(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記風量調整機構は、前記上下流通部のうち前記絞り機構よって通路断面積が縮小された部位に対応する箇所の通路断面積を、当該縮小された部位に比べて大きくする部材により構成されている請求項4に記載の冷却システム。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。
【0014】
なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載されたものである。本開示に示された発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。
【0015】
少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「1つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも1つ設けられている。つまり、「1つの」等の断りがない場合には、当該部材は2以上設けられていてもよい。
【0016】
(第1実施形態)
本実施形態は、データセンターに本開示に係る冷却システムを適用したものである。データセンター、つまりサーバ室には、複数の情報通信技術用機器(以下、ICT機器と記す。)が設置されている。ICT機器とは、情報を処理する機器であって、例えばCPUやGPU等の演算装置を有する電子機器である。
【0017】
1.サーバ室構造の概略構成
1台又は複数のICT機器2は、
図1に示されたラック3に搭載された状態でサーバ室SRに設置されている。当該サーバ室SRには、複数のラック3が列状に並んで設置されている。以下、列状に並んだ複数のラック3をラック列Rともいう。
【0018】
各ラック3には、吸気口3A及び排気口3Bが設けられている。同一のラック列Rに配置された各ラック3の吸気口3A及び排気口3Bは、当該ラック3に対して同一側に設けられている。
【0019】
具体的には、
図1の紙面右側のラック列Rにおいては、各吸気口3Aは当該ラック列Rの右側に設けられ、かつ、各排気口3Bは当該ラック列Rの左側に設けられている。
図1の紙面左側のラック列Rにおいては、各吸気口3Aは当該ラック列Rの左側に設けられ、かつ、各排気口3Bは当該ラック列Rの右側に設けられている。
【0020】
つまり、複数のラック列Rが存在する場合には、(a)隣り合う2つのラック列Rのうち一方のラック列Rの吸気口3Aと他方のラック列Rの吸気口3Aとが対向した構成、又は(b)隣り合う2つのラック列Rのうち一方のラック列Rの排気口3Bと他方のラック列Rの排気口3Bとが対向した構成となる。
【0021】
各排気口3Bには、冷却器3Cが設けられている。本実施形態に係る各冷却器3Cは、ラック3内を流通して昇温した空気を冷却する。なお、各冷却器3Cは、排気口3Bを開閉するリアドア(図示せず。)に設けられている。
【0022】
本実施形態では、1つのラック3を一単位として冷却器3Cが設けられている。換言すれば、排気口3B毎、つまりリアドア毎に冷却器3Cが設けられている。各冷却器3Cには、冷却用の冷水が供給されている。このため、各ラック3が載置された床部F(
図2参照)の下には、冷却配管(図示せず。)が設置されている。
【0023】
各排気口3Bから流出した空気は、
図2に示されるように、第1通風路4A及び第2通風路4Bのうち少なくとも一方の通風路を経由して各吸気口3Aに導かれる。第1通風路4Aは、ラック3の上部(以下、天井部という。)を経由して排気口3Bと吸気口3Aとを結ぶ通風路である。
【0024】
第2通風路4Bは、ラック3の下部(以下、床部Fという。)を経由して排気口3Bと吸気口3Aとを結ぶ通風路である。なお、以下の説明における「通風路4」とは、第1通風路4A及び第2通風路4Bを意味する。
【0025】
つまり、各吸気口3Aが面する空間R1(
図1参照)と各排気口3Bが面する空間R2(
図1参照)とは、通風路4を介して連通している。このため、空間R2の列方向一端側及び他端側は、
図1に示されるように、閉塞部材5Bにより閉塞されている。列方向とは、複数のラック3の並び方向と平行な方向をいう。
【0026】
そして、ラック3から排出された空気は、
図2に示されるように、第1通風路4A及び第2通風路4Bを経由してラック3の吸気口3Aに吸引される。
なお、通風路4を流通する空気は、各ICT機器2に搭載された冷却ファン(図示せず。)又は各冷却器3Cに設置された送風機(図示せず。)により流通させられる。本実施形態では、各ICT機器2に搭載された冷却ファンを利用して空気を流通させている。
【0027】
2.撹拌機構
撹拌機構6は、
図2に示されるように、通風路4のうち主流方向が上下方向となる部位に設けられている。主流方向とは、主流の流通方向をいう。主流とは、観測者が気流を巨視的に観測したときの流れをいう。
