特許 5669348 電子通信機器室の冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5669348

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】電子通信機器室の冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20150122BHJP

   F24F 11/02 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   F24F5/00 101Z

   F24F11/02 F

   F24F11/02 102A

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2008-217086(P2008-217086)

(22)【出願日】2008年8月26日

(65)【公開番号】特開2010-54075(P2010-54075A)

(43)【公開日】2010年3月11日

【審査請求日】2011年8月10日

【審判番号】不服2013-17624(P2013-17624/J1)

【審判請求日】2013年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(72)【発明者】

【氏名】林 利雄

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】上村 泰

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 将彦

(72)【発明者】

【氏名】道添 悟

(72)【発明者】

【氏名】清宮 章一

(72)【発明者】

【氏名】中谷 修

(72)【発明者】

【氏名】竹原 浩一

(72)【発明者】

【氏名】山中 隆行

(72)【発明者】

【氏名】池田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】相澤 直樹

【合議体】

【審判長】 森林 克郎

【審判官】 千壽 哲郎

【審判官】 佐々木 正章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１６７２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６８４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９２７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２３２９４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２４９２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−８６９０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F24F

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に複数の電子通信機器をそれぞれ収容する複数のラックから排出された空気または複数のラックに取り入れる空気を冷却するための熱交換器を有する、前記ラック毎に設置された冷却機と、前記熱交換器に冷却水を供給する冷却源機構とを含む、前記ラックが収容された電子通信機器室の冷却システムであって、
前記冷却源機構は、前記電子通信機器室とは異なる室に設けられ、前記各冷却機の前記熱交換器に対応して設けられる中間熱交換器と、該各中間熱交換器との間で一次冷却水が循環される冷却水源とを含み、前記熱交換器は前記ラックの近傍に配置され、前記冷却機の前記熱交換器と前記中間熱交換器との間で二次冷却水が循環され、
各ラックは整列して配置されており、複数の前記中間熱交換器のそれぞれは、対応するポンプの作動により前記二次冷却水が循環し、かつ前記冷却機の前記熱交換器に設けられる流量制御弁を経て前記二次冷却水が循環するように、ラック毎に設置されており、前記中間熱交換器は前記電子通信機器室外に配置されている、電子通信機器室の冷却システム。

【請求項2】

前記電子通信機器室とは異なる室には、複数の中間熱交換器が設けられ、
前記中間熱交換器において、該中間熱交換器に導かれる前記一次冷却水と前記二次冷却水との間で熱交換が行なわれ、
前記流量制御弁は、前記冷却器の出口の温度であって、前記ラックから熱交換器を経て排出される排気空気の温度に基づいて制御される、請求項１に記載の電子通信機器室の冷却システム。

【請求項3】

前記冷却水源は、冷却塔と、冷凍機とを含み、外気湿球温度を計測し、該外気湿球温度が所定値になると、または所定値が所定時間継続すると、前記冷凍機から前記冷却塔に切り替える、請求項１に記載の電子通信機器室の冷却システム。

【請求項4】

前記各ラックは、それぞれの前面および後面のいずれか一方の面に設けられた空気吸入口と、前記前面および後面の他方の面に設けられた空気排出口とを備え、前記冷却機の前記熱交換器は前記ラックの前記吸入口または空気排出口に対向して配置されている、請求項１または２に記載の電子通信機器室の冷却システム。

【請求項5】

前記冷却機の前記熱交換器は前記ラックの外部で前記空気排出口に対向して配置されている、請求項１または２に記載の電子通信機器室の冷却システム。

【請求項6】

前記冷却機は、前記ラックの前記空気排出口から前記熱交換器へ向けての排出空気を促進する排風器を有する、請求項１または２に記載の電子通信機器室の冷却システム。

【請求項7】

複数の前記ラックが該ラックの前記一方の面の向きを一致させてそれぞれ整列して配置され、複数の前記冷却機は、ラック列毎で、それぞれ対応する前記ラック列から排出される全廃熱を処理する能力を発揮する、請求項１または２に記載の電子通信機器室の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子通信機器室の冷房システムに関し、特に、サーバのような電子通信機器を収容するラックが集合的に収容されたデータセンタ室の冷房に好適な冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

