フリーアクセスフロア１Ｘの下には、空調空気を床面から給気するための床下給気チャンバ１０３が形成されている。一方、天井空間１０２には、吸込口８１ごとにファンユニット９Ａが配置され、そして、ファンユニット９Ａによって天井空間１０２に導入された廃熱空気を還気するための還気ダクト１１１が設置されている。また、空調機器室７には、各還気ダクト１１１と連通するヘッダダクト１１２が配置されている。

サーバールーム１の空調機器エリア７には、冷却ユニット１０が設置されている。なお、冷却ユニット１０の設置台数は、冗長性を持たせるために、サーバールーム１の熱負荷量に対して十分に余裕のある台数とされている。

フリーアクセスフロア１Ｘには、複数のラック４から成るラック群が、その前面同士が対向するように２列ずつ複数組設置されている。

フリーアクセスフロア１Ｘにおけるコールドアイルの床面には、給気部１０７が設けられている。給気部１０７は、床下給気チャンバ１０３と連通している。床下給気チャンバ１０３には、給気部１０７に対して空調空気を強制的に送り込むためのブースタファン（加圧冷気吹き出し用ファン）１０９および冷却ユニット１０が吹出す空調空気をブースタファン導く吹出フード１４１が設けられている。なお、給気部１０７には、図１０参照して説明したような、ルーバーブレード４５のような羽根状板の部材が配置され、サーバールーム１への空調空気１８の吹出圧を調整できるように構成されている。

本変形例では、サーバールーム１には、当該サーバールーム１の底面であるフリーアクセスフロア１Ｘから、給気部１０７を介して、空調空気１８が供給される。
［Ｉ．その他の変形例］
上述したファンユニット９の累積稼動時間を平準化する他の手法として、以下のような手法を採用してもよい。

（Ａ）現在の運転台数が必要運転台数と一致するか否かに関わらず、一定時間が経過する毎に、運転するファンユニット９Ａを予め定めた順序で切換える。運転台数を変動させる必要が生じたときにも、予め定めた優先順序で起動あるいは停止するファンユニット９Ａを選択する。このような手法を採用した場合には、コントローラ９は、累積稼動時間を計時する必要がない。

（Ｂ）現在の運転台数が必要稼動台数と一致するか否かに関わらず、運転中のファンユニット９Ａの各々について連続稼動時間を計時し、連続稼動時間が一定時間に達した冷却ユニット１０を停止するとともにその連続稼動時間のデータをリセットする。そして、停止中のファンユニット９Ａを再稼働させるとそのファンユニット９Ａについての連続稼動時間の計時を新たに開始する。運転台数を変動させる必要が生じたときには、予め定めた優先順序で起動あるいは停止するファンユニット９Ａを選択する。このような手法を採用した場合、コントローラ９には、累積稼動時間ではなく、連続稼動時間が記憶される。

また、ファンユニット９Ａの累積稼動時間が平準化されるように、起動あるいは停止するファンユニット９Ａを選択するのではなく、各ファンユニット９Ａの累積稼動時間の割合が予め定めた割合になるように、起動あるいは停止するファンユニット９Ａを選択するようにしてもよい。たとえば、３つのファンユニットＡ，Ｂ，Ｃについて、累積稼動時間の割合を１：２：３としたい場合には、事前にその割合をコントローラ９に割合設定値として記憶させておく。そして、運転台数を変動させる必要が生じる毎に、それまでのファンユニットＡ，Ｂ，Ｃの累積稼動時間の割合を算出し、算出結果と割合設定値とを比較して、運転あるいは停止させるファンユニット９Ａをコントローラ９が選択するようにしてもよい。これにより、たとえば、省エネ効果の高い高性能のあるファンユニット９Ａを他のファンユニット９Ａよりも優先的に運転することが可能となる。
［Ｊ．作用効果］
次に、上述した本実施の形態に従う空調システムＳＹＳにおける作用効果を列挙する。

（Ｊ１）廃熱空気の効率的な排出
本実施の形態においては、一対のラック群をそれぞれの排気面同士が対向するように配置するとともに、当該一対のラック群の外周を取り囲むように遮蔽板５を配置して、ラック４の排気面から放出される廃熱空気を滞留させるためのホットアイルとして区画する。すなわち、廃熱空気が、局所的に集められた上で、ファンユニット９Ａによって、共通の還気チャンバ８へと強制的に排気される。

そのため、廃熱空気の還気機構を小型化できるとともに、廃熱空気の還気に要する動力を低減することができる。

（Ｊ２）平準化による冷却ユニット１０のメンテナンス性向上
本実施の形態においては、サーバールーム１でのコールドアイルの空間を相対的に大きくした上で、各吹出口３に対応付けられた冷却ユニット１０を複数用いて、並列的に空調空気を供給する。そのため、複数の冷却ユニット１０のうち、一部のみが動作するといったコールドスタンバイの構成を採用することもできる。