【0028】
例えば、各ラック3から排出される空気は、概ね各排気口3Bから水平方向に吹き出す。このため、第1通風路4A又は第2通風路4Bに流入する空気の多くは、水平方向から上下方向に流通方向が転向する。当該上下方向に流通する空気が主流である。
【0029】
撹拌機構6とは、複数の排気口3Bのうち少なくとも1つの排気口3Bから流出した空気の一部又は全部に水平方向成分を有する流れを発生させて空気の撹拌を促進する機構である。
【0030】
通風路4のうち主流方向が上下方向となる部位(以下、上下流通部という。)とは、例えば、第1通風路4Aでは、主流が下から上に流れる部位4C、及び主流が上から下に流れる部位4Dが上下流通部に相当する。
【0031】
第2通風路4Bでは、主流が上から下に流れる部位4E、及び主流が下から上に流れる部位4Fが上下流通部に相当する。本実施形態では、複数の上下流通部4C〜4Fのうち排気口3Bに近い上下流通部4C、4Eに撹拌機構6が設けられている。
【0032】
具体的には、第1通風路4Aでは、上下流通部4Cに第1撹拌機構6Aが設けられている。第2通風路4Bでは、上下流通部4Eに第2撹拌機構6Bが設けられている。なお、以下の説明における「撹拌機構6」とは、第1撹拌機構6A及び第2撹拌機構6Bを意味する。
【0033】
<第1撹拌機構>
撹拌機構6は、通路断面積を部分的に縮小させる絞り機構7を有して構成されている。具体的には、第1撹拌機構6Aを構成する絞り機構7Aは、
図3に示されるように、上下流通部4Cのうち列方向の一端側及び他端側を閉塞する閉塞部材8A、8Bにより構成されている。
【0034】
すなわち、上下流通部4Cの通路断面は、列方向略中央部が開口し、列方向の一端側及び他端側が閉塞された構成となっている。つまり、本実施形態では、上下流通部4Cの通路断面積は、列方向中央部部分のみが開口するように縮小した構成となっている。
【0035】
これにより、列方向の一端側及び他端側に位置する排気口3B(ラック3)であって上方側から空間R2に排出された空気は、
図4に示されるように、攪拌機構6Aによって、上下流通部4Cの列方向略中央部に集合しながら第1通風路4A内を流通して吸気口3A側の空間R1に流れ込む。なお、
図4に記載された矢印は、気流を示す。
【0036】
したがって、列方向の一端側に位置する排気口3Bであって上方側から空間R2に排出された空気には、列方向の一端側から列方向中央部に向かう水平方向成分が発生する。列方向の他端側に位置する排気口3Bから空間R2に排出された空気には、列方向の他端側から列方向中央部に向かう水平方向成分が発生する。
【0037】
なお、本実施形態では、9つのラック3を一単位とした列方向において、当該列方向が、一端側、中央部及び他端側の3つに区分けされていた(
図3参照)。しかし、本開示に係る列方向は、9つのラック3を一単位とした列方向に限定されない。
【0038】
<第2撹拌機構>
床部Fは、
図2に示されるように、多数個の貫通穴9Aを有する床材9により構成されている。第2撹拌機構6Bを構成する絞り機構7Bは、上記床材9により構成されている。絞り機構7Bの絞り程度は、開口率によって調整されている。
【0039】
開口率は、貫通穴9Aの大きさ又は密度等によって決まる。開口率が小さい場合には、絞り程度が大きくなる。開口率が大きい場合には、絞り程度が小さくなる。
そして、床材9のうち上下流通部4Eを構成する部位においては、列方向略中央部の開口率が列方向の一端側及び他端側の開口率より大きな開口率になっている(
図5参照)。これにより、第2撹拌機構6Bにおいても、第1撹拌機構6Aと同様に、水平方向成分を有する気流が発生する。
【0040】
具体的には、列方向の一端側に位置する排気口3Bであって下方側から空間R2に排出された空気には、列方向の一端側から列方向中央部に向かう水平方向成分が発生する。列方向の他端側に位置する排気口3Bから空間R2に排出された空気には、列方向の他端側から列方向中央部に向かう水平方向成分が発生する。
【0041】
なお、開口率は、必要冷却能力及び必要風量等に基づいて適宜決定される。したがって、
図5に示された開口率を示す数字は一例であって、本開示に係る開口率は、
図5に示された数字に限定されるものではない。
【0042】
3.風量調整機構
<風量調整機構の構成>
風量調整機構10は、
図2に示されるように、通風路4のうち絞り機構7より下流側であって主流方向が上下方向となる部位(本実施形態では、上下流通部4F)に設けられている。
【0043】
当該風量調整機構10は、通風路4の入口側に設けられた絞り機構7により発生した空気流れの偏りを矯正して、通風路4からラック3に供給される空気の風量又は風速の均一化を促す機構である。
【0044】
具体的には、風量調整機構10は、上下流通部4Fのうち絞り機構7Bよって通路断面積が縮小された部位に対応する箇所の通路断面積が、当該縮小された部位に比べて大きくなるように構成されている。