冷却方式に、冷却媒体として冷却水を用いる方式と、冷媒ガスを用いる方式とがある。前者は、冷却塔や冷凍機のような冷却源からの冷却水が冷房対象に配置された熱交換器である冷却水コイルに供給される。後者では、冷房システムの室外機から圧縮された冷媒ガスが直膨冷却コイルに供給される。

【0003】

サーバのような電子通信機器を収容する多数のラックが集合的に配置されるデータセンタのような冷房システムでは、その冷却媒体ラインの破損で生じる冷却媒体が電子通信機器に及ぼす影響を考慮して、直膨冷却コイルを用いた冷媒方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

【特許文献1】特開２００３−３５４４１号公報

【0005】

しかし、この冷媒方式では、冷媒を圧縮するための圧縮機が設けられる室外機を直膨冷却コイルの数に応じて個別に設ける必要があり、設置スペースや設備費の高騰を招く。また、中間期および冬期等の冷涼な空気の熱を活用できず、すなわち、たとえ外気が低温であっても冷媒圧縮機を稼働しなければならない欠点があった。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明の目的は、電子通信機器室の冷却システムにおいて、冷却媒体ラインの破損によっても漏水による電子通信機器への実質的な影響を排除し得る冷却システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、冷却水を用いた冷却方式を採用するが、冷却水源からの冷却水と、各冷却水コイルとの間の直接的な冷却水の循環に代えて、両者間に複数の中間熱交換器を設け、該熱交換器と冷却水源との間で一次冷却水を循環し、各中間熱交換器と対応する各冷却コイルとの間で二次冷却水を循環する共に、各ラックを整列して配置し、複数の前記中間熱交換器のそれぞれを対応するポンプの作動により前記二次冷却水が循環するように又は前記冷却機の前記熱交換器に設けられる流量制御弁を経て前記二次冷却水が循環するように、ラック列毎に設置することを特徴とする。

【0008】

冷却対象の近傍に配置される各冷却コイルには、二次冷却水が導かれることから、この二次冷却水路に欠損が生じた場合、二次冷却水が漏れ出るが、この二次冷却水路は各冷却コイルと対応する各中間熱交換器と間で並列的に形成される。しかも各二次冷却水路は各中間熱交換器によって一次冷却水路から分離されている。

【0009】

したがって、たとえ二次冷却水路の系統に破損が生じても、冷却塔のような冷却水源を含む一次冷却水系統から多量の水が流出することはなく、また、正常に動作する他の二次冷却水系統からの冷却水が流出することもない。したがって、この多量の漏水による電子通信機器の損傷が防止される。また、一次冷却水を冷却塔や冷凍機のような冷却水源で集合的に冷却することができ、これらは地下室や屋上に設置することができるので、多数の室外機を室内に分散配置する直膨方式に比較して、スペースの有効利用や設備費の点で有利となる。

【0010】

前記中間熱交換器において、該中間熱交換器に導かれる前記一次冷却水と前記二次冷却水との間の熱交換を行なうことができる。また、冷却水源として冷却塔、冷凍機または冷却水蓄熱槽を用いることができる。

【0011】

前記冷却水源を冷却塔および冷凍機で構成することができる。この場合、外気湿球温度を計測し、該外気湿球温度が所定値、例えば１２ないし１３℃になると、またはこの所定値が所定時間継続すると、前記冷凍機から前記冷却塔に切り替えることができる。この冷却塔への切り替えにより、圧縮機を用いずに散水ポンプと冷却塔ファンとの動力のみとなり、省電力である。この場合、ラック冷却のための熱媒体は、該冷却塔の散水によって水を外気と接触させ、蒸発潜熱を使って冷却することができる。

