特許 6262590 情報通信機器を収容した室の空調システム

(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】6262590

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】情報通信機器を収容した室の空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/044 20060101AFI20180104BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20180104BHJP

   G06F 1/20 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   F24F3/044

   H05K7/20 G

   G06F1/20 B

   G06F1/20 C

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-71620(P2014-71620)

(22)【出願日】2014年3月31日

(65)【公開番号】特開2015-194280(P2015-194280A)

(43)【公開日】2015年11月5日

【審査請求日】2017年2月9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

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100076130

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 憲治

(72)【発明者】

【氏名】柴田 克彦

(72)【発明者】

【氏名】相澤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】池田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】松岡 茂登

【審査官】 田中 一正

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２２３４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４５２１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０５３９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１０１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２１７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００６５０００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ３／０４４

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ前記標準温度域よりも高い温度域まで動作保証された高温耐用情報通信機器と、を収容した室の空調システムであって、
前記標準情報通信機器の前面側が同一面側となるように列状に配置された標準機器列と、前記高温耐用情報通信機器の前面側が同一面側となるように列状に配置された高温耐用機器列とが、同列上に配置され、かつ前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間に、前記高温耐用機器列の前面側が対面するように前記高温耐用機器列が配置され、
前記高温耐用機器列からの排気を還気として取り入れ、これを給気として前記室における標準機器列の前面側空間に供給する空調機とを有することを特徴とする、情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項2】

前記空調機からの給気が供給される空間と、前記高温耐用機器列の背面側空間とは仕切り材によって仕切られていることを特徴とする、請求項１に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項3】

前記空調機からの給気が供給される空間と、前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間とは、仕切り材によって仕切られていることを特徴とする、請求項２に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項4】

前記標準機器列の前面側空間から前記標準機器列を通過せずに、前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間に、前記給気を導入するバイパス部を有することを特徴とする、請求項３に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項5】

前記高温耐用機器列の前面側空間から、前記高温耐用機器列を通過せずに、前記高温耐用機器列の前面側空間の空気を、前記高温耐用機器列の背面側空間に対して導入する他のバイパス部を有していることを特徴とする、請求項４に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項6】

前記バイパス部または前記各バイパス部には、風量調整機構または逆流防止機構が設けられていることを特徴とする、請求項４または５に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項7】

前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間の空気の一部が、直接前記空調機に取り入れられるように構成されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【請求項8】

前記高温耐用機器列からの排気は、廃熱利用のための機器を介して降温された後、還気として前記空調機に取り入れられるように構成されたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の情報通信機器を収容した室の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、データセンターなど、電気・通信機器、サーバ等の発熱を伴う情報通信機器を複数収容した室の空調システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気・通信機器、サーバ等の発熱を伴う情報通信機器（以下、単に「情報通信機器」ということがある）は、一般的に、サーバーファンとも呼称される冷却用の小型ファンを備えており、通常、機器の前面側から冷気を吸い込み、昇温した空気を背面側へと排気するようになっている。またこれらの情報通信機器はラックに多段に搭載され、ラックに搭載された情報通信機器の前面同士、背面同士が空間を介して対面するように各ラックの列（ラック列）が配置されている。そして吸気面に面し、冷却用の空気が存在する空間はコールドアイルと呼ばれ、排気面に面し、サーバなどからの高温空気が存在する空間はホットアイルと呼ばれている。

【0003】

そして従来は、前記した吸気面を向い合せにするなどして形成されたコールドアイルと、排気面を向い合せにするなどして形成されたホットアイルとが交互に位置するようにラック列が配置されている。かかるレイアウトでは、空調機からの給気は、コールドアイルからラック列を直交するように通過してホットアイル側に排出され、空調機に戻るワンパスの流路をたどる（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−７１４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、最近の情報通信機器には、１５℃〜２７℃程度の標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、それより高温の３５℃以上の温度域でも動作保証された高温耐用情報通信機器がある。高温耐用情報通信機器は、従来よりも高い温度環境下であっても問題なく稼働させることができるので、これを採用することによって空調機器の吹出し空気温度を高く設定することができ、したがってその分空調エネルギーの省力化が図れるため、今後は、高温耐用情報通信機器の採用が増加することが見込まれている。