【0045】
つまり、床材9は、
図5に示されるように、上下流通部4Fのうち「開口率が小さい部位A」に対応する箇所Cの開口率が、当該「開口率が小さい部位A」に比べて大きくなるように構成されている。
【0046】
さらに、床材9は、上下流通部4Fのうち「開口率が大きい部位B」に対応する箇所Dの開口率が、当該「開口率が大きい部位B」に比べて小さくなるように構成されている。なお、本明細書に係る「開口率」には、開口率=0、つまり閉塞された状態も含む意味である。
【0047】
<通路断面積が縮小された部位に対応する箇所とは>
「通路断面積が縮小された部位に対応する箇所」、つまり「開口率が小さい部位に対応する箇所」とは、例えば、ラック列Rを挟んで「通路断面積が縮小された部位」と略対称の部位に位置する箇所である。
【0048】
具体的には、例えば、
図5において、上下流通部4Eのうち部位Aは、部位Bに比べて開口率が小さく、通路断面積が絞られた部位に相当する。上下流通部4Fのうち部位Cは、ラック列Rを挟んで部位Aと略対称の位置にある。つまり、部位Cは、「通路断面積が縮小された部位に対応する箇所」に相当する。
【0049】
なお、上下流通部4Eのうち部位Bは、部位Aに比べて開口率が大きく、通路断面積が大きい部位に相当する。ラック列Rを挟んで部位Bと略対称の位置にある部位Dは、当該通路断面積が大きい部位Bに比べて開口率が小さくなるように構成されている。
【0050】
「略対称の位置」とは、風量調整機構10の機能、つまり「通風路4からラック3に供給される空気の風量又は風速の均一化を促す機能」を発揮可能な程度の対称性を有する位置である。
【0051】
つまり、通路断面積が絞られた部位と略対称の位置にある箇所の通路断面積が、当該絞られた部位より拡大されることにより、風量又は風速が均一化され得る。同様に、通路断面積が大きい部位と略対称の位置にある箇所の通路断面積が、当該大きい部位より絞られることにより、風量又は風速が均一化され得る。
【0052】
4.第2通風路の吹出口
本実施形態では、
図5に示されるように、上下流通部4Fには、部位C、Dに加えて他の吹出口11が少なくとも1つ(本実施形態では、複数)設けられている。当該吹出口11は、風量調整機構10よりラック列Rから離間した位置に設けられている。
【0053】
5.本実施形態に係る冷却システムの特徴
各排気口3Bから流出した空気の一部に水平方向成分を有する流れを発生させて空気の撹拌を促進する撹拌機構6を備える。
【0054】
これにより、上下流通部4C、4E及び上下流通部4C、4E近傍において、水平方向成分を有する流れと上下方向に流通する主流とが衝突するので、複数の排気口3Bから排出された空気の混合が促進される。
【0055】
このため、故障が発生していない冷却器(正常器)を通過した空気と故障した冷却器3C(故障器)を通過した空気とは、混合した状態で空間R1に流入する。つまり、故障器を通過した空気の温度は、正常器を通過した空気と混合することにより低下する。
【0056】
したがって、故障器が装着されたラック3の吸気口3Aに、冷却されていない空気が多く吸引されてしまうことが抑制される。延いては、本実施系に係る冷却システムは、故障器が発生した場合であっても、情報通信技術用機器を冷却することができ得る。
【0057】
撹拌機構6は、上下流通部4C、4Eの通路断面を部分的に縮小させる絞り機構7を有して構成されている。これにより、撹拌用ファン等を設ける構成に比べて、撹拌機構6の構成が簡素になり得る。延いては、冷却システムの施工費用の増大が抑制され得る。
【0058】
絞り機構7により発生した空気流れの偏りを矯正する機能を発揮可能な風量調整機構10を備える。これにより、通風路4からラック3、つまり各吸気口3Aに供給される空気の風量又は風速の均一化が促され得る。
【0059】
(第2実施形態)
本実施形態に係る絞り機構7は、例えば、
図6に示されるように、上下流通部4Cのうち列方向の中央部を閉塞する閉塞部材8Cにより構成されている。このため、上下流通部4Cのうち列方向の一端側及び他端側は、開放されている。
【0060】
上下流通部4E、4Fの構成(図示せず。)は、列方向中央部の開口率が列方向一端側及び他端側の開口率に比べて小さくなるように構成されている。各吹出口11の構成は、第1実施形態と同じである。
【0061】
なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。
(その他の実施形態)
上述の実施形態に係る冷却器3Cは、排気口3B(リアドア)に設けられていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る冷却器3Cは、例えば、吸気口3Aに設けられていてもよい。
【0062】