【0012】

前記各ラックには、それぞれの前面および後面のいずれか一方の面に空気吸入口を設けることができ、また前記前面および後面の他方の面に空気排出口を設けることができる。前記冷却機の前記熱交換器は前記ラックの前記空気排出口に対向して配置することができる。

【0013】

前記冷却機の前記熱交換器は、大きな冷却容量の確保の点で、前記ラックの外部で前記空気排出口に対向して配置することが望ましい。

【0014】

前記冷却機に、前記ラックまたはラック列の前記空気排出口から前記熱交換器へ向けての排出空気を促進する排風器を設けることができる。これにより、ラック内の冷却効果を高めることができる。

【0015】

複数の前記ラックを該ラックの前記一方の面の向きを一致させてそれぞれ整列して配置することができる。この場合、複数の前記冷却機は、ラック列毎で、それぞれ対応する前記ラック列から排出される全廃熱を処理する能力を発揮することが望ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、前記したように、冷却水源と、各冷却水コイルとの間に複数の中間熱交換器を設け、該熱交換器と冷却水源との間で一次冷却水を循環し、各中間熱交換器と対応する各冷却コイルとの間で二次冷却水を循環することができる。これにより、一次冷却水系統から多量の水による電子通信機器のような電子通信機器の損傷を防止して、これらを収容するラックが配置された電子通信機器室を効果的に冷却することができるので、冷却媒体圧縮のための圧縮器を備える多数の室外機が不要となり、スペースの有効利用や設備費の低減が可能となる。また、冷媒として水を用いることにより、他のガスのような冷媒に比べ、フリークーリングや蓄熱などの利用バリエーションが増大する。

【発明を実施するための最良の形態】

【0017】

図１には、本発明に係る空調システム１０が適用されたサーバ室１２が示されている。図示の例では、サーバ室１２は、建物３８（図４参照）の床面１２ａ（図７参照）と天井面１２ｂ（図７参照）との間の空間が、一対の縦隔壁１４ａ、１４ｂおよび一対の横隔壁１４ｃ、１４ｄにより、矩形に区画されて形成されている。このサーバ室１２には、望ましくは温度調整された外気処理空気が空気取り入れ口１２ｃを経て取り入れられ、またサーバ室１２内の空気は排気口１２ｄを経て排気される。図示の例では、一方の横隔壁１４ｃの側に、空気取り入れ口１２ｃが設けられ、横隔壁１４ｃに対向する他方の横隔壁１４ｄの側に排気口１２ｄが設けられている。

【0018】

サーバ室１２内には、それぞれ隔壁１４ａ〜１４ｄから間隔をおいて多数のラック１６が横隔壁１４ｃ、１４ｄに沿って列をなし、また該各列が縦隔壁（１４ａ、１４ｂ）に沿って相互に間隔をおいて列（行）をなすように、整列して配置されている。図１に示す例では、各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）が７つの相互に隣接する並列配置されたラック１６により構成され、全ラック列が４列、すなわち４行に構成されている。

【0019】

各ラック１６には、従来よく知られたサーバのような電子通信機器２０（図７参照）が高さ方向に多段に収容されている。各ラック１６の前面１６ａには、多数の空気吸入口２２ａ（図７参照）が分散して配置されている。また各ラック１６の後面１６ｂには、多数の空気排出口２２ｂが（図７参照）分散して配置されている。

【0020】

各ラック１６は、ラック列毎でそれぞれのラック１６の前面１６ａが一方向に整列するように、配列されている。また、図１に示す例では、すべてのラック列１８（１８ａ〜１８ｄ）でラック１６の前面１６ａが一方向に整列する。

【0021】

各ラック列１８ａ〜１８ｄは、それぞれのラック列１８ａ〜１８ｄに関連して各ラック列を取り巻いて横隔壁１４ｃ、１４ｄと平行に設けられる仕切り壁２４と共同してサーバ室１２の内部を縦方向に分割することにより、該サーバ室１２内を５つの区画室２６（２６ａ〜２６ｅ）に区画する。すなわち、サーバ室１２内は、ｎ列のラック列１８およびｎ列の仕切り壁２４により、（ｎ＋１）個の区画室２６に区画されている。