【0006】

しかしながら現状では、大半のサーバールームにおいては標準情報通信機器が設置されており、すぐにこれらすべてを高温耐用情報通信機器に入れ替えることは現実的ではない。そのため、既設の標準情報通信機器の一部が徐々に高温耐用情報通信機器に入れ替えられ、実際にはサーバールーム内に標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器とが共存する状況となっていくことが考えられる。

【0007】

かかる点に徴すれば、特許文献１の技術では、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器とが共存する室の空調を行うに際し、標準情報通信機器に合わせた温度の空調空気を供給すると、高温耐用情報通信機器にとっては、過剰に低い温度の空気を供給することになって、エネルギーに無駄がある。逆に、高温耐用情報通信機器に合わせた温度の空調空気を供給すると、標準情報通信機器に動作に支障をきたす。これらを防止するため、室内を標準情報通信機器区域と高温耐用情報通信機器区域とに仕切り、各々個別にそれぞれに適した温度の空調空気を供給するシステムを構築しなければならないという問題がある。またその際には、レイアウトの変更を最小限に抑えることが好ましい。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、前記したような標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器が共存する室において、各情報通信機器をより効率よく冷却することを目的とし、また既存の稼働している標準情報通信機器が収容された室を、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器を共存させる場合に、レイアウトの変更を最小限にすることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明は、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、前面側に吸気面、背面側に排気面を有し、かつ前記標準温度域よりも高い温度域まで動作保証された高温耐用情報通信機器と、を収容した室の空調システムであって、
前記標準情報通信機器の前面側が同一面側となるように列状に配置された標準機器列と、前記高温耐用情報通信機器の前面側が同一面側となるように列状に配置された高温耐用機器列とが、同列上に配置され、かつ前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間に、前記高温耐用機器列の前面側が対面するように前記高温耐用機器列が配置され、
前記高温耐用機器列からの排気を還気として取り入れ、これを給気として前記室における標準機器列の前面側空間に供給する空調機とを有することを特徴としている。
なおここで、標準機器列、高温耐用機器列とは、標準機器、高温耐用機器自体が多段に積層されたり、あるいは高さのある標準情報通信機器、高温耐用情報通信機器が横方向に並べられて、列を構成している場合のみならず、ラックに搭載されて標準機器のラック列、高温耐用機器のラック列を構成している場合であってもよく、またその混在形態であってもよい。また空調機からの給気が供給される標準機器列の前面側空間とは、当該前面側空間のみならず当該前面側空間と連通する空間、たとえば標準機器列の側方の空間をも含むものである。

【0010】

本発明によれば、標準機器列の前面側空間に供給された空調機からの給気は、標準機器列の標準情報通信機器が備えている小型ファンによって、その吸気面から吸い込まれ、機器を冷却した後、昇温して背面側空間に排気される。そしてこの背面側空間に対しては、高温耐用機器列の前面側、すなわち吸気面側が面しているので、当該背面側空間の空気は、高温耐用機器列の高温耐用情報通信機器が備えている小型ファンによって吸気面から吸い込まれ、機器を冷却した後、さらに昇温して背面側空間に排気される。高温耐用情報通信機器は、標準温度域よりも高い温度域で動作保証されているので、高温耐用情報通信機器が取り入れた空気が、標準情報通信機器が取り入れた空気よりも高い温度の空気、すなわち標準情報通信機器が背面側に排気する標準機器列通過後の空気であっても、高温耐用情報通信機器の冷却に使用でき、高温耐用情報通信機器の動作に支障はない。したがって、空調機からの給気を、効率よく標準情報通信機器及び高温耐用情報通信機器の冷却に使用できる。また標準機器列と高温耐用機器列とが、同列上に配置されているので、レイアウトの自由度が高く、標準機器列のみが収容されている既存の室に対して、高温耐用機器列を導入したり、一部置き換える際も、基本的なレイアウトを変更することなくこれをなし得る。