このようなコールドスタンバイの構成を採用した場合には、特定の冷却ユニット１０のみが連続的に運転される一方で、運転時間が極端に短い冷却ユニット１０が生じる場合がある。このような運転時間の偏りはメンテナンスのタイミングがまちまちになったり、運転時間の長い冷却ユニット１０の故障確率が高くなったりする。そこで、本実施の形態においては、コールドスタンバイモードで動作している場合であっても、冷却ユニット１０の間の運転時間が平準化するように、運転対象の冷却ユニット１０が適時ローテーションされる。

これにより、メンテナンスを計画的に行なうことができるとともに、冷却ユニット１０の故障確率を低減することができる。

（Ｊ３）ＰＵＥ（Power Usage Effectiveness）の向上
ＰＵＥは、データセンタ（空調対象室）などの消費電力の全体を、情報処理機器の消費電力で除した値であり、データセンタにおけるエネルギー効率を示す指標の一つである。本実施の形態によれば、上述のような各種の特徴的な構成を採用することで、ＰＵＥをより小さな値とすることができる。
［Ｋ．実施例］
本実施の形態に従う空調システムＳＹＳでは、上記（Ｊ８）のように、ラック４の上部に、遮蔽板５によりホットアイルがコールドアイルと区画され、かつ、遮蔽板５が取り囲む空間であるホットアイルには吸込口８１が設けられ、かつ、当該吸込口８１にはファンユニット９Ａが設けられている。

このような空調システムの実施例において一定の風量を循環させるために要する空調動力について、従来の空調システムと対比しつつ説明する。

（ｋ１）実施例の空調システムの概略構成
実施例の空調システムでは、図２２に示すように、サーバールーム１の床面に設けられた給気部１０７を介して、サーバールーム１へ空調空気１８が供給される。サーバールーム1内の廃熱空気は、ファンユニット９Ａに導かれることにより、吸込口８１および還気チャンバ８を介して空調機器室７に移動する。給気部１０７には、ルーバーブレードのような羽根状板の部材が配置されており、サーバールーム１への空調空気１８の吹出圧を調整できるように構成されている。

冷却ユニット１０Ａは、熱交換器１３Ａと、ファン１６Ａを含むドライコイルユニットとを備えている。なお、図３等に示した熱交換器１３は、熱交換器１３Ａと比較して低風速で設計されるため、空調空気１８を吹き出す面における冷却コイルが配置された面積（コイル面積）が、熱交換器１３Ａにおける対応する面の面積よりも大きなものとなっている。

また、図２２では、サーバールーム１の床下に床下給気チャンバ１０３が形成され、冷却ユニット１０Ａの下方には冷却ユニット１０Ａが吹出す空調空気を床下給気チャンバ１０３に導く吹出フード１４１が設けられている。

（ｋ２）比較例の空調システムの概略構成
比較例の空調システムでは、図２３に示すように、サーバールーム１の床面に設けられた給気部１０７を介して、サーバールーム１へ空調空気１８が供給される。比較例では、ファンユニット９Ａが設けられていないため、サーバールーム１内の廃熱空気は、吸込口８１および還気チャンバ８を介して、自然対流により、空調機器室７に移動する。

（ｋ３）システムの検討
表１に、実施例と比較例についての、システムの静圧および一定風量を循環させるために必要な動力について、まとめたものを示す。

Ａ．静圧
表１では、実施例と比較例についての静圧が示されている。

表１において、静圧は、項目分けをされて、値が示されている。
「１．本体」とは、冷却ユニット１０Ａ本体における静圧を意味する。この中で、「フィルタ」とは、ファン１６Ａの前段または後段に設けられるフィルタによる静圧である。「コイル」とは、熱交換器１３Ａによる静圧である。「ケーシング」とは、冷却ユニット１０のケーシングによる静圧である。実施例と比較例では、冷却ユニット１０Ａの構成は共通であるため、これらの静圧の値は同じである。

「２．吹出フード」とは、吹出フード１４１を空調空気が通過する際の静圧である。
「３．床下チャンバ」とは、床下給気チャンバ１０３を空調空気が通過する際の静圧である。具体的には、床下給気チャンバ１０３内の配線等による静圧を意味する。

実施例と比較例では、吹出フード１４１および床下給気チャンバ１０３の構成は共通であるため、これらの静圧の値は同じである。

「４．床吹出口」とは、給気部１０７を空調空気が通過する際の静圧である。図２２の実施例および図２３の比較例の双方において、サーバールーム１のコールドアイルの床面には複数の給気部１０７が設けられている。