【0022】

このような区画室の直線配列では、ｎ枚の仕切りにより、（ｎ＋１）個の区画室が区画される。この場合、仕切の数ｎは、各ラック列を取り巻く連続領域を一枚と数える。

【0023】

各仕切り壁２４の一方の縦隔壁１４ａに近接する部分には、隣りあう両区画室間で該両区画室の圧力差を解消するための連通口２８が設けられている。連通口２８には、空気浄化のためのフィルタや網を設けることができる。また、隣り合う両区画室で圧力差を許容できる場合、相互に両区画室間への逆方向の空気流を可能とすべく回動する可動羽根を連通口２８に取り付けることができる。

【0024】

各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）のラック１６の後面１６ｂには、ラック用冷却機３０が配置されている。各冷却機３０は、後面１６ｂの空気排出口２２ｂに対向してこれから間隔をおいて配置されるラック用熱交換器３０ａと、該熱交換器およびこれに対向する後面１６ｂ間に配置される送風手段たる排風器３０ｂとを備える。ラック用熱交換器として、冷却コイルを有するフィンコイル熱交換器のような熱交換器を適宜採用することができる。排風器３０ｂが作動すると、各ラック１６の空気吸入口２２ａが開放する各区画室２６ａ〜２６ｅからラック１６内に取り入れられた空気は、該ラック内の電子通信機器２０から放出される熱を連行して空気排出口２２ｂから対応する熱交換器３０ａに向けられる。ラック用熱交換器３０ａは、上下に２分割して設置される（図７参照）。これら熱交換器３０ａは顕熱冷却器であり、結露を生じないように制御を受ける。

【0025】

各冷却機３０は、冷却源機構３２に接続されている。冷却源機構３２は、例えば冷却塔、冷却水用蓄熱槽あるいは冷凍機のような冷却水源３４と、該冷却水源から冷却水の供給を受ける中間熱交換器３６とを備える。中間熱交換器３６は、図１に示す例では、各冷却機３０に対応して設けられている。また、図１では、図面の簡素化のために、第１のラック列１８ａのための中間熱交換器３６以外、すなわちラック列１８ｂ〜１８ｄのための中間熱交換器３６が省略されている。

【0026】

各中間熱交換器３６には、図２に示すように、冷却水源３４との間で一次冷却水を循環するための一次冷却水配管４０と、対応するラック用熱交換器３０ａとの間で二次冷却水を循環するための二次冷却水配管４２とを備える。両配水管４０および４２は、それぞれ往還管からなることは勿論である。各配水管４０および４２には、熱媒体である各冷却水の循環のためのポンプ４４が設けられている。

【0027】

この循環ポンプ４４として、図３に示すように、相互に並列接続される一対のポンプ４４を採用することができる。この一対のポンプ４４の採用により、各冷却水の循環について信頼性（冗長性）を高めることができる。ポンプ４４は、例えばバレルドモータポンプである。

【0028】

各中間熱交換器３６は、冷却水源３４から送られる一次冷却水と各ラック用熱交換器３０ａから送られる二次冷却水との間で、熱交換を行う。この熱交換によって、各中間熱交換器３６とこれに対応するラック用熱交換器３０ａとを巡る二次冷却水は、該ラック用熱交換器で電子通信機器２０から放出される熱を効果的に吸収する。これにより、各ラック１６は、対応する冷却機３０により、冷却される。

【0029】

各冷却機３０は、対応するラック１６内のすべての電子通信機器２０からの廃熱を処理するに十分な冷却能力を有するように、設定することが望ましい。例えば各ラック１ｋＷの発熱量あたり１５℃の水が、１５リットル／分の水量で、上下の各ラック用熱交換器３０ａに導入される。