【0011】

前記空調機からの給気が供給される空間と、前記高温耐用機器列の背面側空間とは仕切り材によって仕切られていてもよい。

【0012】

また前記空調機からの給気が供給される空間と、前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間とは、仕切り材によって仕切られていてもよい。

【0013】

前記標準機器列の前面側空間から前記標準機器列を通過せずに、前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間に、前記給気を導入するバイパス部を有するようにしてもよい。

【0014】

前記高温耐用機器列の前面側空間から、前記高温耐用機器列を通過せずに、前記高温耐用機器列の前面側空間の空気を、前記高温耐用機器列の背面側空間に対して導入する他のバイパス部を有していてもよい。バイパス部は、前記各空間同士をダクト等で連通した閉鎖系流路のみならず、例えば各空間同士が隣接しそれらの間に仕切りがないか、あるいは仕切る部材に開口を設けてあるなどした、開放系の空気流路であってもよい。

【0015】

これらバイパス部には、風量調整機構または逆流防止機構が設けられていてもよい。こうすることで、高温領域側からの高温空気が、低温領域側に流れることを防止することができる。風量調整機構としては風量調整用ダンパＶＤやモータダンパＭＤなどが例示でき、これらの機構の開度の調整は手動、自動のいずれであってもよい。逆流防止機構として、例えば、微差圧ダンパーや逆流防止ダンパーなどが挙げられる。また、簡易的に実現するために、例えばビニールに開口し、その開口に被るようにもう一枚のビニールを設けることで、逆流防止の機能を得ることができる。なお開放系のバイパス流路については、仕切り材の部分に、開口を形成し、当該開口部分にそのような逆流防止機構を設ければよい。さらにまた前記バイパス部には、前記標準機器列の前面側空間、前記高温耐用機器列の前面側空間、前記高温耐用機器列の背面側空間、の各空間相互間の差圧に応じて開度を調整する流量調整機構が設けられていてもよい。ダクトなどの閉鎖系流路の場合には、ダクトに可変ダンパーを設けるとよい。開放系のバイパス流路については、仕切り材の部分に開口を形成し、たとえば当該開口部分に開閉度が可変なシャッター、扉体などを設ければよい。

【0016】

前記標準機器列の背面側からの排気が排気される空間の空気の一部が、直接前記空調機に取り入れられるように構成されていてもよい。

【0017】

前記高温耐用機器列からの排気は、廃熱利用のための機器を介して降温された後、還気として前記空調機に取り入れられるように構成されていてもよい。

【0018】

なお前記空調機の給気の供給風量は、標準機器列に搭載されているすべての標準情報通信機器の合計吸気風量、及び前記高温耐用機器列に搭載されているすべての高温耐用情報通信機器の合計吸気風量よりも多くなるように制御されるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器が共存する室において、各情報通信機器に対して、従来よりも無駄がなく、効率のよい情報通信機器の冷却を行うことが可能であり、また既存の稼働している標準情報通信機器が収容された室を、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器を共存させる場合に、レイアウトの変更を最小限にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

【図2】第２の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

【図3】第３の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

【図4】第４の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

【図5】第５の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

【図6】第６の実施の形態にかかる空調システムの平面を模式的に示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、実施の形態にかかる情報通信機器を収容した室の空調システムについて説明する、図１は、実施の形態にかかる空調システム１の平面を模式的に示しており、室Ｒ内には、標準温度域、たとえば１５℃〜２７℃で動作保証された、サーバ等の標準情報通信機器を多段に搭載したラック１０が長手方向に配置されてなる標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２とが、空間をおいて平行に配置されている。各標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２は、ラック１０に搭載されている標準情報通信機器の背面側（排気側）同士が対向するように配置されている。なお図１に示した例では、説明の都合上、室Ｒ内には２列の標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２が配置された様子を示しているが、本発明は、もちろんそのように２列配置に限られず、ラック１０に搭載された標準情報通信機器が、背面（排気側）同士、前面（吸引側）同士を対向させるように配置することで、２列以上の標準機器列ＳＬを配置した例（例えば空調システム１の態様を複数、各標準機器列ＳＬ同士を平行にして、図１における上下方向に並べた配置）でも適用があるものである。