実施例では、サーバールーム１の天井面に配置された複数のファンユニット９Ａのそれぞれが、各ホットアイルの廃熱空気の温度等の状況に応じて排気動作を実行する。一方、変形例では、ファンユニット９Ａが備えられていないため、複数の吸込口８１のそれぞれから適切な両の排気がなされるように、複数の給気部１０７に空調空気１８を供給する割合を調整する必要がある。このことから、実施例では、各給気部１０７においてサーバールーム１へ供給する空調空気１８の圧力を調整する必要性は低いと考えられるが、比較例では、給気部１０７ごとの空調空気１８の圧力調整の必要性は高いと考えられる。このことから、実施例でのこの静圧は０ｍｍＡｑとされているが、比較例でのこの静圧は５ｍｍＡｑとされている。

「５．アイル間ラック通風」とは、サーバールーム１内のラック４を空調空気が通過する際の静圧である。実施例と比較例の双方において、ラック４を通過する際の静圧は同じであるため、この静圧はともに５ｍｍＡｑとされている。

「６．天井吸込口」とは、吸込口８１を廃熱空気が通過する際の静圧である。実施例と比較例の双方において、吸込口８１を廃熱空気が通過する際の静圧は、同じであるため、この静圧はともに３ｍｍＡｑとされている。

「７．還気ファンケーシング」とは、図１３に示したファンユニット９Ａにおける、還気ファン９Ｂのケーシングとなる部分を廃熱空気が通過する際の静圧である。実施例では５ｍｍＡｑとされているが、比較例では、ファンユニット９Ａが設けられていないためこの静圧を考慮する必要がなく０ｍｍＡｑとされている。

「８．天井内チャンバ」とは、還気チャンバ８内を廃熱空気が通過する際の静圧である。実施例でも比較例でも、還気チャンバ８を通過する廃熱空気は、還気チャンバ８内の配線や梁によって圧力損失が生じる。ただし、実施例では廃熱空気は、還気ファン９Ｂのケーシングによって空調機器室７に向けて整流された後で還気チャンバ８に送り込まれる。このことから、比較例ではこの静圧は５ｍｍＡｑとされているが、実施例の静圧はこれより若干低い４ｍｍＡｑとされている。

「９．天井内〜機械室チャンバ」とは、廃熱空気が還気チャンバ８と空調機器室７の境界を通過する際の静圧である。上記のように、実施例では、比較例と比較して、廃熱空気は還気ファン９Ｂのケーシングによって空調機器室７に向けて整流されて還気チャンバ８へ送り出されているため、比較例ではこの静圧は２ｍｍＡｑとされているが、実施例での静圧はこれより若干低い１ｍｍＡｑとされている。

表１に示されるように、実施例では、空調ユニット１０Ａからサーバールーム１までの静圧の小計は５０ｍｍＡｑとなり、サーバールーム１から空調機器室７までの静圧の小計は１８ｍｍＡｑとなる。よって、静圧の合計は６８ｍｍＡｑとなる。一方、比較例では、空調ユニット１０Ａからサーバールーム１までの静圧の小計は５５ｍｍＡｑとなり、サーバールーム１から空調機気質７までの静圧の小計は１５ｍｍＡｑとなる。よって、静圧の小計は７０ｍｍＡｑとなる。

つまり、実施例では、比較例に対して、冷却ユニット１０Ａから、サーバールーム１に導入された後、還気チャンバ８を介して空調機器室７へ送られる空気についての静圧を抑えることができる。ファンユニット９Ａを備えることにより廃熱空気のサーバールーム１からの排出が促進される実施例の方が、比較例よりも、静圧の合計値を抑えることができる。

Ｂ．空調機器の動力
実施例と比較例の双方において、サーバールーム１で１時間あたり３０９，０００ｍ^３の風量の空気の循環がなされるとする。

比較例では、冷却ユニット１０Ａによって空気が循環されている。つまり、冷却ユニット１０Ａの動力により、サーバールーム１への空調空気の導入および廃熱空気の空調機器室７への排出が行なわれることになる。変形例では、１１台の空調機が利用されて、循環が行なわれた。これにより、１台の空調機あたりの送風量は、２８，１００ｍ^３／ｈとなる。これに、上記のように示された比較例のすべての静圧を考慮すると、各空調機の動力は約１１ｋＷと算出される。この動力は、理論効率を０．４９とし、次の式（１）に従って算出されている。なお、式（１）中の、「６１２０」は換算定数である。

{28100(m³/h)/60(min/h)×20(mmAq)}/{6120(換算定数)×0.49(効率)}≒11(ｋＷ) …(1)
以上より、比較例で要した動力は、１１台の空調機の動力の総量である１２１．０ｋＷとなる。