【0030】

空気吸込口２２ａを経て各ラック１６内に取り入れられる吸入空気の温度と、該ラックから熱交換器３０ａを経て排出される排気空気とをほぼ等しくするために、冷却機３０の排風器３０ｂの出口に温度センサ（図示せず）が設けられている。前記温度センサの計測値に基づいて、排風器３０ｂの回転速度と、各熱交換器３０ａに設けられた流量調整弁（図示せず）の開度とが制御を受ける。すなわち、前記温度センサの検出温度上昇に伴って、排風器３０ｂの回転速度が増大され、前記流量調整弁の開度が増大される。

【0031】

各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）のラック１６は、それぞれの空気吸入口２２ａが設けられた前面１６ａを空気取り入れ口１２ｃの側に向け、また空気排出口２２ｂが設けられた後面１６ｂを排気口１２ｄの側に向けて整列して配置されている。また、ラック列（１８ａ〜１８ｄ）から下流側に排出される空気流は、ラック列（１８ａ〜１８ｄ）毎に設けられた冷却機３０の冷却作用によってその上流側の空気温度と同程度に冷却される。なお、空気取り入れ口１２ｃからサーバ室１２内に取り入れられる外気処理空気は、図示しない外調機で、例えば２２℃、４０ＲＨの温湿度に調整される。

【0032】

本発明に係る空調システム１０の各冷却機３０が作動すると、図１に黒矢印４６で示されているように、第１のラック列１８ａから第５のラック列１８ｄへ向けて、すなわち空気取り入れ口１２ｃが開放する第１の区画室２６ａを最上流として、第１の区画室２６ａから排気口１２ｄが開放する最下流の第５の区画室２６ｅに向けて、ほぼ均一な温度分布の一方向の空気流４６が生じる。

【0033】

したがって、各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）のラック１６は、前記した一方向空気流によって、ラック列（１８ａ〜１８ｄ）間でむらを生じることなく、すべてのラック１６が効果的に冷却される。

【0034】

最下流の第５の区画室２６ｅに向けられた一方向空気流は、第５の区画室２６ｅと第１の区画室２６ａとを連結する空気帰還路４８に設けられた帰還ファン４８ａの作動により、その一部が第１の区画室２６ａに戻される。したがって、前記一方向空気流４６は、区画室２６（２６ａ〜２６ｅ）および空気帰還路４８を巡る空気循環が形成される。

【0035】

前記したように、冷却機３０の排風器３０ｂは、前記温度センサの計測値に基づいて制御を受けることから、この排風器３０ｂの稼働状況は、対応するラック１６の熱負荷で変動する。したがって、この排風器３０ｂの稼働状況に応じて、隣合う区画室２６（２６ａ〜２６ｅ）に気圧差が生じることがある。この気圧差は、その高低差の方向によっては、前記した円滑な空気流４６を妨げることがあり、滞留のような流れの妨げの原因となることがある。連通口２８は、この滞留のような円滑な空気流４６の妨げとなる気圧差を解消する作用をなす。

【0036】

本発明に係る前記空調システム１０では、前記一方向の空気流４６によって各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）のすべてのラック１６を適正に冷却することができる。したがって、床面１２ａと床スラブ１２ｅ（図７参照）との間の床下空間１２ｆ（図７参照）にラック冷却用空気路を形成することなく、各ラック１６を冷却することができるので、ラック冷却用空気路を不要とする分、床下空間１２ｆの高さを削減することができる。その結果、建物３８の高さの増大を回避することができる。

【0037】

また、冷却源機構３２の冷却水源３４は、建物３８の屋上または地下室に設置することができるので、建物３８のスペースを有効に利用することができ、冷却機３０に対応して設けられる中間熱交換器３６は、構成が単純であり安価である。さらに、中間熱交換器３６は、負荷に応じて個々の熱交換器３０ｂにそれぞれが必要とする冷熱媒体を供給することができ、発熱箇所でそれぞれの発生熱を処理できるので、無駄なく効率的な冷却が可能となる。