上述の実施形態に係る冷却器3Cは、冷水により冷凍能力を発揮するものであった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る冷却器3Cは、例えば、蒸発器に構成されたものであってもよい。
【0063】
上述の実施形態に係る絞り機構7Aは、閉塞部材8A、8B、8Cにて構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る絞り機構7Aは、例えば、絞り機構7Bと同様に、多数個の貫通穴9Aを有する天材により構成されていてもよい。
【0064】
上述の実施形態に係る通風路4は、第1通風路4A及び第2通風路4Bを有していた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る通風路4は、例えば、第1通風路4A及び第2通風路4Bのうちいずれか一方の通風路のみで構成されていてもよい。
【0065】
上述の実施形態では、9つのラック3を一単位とした列方向において、当該列方向が、一端側、中央部及び他端側の3つに区分けされていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。
【0066】
すなわち、当該発明は、例えば、1列のラック列Rに9つのラック3が配置されている場合において、3つのラック3を一単位とした列方向において、当該列方向が、一端側、中央部及び他端側の3つに区分けされた構成であってもよい。
【0067】
因みに、当該構成が適用された第1実施形態では、上下流通部4Cの列方向において、閉塞部材にて閉塞されていない部位が3箇所発生する。当該構成が適用された第2実施形態では、上下流通部4Cの列方向において、閉塞部材にて閉塞された部位が3箇所発生する。
【0068】
上述の実施形態では、排気口3B毎、つまりリアドア毎に冷却器3Cが設けられていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。当該発明は、例えば、リアドアが廃止され、かつ、複数の排気口3Bに跨るように配置された冷却器3Cを備える構成であってもよい。
【0069】
上述の実施形態では風量調整機構10を備えていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、風量調整機構10が廃止された構成であってもよい。
【0070】
上述の実施形態では、閉塞部材等にて閉塞されていない部位及び貫通穴9Aは、単純な開放部位であった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、空気の流通方向を規制する鎧窓のルーバ、又は空気の流通を阻害する抵抗部材が当該開放部位又はその他部位に設けられた構成であってもよい。
【0071】
上述の実施形態に係る絞り機構7は、撹拌機構6を構成するものであった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る絞り機構7は、例えば、気流の流速を調整する機能又は上記抵抗部材としての機能のみを有するものであってもよい。
【0072】
上述の実施形態に係る撹拌機構6は、絞り機構7により構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る撹拌機構6は、例えば、邪魔板、ディフューザ又はファン等にて構成されていてもよい。
【0073】
上述の実施形態に係る冷却システムは、複数のラック列Rが存在するサーバ室SRに適用されたものであった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る冷却システムは、1つのラック列Rが存在するサーバ室SRにも適用可能である。
【0074】
上述の実施形態に係る閉塞部材8A〜8Cの位置、及び開口率の大小関係は、絞り機構7及び撹拌機構6の一例である。つまり、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。
【0075】
さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも2つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態に示された発明の構成要件のうちいずれかが廃止された構成でもよい。
【解決手段】サーバ室において、各排気口3Bから流出した空気の一部に水平方向成分を有する流れを発生させて空気の撹拌を促進する撹拌機構6を備える。このため、故障が発生していない冷却器3Cを通過した空気と故障した冷却器(以下、故障器)を通過した空気とは、混合した状態で各吸気口3A側の空間に流入する。したがって、故障器が装着されたラック3及びその周辺ラックの吸気口に、冷却されていない空気の多くが吸引されてしまうことが抑制される。延いては、冷却システムは、故障器が発生した場合であっても、情報通信技術用機器を冷却することでき得る。