【0022】

標準情報通信機器は、具備している小型ファン（図示せず）によって前面側の空気を吸気し、これを各標準情報通信機器の冷却に使用した後、昇温した空気を背面側に排気するようになっている。

【0023】

標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の一端部（図１中の右側端部）には、バイパス部３０、３１、及び空間をおいて、標準温度域より高い温度域、たとえば３５℃以上の温度雰囲気でも動作保証された高温耐用情報通信機器を多段に搭載したラック２０が長手方向に配置されてなる高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２とが、各々空間をおいて平行に、かつ標準機器列ＳＬ１と高温耐用機器列ＨＬ１、標準機器列ＳＬ２と高温耐用機器列ＨＬ２とが同列上に位置するように設置されている。そして、各高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の一端部（図中の右側端部）には、それぞれバイパス部４０、４１が配置されている。

【0024】

対向するラックを隔てる機器列長手方向の通路（ここではホットアイルＨ）からみて各高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２には、ラック２０に搭載されている高温耐用情報信機器の前面側（吸気側）同士が対向するように配置されている。すなわち、標準機器列ＳＬ１と高温耐用機器列ＨＬ１、標準機器列ＳＬ２と高温耐用機器列ＨＬ２とは、同じ列に配置されているが、搭載されている通信機器については、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２のラック１０に搭載されている標準情報通信機器は、背面（排気側）同士が対向するように配置されているのに対し、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２のラック２０に搭載されている高温耐用情報通信機器は、前面（吸気側）同士が対向するように配置されている。

【0025】

なお図１に示した例では、説明の都合上、室Ｒ内には２列の高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２が配置された様子を示しているが、この場合も、そのように２列配置に限られず、例えば高温耐用機器列ＨＬ１と高温耐用機器列ＨＬ２の背後にさらに高温耐用機器列を設けてもよい。ラック２０に搭載された高温耐用情報通信機器が、前面（吸引側）同士、背面（排気側）同士を対向させるように配置することで、２列以上の高温耐用機器列ＨＬを配置した例でも適用があるものである。
また、説明の都合上、スーパーホットアイルＳＨとして高温の排熱が集まる部分を「アイル」として表現しているが、高温耐用情報通信機器を収めたラック内またはラック上部に同様の空間（エリア）を設け、当該空間を高温の排熱が集まる部分としてＲＡや熱交換器に戻してもよい。

【0026】

室Ｒの一端壁には、空調機械室Ｍが設けられており、この空調機械室Ｍには、例えばパッケージエアコンなどの空調機２、３が設置されており、室Ｒからの還気を取り入れて、冷媒の直膨コイル等で降温させた後、給気ＳＡとして室Ｒ内へと供給する。この例では、給気ＳＡは、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の他端側空間に供給される。したがって、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の前面側空間や、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２と機械室Ｍとの間の空間は、給気ＳＡによって形成された、例えば２５℃程度の、平面視でカタカナの「コ」の字状のコールドアイルＣを形成している。なお空調機２、３からの給気ＳＡの供給ルートは、この種のいわゆるサーバ室などに対して適用されている公知の技術が適用できる。たとえば、床下空間を経た床面からの供給、天井裏空間を経た天井面からの供給、室Ｒの壁面に形成した供給口からの供給等が採用できる。かかる点は、後述の実施の形態でも同様である。

【0027】

コールドアイルＣの空気は、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２のラック１０に搭載されている標準情報通信機器の小型ファン（図示せず）によって前背面側から吸引され、標準情報通信機器の冷却に使用されて昇温した後、背面（排気側）、すなわち標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２間の空間に排気される。したがって、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２間の空間は、たとえば３５℃程度のホットアイルＨが形成される。そしてこのホットアイルＨは、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２間の空間と連通しているので、このホットアイルＨの空気は、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２のラック２０に搭載されている高温耐用情報通信機器が備えている小型ファン（図示せず）によって、その前面（吸気側）から吸い込まれ、高温耐用情報通信機器の冷却に使用された後、背面（排気側）へと排気される。このときの排気は、例えば３５℃〜５０℃の高温となっている。したがって、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の背面側空間は、ホットアイルＨよりもさらに高温のスーパーホットアイルＳＨを形成している。