一方、実施例では、サーバールーム１への空調空気の導入は、冷却ユニット１０Ａの動力によって賄われ、サーバールーム１から空調機器室７への廃熱空気の排出は、ファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）の動力によって賄われる。実施例では、１１台の冷却ユニット１０Ａによって空調空気が導入され、４８台の還気ファン９によって廃熱空気が排出された。表１中の静圧のうち、１．〜４．はサーバールーム１への空調空気の導入に対応し、５．〜９．は空調機器室７への廃熱空気の排出に対応する。３０９，０００ｍ^３／ｈの風量の空調空気の導入のためには、冷却ユニット１０Ａの１台あたりの風量は２８，１００ｍ^３／ｈとなる。これに、上記実施例の１．〜４．の静圧の和である５０ｍｍＡｑを考慮すると、各冷却ユニット１０の動力は約７．８ｋＷと算出される。なお、この場合の理論効率は０．４９としている。また、３０９，０００ｍ^３／ｈの風量の廃熱空気の排出のためには、ファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）の１台あたりの風量は６，４３８ｍ^３／ｈとなる。これに、上記実施例の５．〜９．の静圧の和である１８ｍｍＡｑを考慮すると、各還気ユニット９の動力は約０．９９ｋＷとなる。なお、この場合の理論効率は０．３２としている。

以上より、実施例で要した動力は、１１台分の空調ユニット１０Ａの動力と４８台分のファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）の動力の総和である１３３．３２ｋＷとなる。

ここで、実施例で要した動力（１３３．３２ｋＷ）と比較例で要した動力（１２１．０ｋＷ）とを対比すると、その比率は、比較例を１．０とした場合、実施例では１．１０となる。

実施例では、ファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）を設けることにより、必要とする動力は比較例に対して若干高くなる。しかしながら、ファンユニット９Ａ（還気ファン９Ｂ）を設けることにより、静圧を低くできるとともに、サーバールーム１における空調の負荷追随性を向上できる。また、複数の還気ファン９Ｂのそれぞれの駆動を独立して制御できるため、サーバールーム１における局所的な負荷の変動に対する追従性は、比較例よりも高いと言える。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１サーバールーム、２側壁面、３吹出口、４ラック、５遮蔽板、７空調機器室、８還気チャンバ、９コントローラ、９Ａファンユニット、９Ｂ還気ファン、９Ｃファンモータ、１０冷却ユニット、１２ドライコイルユニット、１３熱交換器、１４冷媒供給口、１５冷媒排出口、１６ファン、１８空調空気、４１前面扉、４２背面板、４３天板排出口、４４ケーブル取込用開口、４５ルーバーブレード、４６，２３２，２３４温度センサ、４７電流センサ、４８棚、８１吸込口、９２制御部、９４データ入力部、９６電流データ入力部、９８温度データ入力部、１００二次側部分、２００熱源部分、２１０ラジエター、２１２混合部、２１４配分部、２１６バイパス弁、２１８配管経路、２２０チラー、２２４側配管、２４２リターン配管、２４４送出配管、４００投影像、ＤＥＶ情報処理機器、ＳＹＳ空調システム。

Claims

情報処理機器を収容する複数のラックが配置された空調対象室の温度を管理するための空調システムであって、
前記複数のラックの給気側と接する第１の空間と、前記複数のラックの排気側と接する第２の空間とを区画するための区画部と、
前記第１の空間へ空調空気を供給するための空調機構と、
前記第２の空間から室内空気を排気するための還気機構とを備え、
前記区画部は、前記第２の空間と、前記第２の空間における前記空調対象室の天井面に設けられた排気口とを連結し、
前記還気機構は、前記排気口に設けられ、前記室内空気の排気を促進するための送風部を含む、空調システム。
前記区画部は、前記ラックの上端から前記空調対象室の天井面まで連続して存在する板体を含む、請求項１に記載の空調システム。
前記送風部は、前記第２の空間における前記空調対象室に等間隔で配置される複数のファンユニットによって構成される、請求項１または請求項２に記載の空調システム。
前記複数のラック内の前記情報処理機器での消費電力を検出する消費電力検出手段と、
前記複数のラックから排出される廃熱空気の温度を検出する温度検出手段と、
前記消費電力検出手段によって検出される消費電力および前記温度検出手段によって検出される温度に基づいて、前記第２の空間からの排気についての必要風量を算出する手段と、
算出された前記必要風量に基づいて、前記複数のファンユニットが稼動すべき状態を決定する手段と、
決定されたが稼動すべき状態に従って、前記複数のファンユニットの運転／停止を制御する制御手段とをさらに備える、請求項３に記載の空調システム。
前記制御手段は、各前記ファンユニットの累積稼動期間が平準化されるように、算出された稼動させる必要のある前記ファンユニットの数の条件下で、前記複数のファンユニットの運転／停止を制御する、請求項４に記載の空調システム。