【0038】

さらに、各ラック１６に設けられるラック用熱交換器３０ａには、冷却水源３４からの一次冷却水が直接導かれることはなく、対応する各中間熱交換器３６との間で、二次冷却水が循環されるに過ぎない。そのため、たとえ冷却水源３４と中間熱交換器３６との間の一次冷却水配管４０に破損が生じても、多量の一次冷却水がサーバ室１２内に流入することを防止することができる。また、二次冷却水配管４２に破損が生じても、各二次冷却水配管４２は独立かつ並列的に配管されているので、ラック１６内の電子通信機器２０に損傷を与えるほどの多量の冷却水がサーバ室１２内に流入することはない。

【0039】

各ラック１６内の電子通信機器２０に排風器２０ａ（図７参照）が設けられている。しかしながら、冷却機３０の排風器３０ｂの送風機能により、電子通信機器２０の排風器２０ａを不要とすることができる。

【0040】

前記各ラック１６内の電子通信機器２０の保守管理のために、図示しないが、各区画室２６ａ〜２６ｅへの作業員の出入りを許す開閉扉を各仕切り壁２４に設けることができる。

【0041】

また、各ラック１６の冷却機３０に、各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）からの一方向の空気流４６が排出される区画室２６ｂ〜２６ｅ内で図１に白矢印４９で示される循環流を生じさせるための偏向フィンのような偏向手段（図示せず）を設けることができる。

【0042】

この偏向手段は、通常、一方向の空気流４６の流れを妨げない位置に保持される。しかし、該冷却機に故障が生じて温度上昇が生じた場合、この温度上昇の検知によって、故障が生じたラック１６を含むラック列（１８ａ〜１８ｄ）、第１段１８ａのラック列１８ａのすべての前記偏向手段は、当該ラック列から排出される空気流４６を偏向空気流４８に変換する位置に作動される。

【0043】

例えば、第１のラック列１８ａの中央に位置するラック１６の冷却機３０に故障が生じた場合、ラック列１８ａのラック１６に設けられたすべての前記偏向手段が作動位置に動作される。この場合、故障が生じたラック１６を含む第１のラック列１８ａに設けられた前記偏向手段の作動により、区画室２６ｂに循環流４８が生じる。

【0044】

そのため、故障対象の冷却機３０に対応するラック１６からの廃熱は、第２のラック列１８ｂの中央に位置するラック１６に直接向かうことはなく、第１のラック列１８ａの他の冷却機３０により冷却された空気と混合した状態で、第２のラック列１８ｂの中央のラック１６に供給される。

【0045】

すなわち、故障対象のラック列（１８ａ〜１８ｄ）の他の冷却機３０により冷却された空気と混合した状態で、後段のラック列（１８ａ〜１８ｄ）に供給される。そのため、前記故障による冷却効果の低減を後段のラック列のラック１６に均等に分散することができる。したがって、一部の前記冷却機３０に故障を生じても、この故障を生じた冷却機３０を含むラック列（１８ａ〜１８ｄ）よりも後段のラック列（１８ａ〜１８ｄ）で、故障対象のラックの下流直下で該ラックに対応する特定のラック１６に収容された前記電子通信機器２０の著しい温度上昇が防止される。

【0046】

前記した例では、第１のラック列１８ａの中央に位置するラック１６の冷却機３０が故障した場合、第２のラック列１８ｂの中央に位置するラック１６に故障したラック１６からの廃熱が、直接第２のラック列１８ｂの中央に位置するラック１６に向かうことが防止でき、温度を均一化された空気が後列である第２のラック列１８ｂの各ラック１６に供給されるので、第２以降の各ラック列の各ラック１６でほぼ均等な冷却効果を得ることができる。

【0047】

前記偏向手段として、例えばラック列１８間に前記した循環流４９を生じるための循環ファン（図示せず）を設け、冷却機３０の故障時に前記循環ファンを作動させることができる。またサーバ室１２の天井の所定箇所に前記したような偏向作用をなす蛇腹状の衝立を設け、冷却機３０の正常動作時には、前記衝立を巻き上げ状態に保持し、冷却機３０の故障時（前記送風手段も停止）に、故障箇所の隣の前記ラックに相当する前記衝立を降ろし、該衝立の偏向作用によって前記した循環流４９を生じさせることができる。