【0028】

スーパーホットアイルＳＨ、ホットアイルＨ、コールドアイルＣの空気は、混合しないことがよいので、この空調システム１においては、コールドアイルＣ、ホットアイルＨ、スーパーホットアイルＳＨの空気の混入を避けるため、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２各背面側端部（周縁部）と、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の各前面側端部（周縁部）と、天井、天井付近、床面との間に、適宜仕切り材４、５、６、７、８を設置して、各空間の気密性、独立性を高めるようにするのがよい。この種の仕切り材には、断熱性のある材質を使用することが好ましく、部位によってパネル状のもの、シート状のものを適宜選択して設置するのがよい。

【0029】

そしてスーパーホットアイルＳＨの高温空気は、還気ＲＡ１として空調機械室Ｍの空調機２、３に導入される。空調機２、３への導入ルートは、この種のいわゆるサーバ室などに対して適用されている公知の技術が適用できる。たとえば、床面に形成した還気口から床下空間を経るルート、天井面に形成した還気口から、天井裏空間を経たルート、室Ｒの壁面に形成した還気口からのルート等を採用でき、必要に応じてダクトが使用されてもよい。かかる点は、後述の実施の形態でも同様である。

【0030】

またホットアイルＨの空気の一部は、必要に応じて還気ＲＡ２として、ホットアイルＨから直接空調機械室Ｍの空調機２、３の還気口に導入されるようにしてもよい。なおホットアイルＨからの還気ＲＡ２の温度は、スーパーホットアイルＳＨからの還気ＲＡ１の温度よりは低い。また還気ＲＡ２の空調機２、３への導入ルートも、前記した還気ＲＡ２と同様、この種の公知の技術を採用することができる。

【0031】

前記したバイパス部３０、３１、４０、４１は、たとえば、仕切り材５、６に形成されたバイパス開口として構成されてもよく、その場合、当該バイパス開口に、流量調整用の開度可変のシャッターや逆流防止機構が設けられる。

【0032】

以上の構成にかかる空調システムによれば、コールドアイルＣの空気は、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２のラック１０に搭載されている標準情報通信機器の冷却に使用され、その後昇温してホットアイルＨに排気される。そしてホットアイルＨ空気は、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２に搭載されている高温耐用情報通信機器の冷却に使用される。そしてそのようにして高温耐用情報通信機器の冷却に使用されてさらに昇温した高温の空気は、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の背面側のスーパーホットアイルＳＨから、還気ＲＡ１として空調機２、３に戻される

【0033】

したがって、実施の形態にかかる空調システム１によれば、標準温度域で動作保証された標準情報通信機器と、標準温度域より高い温度域でも動作保証された高温耐用情報通信機器との双方が収容された室Ｒであっても、これらの各情報通信機器を効率よく冷却することができる。

【0034】

また従来のワンパスタイプの空調システムにおいて使用されている空調機器では、情報通信機器の吸排気温度差（１０〜１５℃）と同等の温度差で運転するようになっている。これに対し、実施の形態にかかる空調システム１では、情報通信機器の吸排気温度差が、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器の２段階とするため、通常の２倍の温度差を取り得る。例えば、標準情報通信機器の吸排気温度差（１０〜１５℃）として、高温耐用情報通信機器の吸排気温度差も通常と同様の（１０〜１５℃）とすると、結局、上記空調システム１においては、空調機２、３の吸排気温度差が２０〜３０℃を確保することが可能となる。このため、情報通信機器の発熱負荷を処理するのに、空調機の給気風量が少なくなる。すなわち、処理熱量は、熱量［ｋＷ］＝空気比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］×風量［ｍ^３／ｓ］×空気密度（例えば１．２）［ｋｇ／ｍ^３］×温度差［Ｋ］で表されるところ、同じ熱量の場合は空調機２、３の給還気温度差を大きく取ると風量が少なくなる。したがって、上記の例のように、ホットアイルＨの高温空気をもう一度、高温耐用情報通信機器の吸気とすることで、空調機２、３の給還気温度差は大きくなり、それに伴って空気の給気風量が低減できる。またそのように給還気温度差が大きいので、空調機は効率が向上、つまり熱源側を含む運転効率が向上し、システムの運転の効率化につながる。

【0035】

また従来の空調機の給還気温度差に比べ、前記したようにより大きい温度差での空調となることから、例えば空調機の熱媒を冷水とした場合の熱源機器の温度スパンも大温度差に移行することが可能となり、熱源機器の高効率化運用、すなわち冷水を生成する冷凍機の入口と出口の温度差を大きく取れることが見込まれる。しかも標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器とを別のラック列に搭載し、これらの排気を分離して、標準機器列ＳＬ１、２に搭載されている標準情報通信機器の冷却に使用された後の高温の排気を、高温耐用情報通信機器の冷却に使用しているので、標準情報通信機器使用後の排気の有効利用が図られている。しかもそのようにして高温耐用情報通信機器を冷却した後の排気は、たとえば３５℃〜５０℃の高温になっているので、廃熱の利用価値が高まっている。

【0036】

このような高温の空気は、たとえばサーバ室の空調機の熱源の運転効率向上に使用できる。例えば、ボイラーや工場廃熱等で作った蒸気で吸収冷凍機を稼働させて冷房するデータセンターであれば、高温空気の熱で当該ボイラーの補給水を予熱して蒸気製造の補助とすることで、結果として冷却の補助にすることができる。もちろん、前記した通信情報機器の冷却以外の、他の異なった用途として、たとえば他の場所、室での空調の熱源に使用、すなわち温水製造やその補助としたり、暖房に用いたり、データセンター以外の空調用の熱源の高効率化のために使用することも可能である。

【0037】

図２に示した例では、スーパーホットアイルＳＨからの高温の還気ＲＡ１の排熱を利用すべく、還気ＲＡ１の空調機２、３への導入ルートの途中に、廃熱利用のための機器、たとえば熱交換器５１、５２を設けたものである。熱交換器５１、５２には例えば別系統の温熱需要機器との間を流通する熱媒が導かれる。これによって上記したように、廃熱の有効利用が図れるとともに、空調機２、３に導入される還気ＲＡ１の温度を降温させることができ、これによって空調機２、３の負荷を軽減させることが可能である。また熱交換器５１、５２によって、還気ＲＡ１の温度が、ホットアイルＨなみの温度、例えば３０℃程度にまで降温すれば、空調機２、３に導入することなく、一部または全部をホットアイルＨに戻すようにしてもよい。なお、熱交換器５１、５２は廃熱を生成する装置ではなく、冷却塔が配管を介して接続されていてもよい。

【0038】

ところで、既述したように情報通信機器はその内部に冷却用にサーバーファンを有し、通常、情報通信機器の稼働による発熱量に応じてファンの回転数が制御されるように構成されている。したがって情報通信機器の稼働状況によってラック列毎の風量が変動する。例えば、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２が搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２が搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量よりも大きい場合、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２に過大な風量が供給されることによって、サーバーファンの背圧が高くなってサーバーファンが故障する問題が生じる。

【0039】

また逆に、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２が搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２が搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量よりも小さい場合、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２に対する風量が不足して、高温耐用情報通信機器の過熱による故障や自己保護のためのシャットダウンや、高温耐用情報通信機器内でも熱い排気の逆流が生じて高温耐用情報通信機器自体が熱暴走するなど、問題が生じる。

【0040】

この点、実施の形態にかかる空調システム１では、バイパス部３０、３１が設けられているので、コールドアイルＣとホットアイルＨとの間を、気流が標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２を通らずにこれを迂回させて通過させることができる。またバイパス部４０、４１が設けられているので、ホットアイルＨとスーパーホットアイルＳＨとの間を、気流が高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２を通らずに通過することが可能になっている。したがって、前記したような情報通信機器の稼働状況によるラック列毎の風量変動に起因する、サーバーファンの故障や、風量不足が原因の過熱による故障、シャットダウン、熱暴走を防止することができる。