【0048】

図４に示すように、複数のサーバ室１２を建物３８の廊下３８ａを間に、２列に配列することができる。また、両サーバ室１２の列に沿って廊下３８ａと反対側の外方に空調システム１０のための中間熱交換器３６などを配置する機械室３８ｂを配置することができる。

【0049】

図１から図４では、サーバ室１２の長手方向に一方向流を形成する例について説明したが、次にサーバ室１２内を周回する空気流を形成する例について説明する。

【0050】

図５に示すように、サーバ室１２の中央に縦隔壁１４ａ、１４ｂに沿って、ラック列（１８ａ〜１８ｄ）に直角な中仕切り壁５０を形成することができる。中仕切り壁５０の、横隔壁１４ｃ、１４ｄに対向する両端は、対応する横隔壁１４ｃ、１４ｄから間隔をおく。この中仕切り壁５０により、第１区画室２６ａおよび第５区画室２６ｅを除く第２〜第４区画室２６ｂ〜２６ｄは、中仕切り壁５０から見てその左右に分割されている。

【0051】

図５に示す例では、ラック列（１８ａ〜１８ｄ）は、中仕切り壁５０の左右で、図１に示した例におけると同様に４列に配列されている。しかし、各列は、中仕切り壁５０を間に３つのラック１６がそれぞれ前面１６ａおよび後面１６ｂの向きを一致させて配列されている。しかも、中仕切り壁５０の一方の側では、各ラック１６は、その後面１６ｂを横隔壁１４ｃに向けて整列し、中仕切り壁５０の他方の側では、各ラック１６は、その前面１６ａを横隔壁１４ｃに向けて整列する。

【0052】

また図５に示す例は、一つのラック列から空気が排出される空間と、このラック列に間隔をおく他の一つのラック列に空気が吸い込まれる空間がサーバ室１２の対応する２辺である横隔壁１４ｃ、１４ｄでそれぞれ共有されている。この共有された一方の空間（２６ｅ）に外気処理空気の取り入れ口１２ｃが設けられ、他方の空間（２６ａ）に排気口１２ｄが設けられている。

【0053】

各ラック列（１８ａ〜１８ｄ）の冷却機３０のラック用熱交換器３０ａには、図５には図面の簡素化のために省略されているが、図１に示したと同様な冷却源機構３２の中間熱交換器３６から二次冷却水が供給される。

【0054】

図５に示す例では、前記冷却機３０の作動により、黒矢印４６で示されているように、サーバ室１２内で、各ラック１６および該各ラックに設けられた冷却機３０を経て流れる反時計方向の一方向流が生じる。この一方向の空気流４６により、図１に示した例におけると同様に、各ラック１６は好適に冷却される。

【0055】

前記した図５の例では、空気流４６の循環方向に沿って、総計８（ｎ）枚の仕切りにより、８（ｎ）個の区画室が形成された例と考えることができる。

【0056】

このサーバ室１２内を巡る一方向の循環空気流４６により、無端状態で冷気がサーバ室１２内を循環することから、図１に示した空気帰還路４８およびこれに設けられた循環ファン４８ａを不要とすることができ、また在室者のための取り入れ外気の分を排気すれば、残余の冷気はサーバ室１２内で活用することができるので、空調システム１０の構成の簡素化を図ることができる。

【0057】

また、図５に示す例では、仕切り壁２４の縦隔壁１４ａに近接する部分、すなわち中仕切り壁５０で区切られた空間の一方の側の仕切り壁２４に連通口２８ａが配置され、仕切り壁２４の縦隔壁１４ｂに近接する部分、すなわち中仕切り壁５０で区切られた空間の他方の側に連通口２８ｂが配置されている。これらの連通口２８ａ、２８ｂには、前記したと同様に、フィルタ、網あるいは可動羽根を設けることができる。

【0058】

前記したところでは、各ラック１６に対応して冷却機３０を配置した例に沿って本発明を説明したが、図６に示すように、例えば２台の冷却機３０で３台のラック１６を冷却することができる。