【0041】

なおバイパス部３０、３１、４０、４１には、バイパス風量を調整する機器（流量調整機構）として、たとえばダンパやＭＤ（モータダンパ）、ＶＤ（風量調整ダンパ）、バランスダンパや差圧ダンパを用いることができる。また制御手法については、例えば、コールドアイルＣとホットアイルＨ、スーパーホットアイルＳＨの各空間相互間の差圧に応じてバイパスダンパの開度を調整したり、自動制御を用いない場合では、例えば差圧がかかると差圧方向に応じて開口するチャッキダンパなどを設置することでもバイパス量の調整が可能である。その他、ラックの吸気温度を計測して、一部でも所定温度を超えたら、バイパスダンパを閉鎖して空調機の風量を多くして、ラックに冷風がいきわたるようにすることも提案できる。各ラックで使用される電力を測定しておき、当該電力の大小に応じてバイパスダンパ開度を制御することも可能である。

【0042】

なお標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２が搭載している標準情報通信機器が有するファン全体の風量が、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２が搭載している高温耐用情報通信機器が有するファン全体の風量よりも大きい場合には、ホットアイルＨの空気の一部を直接、空調機２、３に戻すようにしてもよい。

【0043】

バイパス部を設ける位置については特に限定されないが、スーパーホットアイルＳＨの高温空気がコールドアイルＣへ逆流することを防止（軽減）するために、コールドアイルＣ側のバイパス部３０、３１とスーパーホットアイルＳＨ側のバイパス部４０、４１とは、離間して設けることが望ましい。

【0044】

また図１、図２に示した空調システム１では、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２と高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２とは、レイアウト的にはカスケードに配置されておらず、同列に配置されているので、既存のサーバールーム等において、一部の標準情報通信機器搭載のラック列を高温耐用情報通信機器搭載のラック列と交換する場合、高温耐用情報通信機器の向きを、標準情報通信機器とは逆の向きに搭載して配置するだけでよいので、これら情報通信機器列を共存させる場合、そのレイアウトの変更を最小限に抑えることができる。

【0045】

図３に示した空調システム６１では、室Ｒと別の室ＲＳに、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２を対向配置すると共に、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２と同列に、各々空調機２、３を配置したレイアウトを示している。すなわち、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の排気側空間に形成されるホットアイルＨを、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の吸気側空間と空調機２、３の入口（導入）側空間としている。空調機２、３は背面に還気口、正面に給気口を備えるもので、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２とは反対の送気方向となるよう給気口をコールドアイルＣに向けており、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２からの高温の還気ＲＡ１を、廃熱利用のための熱交換器５１、５２を介して降温させた後、ホットアイルＨに導入するようにしたものである。なお、室Ｒと室ＲＳ間のスペース領域を通路とし、仕切り材５、６をメンテナンス用の出入り口としてもよい。また、室Ｒと室ＲＳは別室とはせずに同室内に設けた領域Ｒ、ＲＳとして、両領域間のスペースを設けずに、断熱材などで断熱性を高めた断熱壁によって隔てるようにしてもよい。

【0046】

かかる空調システム６１によれば、空調機２、３からの給気は、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の吸気側空間に供給され、当該吸気側空間にコールドアイルＣが形成される。そしてコールドアイルＣの空気は、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２のラック１０に搭載されている標準情報通信機器の小型ファンによって吸引され、当該標準情報通信機器の冷却に使用されて昇温した後、排気側にあるホットアイルＨに排気される。そしてホットアイルＨの空気は、ホットアイルＨを吸気側として配置されている高温耐用情報通信機器を搭載したラック２０によって構成される高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の高温耐用情報通信機器の冷却用に使用される。それによってさらに昇温した高温の空気は、スーパーホットアイルＳＨに排気される。スーパーホットアイルＳＨの空気は、還気ＲＡ１として、ホットアイルＨに戻される途中で、熱交換器５１、５２によって降温され、その後にホットアイルＨへと戻される。