【0059】

図６に示す例では、中仕切り壁５０の両側に、それぞれ３列のラック列（１８ａ〜１８ｃ）が採用されており、左右の各列に３台のラック１６が配置されている。第２および第３の区画室２６ｂ、２６ｃは、中仕切り壁５０により左右に分割されている。

【0060】

図６の例では、図５に示した例におけると同様に、中仕切り壁５０を間に３つのラック１６がそれぞれ前面１６ａおよび後面１６ｂの向きを一致させて配列されている。しかも、中仕切り壁５０の一方の側では、各ラック１６は、その後面１６ｂを横隔壁１４ｃに向けて整列し、中仕切り壁５０の他方の側では、各ラック１６は、その前面１６ａを横隔壁１４ｃに向けて整列する。しかしながら、図６の例では、前記したように、２台の冷却機３０が３台のラック１６に対応して配置されている。

【0061】

各冷却機３０は、図７に示すように、図１および図５に沿って説明したとおり、ラック１６の後面１６ｂから間隔をおいて配置される排風器３０ｂと、該排風器および後面１６ｂ間に配置されるラック用熱交換器３０ａとを備える。冷却機３０は、熱交換器３０ａと、排風器３０ｂとを一体として形成する必要はなく、それぞれを別体で構成し、必要に応じて、両者間にフィルタや加湿器を設けることができる。

【0062】

これに代えて、図８に示すように、冷却機３０のラック用熱交換器を１６ｂに近接する上流側熱交換器３０−１ａと、該上流側熱交換器および排風器３０ｂ間に配置される下流側熱交換器３０−２ａとの２段構成とすることができる。この場合、例えば、二次冷却水を下流側熱交換器３０−２ａから上流側熱交換器３０−１ａの順で流すことにより、上流側熱交換器３０−１ａには、下流側熱交換器３０−２ａに供給される冷却水の温度よりも高温の冷却水を供給することができ、これにより冗長性および信頼性に優れた多段の効果的な冷却が実現できる。図８に示す例では、図面の簡素化のためにラック１６の空気吸入口２２ａおよび空気排出口２２ｂが省略されている。

【0063】

また、前記したところでは、連通口２８（２８ｂ、２８ｂ）にフィルタ、網あるいは可動羽根を設ける例を示した。さらに、前記ラック負荷の増大を熱媒体の流量の増大のみで対応し、熱交換器の配管損傷時にも前記送風手段を動作させる場合には、前記連通口に逆止弁を設けることにより、逆止ダンパとして機能させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。例えば、各ラックに収容される電子通信機器の発熱量の増大に応じてラック列毎に冷却機の容量を選定することができ、前記電子通信機器の入れ替えに対して柔軟性および融通性のある空調システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0065】

【図1】本発明に係る空調システムが適用されたサーバ室内のラック配置例を示す平面図である。

【図2】図１に示した空調システムの中間熱交換器の概略図である。

【図3】図１に示した空調システムの中間熱交換器の他の例を示す図２と同様な図面である。

【図4】図１に示したサーバ室の配置例を示す建物の平面図である。

【図5】図１に示したサーバ室の他のラック配置例を示す図１と同様な図面である。

【図6】図１に示したサーバ室のさらに他のラック配置例を示す図１と同様な図面でる。

【図7】図６に示した線VII-VIIに沿って得られたラック用冷却機の縦断面図である。

【図8】ラック用冷却機の他の例を示す図７と同様な図面である。

【符号の説明】

【0066】

１０ 空調システム
１６ ラック
１６ａ ラックの前面
１６ｂ ラックの後面
１８（１８ａ〜１８ｄ） ラック列
２０ 電子通信機器
２２ａ 空気吸入口
２２ｂ 空気排出口
３０ 冷却機
３０ａ ラック用熱交換器
３０ｂ 排風器
３２ 冷却源機構
３４ 冷却水源
３６ 中間熱交換器
４０ 一次冷却水配管
４２ 二次冷却水配管
４６ 一方向の空気流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】