【0047】

かかる空調システム６１によれば、空調機械室Ｍを設ける余裕がない場合に有用であり、室Ｒにおけるラック設置可能スペース割合（レンタブル比）を向上でき、データセンター事業者にはメリットとなり得る。高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２とスーパーホットアイルＳＨは、室Ｒとは別の室ＲＳに設定されるので、コールドアイルＣとスーパーホットアイルＳＨとの離隔による温度遮断性が良好である。

【0048】

図４に示した空調システム７１では、室Ｒ内の標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２と同列、かつ空調機械室Ｍ側に、ホットアイルＨを挟んで高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２を対向配置すると共に、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の背面側であって、かつ仕切り材７２、７３、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２のラック１０、空調機械室Ｍによって区画された空間に、スーパーホットアイルＳＨを設定したものである。
なお、スーパーホットアイルＳＨは高温耐用機器背面側に小さく形成しており、ラック２０背面側半分程度の領域の上方空間に高温の排気が流れるように区画しており、図ではこのラック２０の背面側の上方空間の区画領域もスーパーホットアイルＳＨとして表わしている。このようにすることで、コールドアイルＣの面積を広く確保することができる。そしてスーパーホットアイルＳＨからの還気ＲＡ１は、空調機２、３が設置されている空調機械室Ｍに導入するように構成されている。そしてホットアイルＨからの還気ＲＡ２も空調機械室Ｍに導入するように構成されている。なおスーパーホットアイルＳＨのバイパス部４０、４１は必要に応じて高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の一端部に設定してもよい。

【0049】

かかる空調システム７１では、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２と同列の領域に、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２及びスーパーホットアイルＳＨが設定することが可能であり、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２のラック２０の台数が少ない場合に有用である。また図４の空調システム７１のレイアウトでは、空調機械室Ｍ側にスーパーホットアイルＳＨを設けており、スーパーホットアイルＳＨから空調機械室Ｍまでのダクト経路を短くでき低コスト化が図れる特長がある。

【0050】

このレイアウトの変形例としては、例えば図５に示した空調システム８１、図６に示した空調システム９１を提案できる。

【0051】

図５に示した空調システム８１は、図４の空調システム７１における空調機械室Ｍを廃止して、室Ｒ内の一端部、すなわち、標準機器列ＳＬ１、ＳＬ２の同列の各一端部に空調機２、３を配置したものである。そして高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２の背面側（排気側）に形成されるスーパーホットアイルＳＨからの還気ＲＡ１は、ダクト等の流路を介してホットアイルＨ側に導出し、熱交換器５１、５２を経由させることで降温させ、より温度が低下した還気ＲＡ２として、たとえば空調機２、３の還気口付近に導くようにしている。また図６に示した空調システム９１は、図５の空調システム８１にみられたレイアウトを、片側の一列配置としたものである。

【0052】

このような図５に示した空調システム８１、図６に示した空調システム９１によれば、図４に示した空調システム７１と同様、高温耐用機器列ＨＬ１、ＨＬ２のラック２０の台数が少ない場合に有用であり、しかもレンタブル比を高めることができる。このようなレイアウト形態は、例えばコンテナ型のデータセンターへの応用が可能であり、またレイアウトの自由度も高いものである。
なお、前述の図２や図３における熱交換器５１、５２、図５、図６における熱交換器５１、５２は、室内に設置するだけでなく、同室の天井裏や床下、また同室の室外（別室や屋外、屋内を問わない）のいずれに設置してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明は、データセンターなどの電気・通信機器、サーバ等の情報通信機器が、標準情報通信機器と高温耐用情報通信機器の２種類共存する室に有用である。

【符号の説明】

【0054】

１、３１、６１、７１ 空調システム
２、３ 空調機
４、５、６、７、８ 仕切り材
１０、２０ ラック
３０、３１、４０、４１ バイパス部
Ｃ コールドアイル
Ｈ ホットアイル
ＨＬ１、ＨＬ２ 高温耐用機器列
Ｒ、ＲＳ 室
ＲＡ、ＲＡ１、ＲＡ２ 還気
ＳＡ 給気
ＳＨ スーパーホットアイル
ＳＬ１、ＳＬ２ 標準機器列

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】