冷却システムおよび冷却制御プログラム
【課題】サーバが急速に大量の熱を発生させるときであっても、冷却の遅延を防止することによりサーバ温度の上昇を抑止し、ひいてはサーバの動作異常を引き起こすことを防止し、さらにサーバ温度の上昇を抑止できるとしても急速に冷やすことによるエネルギロスを減らす。
【解決手段】温度センサ１５０が、サーバ１１０と、ラック１１１の各部の温度を計測し、温度状態判断手段が、温度センサ１５０が計測した温度からラック１１１の温度状態を判断する。電流センサ１７０が、サーバ１１０の消費電力を計測し、温度予測手段が、温度センサ１５０が計測した温度と、電流センサ１７０が計測した電力とから、電力による温度変化を予想する。そして、ファン類制御手段が、温度状態判断手段と、温度センサ１５０とからの情報に基づいてファン、もしくはルーバを制御する。
【解決手段】温度センサ１５０が、サーバ１１０と、ラック１１１の各部の温度を計測し、温度状態判断手段が、温度センサ１５０が計測した温度からラック１１１の温度状態を判断する。電流センサ１７０が、サーバ１１０の消費電力を計測し、温度予測手段が、温度センサ１５０が計測した温度と、電流センサ１７０が計測した電力とから、電力による温度変化を予想する。そして、ファン類制御手段が、温度状態判断手段と、温度センサ１５０とからの情報に基づいてファン、もしくはルーバを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムおよび冷却制御プログラムに関し、特にサーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを備えた冷却システム、およびファンとルーバを制御する冷却制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からサーバなどを効率に冷却するための冷却システムが存在する。従来の冷却システムは、サーバの温度を監視し、監視した温度が一定以上の温度になったときに、サーバが格納されているラックの前面側床面に設けられたルーバを調整し、風向きを変えることによって効率的に高温のサーバが格納されているラックに冷却された風を送り込むことによって冷やすものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００８−１５１３６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、温度を監視して制御すると、一定以上温度が上昇した後に制御を行い始めることになる。これにより、サーバが急速に大量の熱を発生させるときには冷却が間に合わなくなり、サーバ温度が上昇することによりサーバの動作異常を引き起こすおそれがあるという問題がある。つまり、サーバ動作の信頼性を害するおそれがあるという問題がある。
【０００５】
または、サーバ温度の上昇を抑止でき、サーバの動作異常を引き起こさないとしても、急速に冷却するために冷却システムを急稼働させたためにエネルギロスが生じ、運用コスト、および環境負荷が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、サーバが急速に大量の熱を発生させるときであっても、冷却の遅延を防止することによりサーバ温度の上昇を抑止し、ひいてはサーバの動作異常を引き起こすことを防止し、さらにサーバ温度の上昇を抑止できるとしても急速に冷やすことによるエネルギロスを減らすことができる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では上記問題を解決するために、サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを備えた冷却システムにおいて、前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段と、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段と、前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段と、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段と、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段とを備えることを特徴とする冷却システムが提供される。
【０００８】
これにより、温度計測手段が、サーバと、ラックの各部の温度を計測し、温度状態判断手段が、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する。電力計測手段が、前記サーバの消費電力を計測し、温度予測手段が、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する。そして、ファン類制御手段が、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御する。
【０００９】
また、本発明では、サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを制御する冷却制御プログラムにおいて、コンピュータを、前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段、前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段、として機能させることを特徴とする冷却制御プログラムが提供される。
【００１０】
これにより、温度計測手段が、サーバと、ラックの各部の温度を計測し、温度状態判断手段が、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する。電力計測手段が、前記サーバの消費電力を計測し、温度予測手段が、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する。そして、ファン類制御手段が、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷却システムおよび冷却制御プログラムによれば、温度予測手段が、温度計測手段が計測した温度と、電力計測手段が計測した電力とから、電力による温度変化を予想するので、消費電力による温度変化が予測され、高温になる前に冷却動作を早めに行うことが出来、サーバが急速に大量の熱を発生させるときであっても、冷却の遅延を防止することによりサーバ温度の上昇を抑止し、ひいてはサーバの動作異常を引き起こすことを防止し、さらにサーバ温度の上昇を抑止できるとしても急速に冷やすことによるエネルギロスを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に適用される構成例を示した図である。
【図２】本実施の形態に係るラックと吹き出し口の構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る冷却システムのブロック図である。
【図４】冷却システムによる冷却制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】冷却システムによるＦパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ラックに取り付けられた温度センサの値と状態判断の関係を示す表である。
【図７】ΔＴｈｃとΣΔＴの値、判断される冷却状態、およびルーバ制御の関係を示す表である。
【図８】冷却システムによるＭパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】冷却システムによるＰパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】冷やしすぎの状態からルーバを閉めたときの温度変化を示すグラフである。
【図１１】熱だまりの状態からルーバを開けたときの温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に適用される構成例を示した図である。
【００１５】
図１に示すように、サーバ室１０に本実施の形態の冷却システム１００が適用される構成例を示している。サーバ室１０には、複数のサーバ１１０を上下方向に複数段格納したラック１１１が複数設けられている。ラック１１１の前面側には、フロア１２０の下から空気が吹き出す吹き出し口１３０が設けられている。
【００１６】
ラック１１１の前面と背面はパンチングされた板で構成され、吹き出し口１３０から吹き出された空気がラック１１１の前面側から吸気され、ラック１１１に格納されているサーバ１１０を冷却してラック１１１の背面側から排気される。
【００１７】
サーバ１１０の数が多いなどの理由で発生する熱量が多く、空気を当てるのみでは冷却能力が足りないときには、空調機１４０によって床下の空気を冷やす構成とすることもできる。
【００１８】
図２は、本実施の形態に係るラックと吹き出し口の構成を示す図である。
【００１９】
図２に示すように、ラック１１１には温度センサ１５０が取り付けられている。センサ１５０は、ラック１１１の前面側と背面側の上中下段に各１つ、上面板の前面側と背面側に各１つ、および床下１２１に取り付けられている。
【００２０】
吹き出し口１３０には、電動で動くルーバ１６０が設けられており、ルーバ１６０を構成する羽１６１の角度を調整することにより、床下１２１からファンによって吹き出される空気の流れや風量を調整する。
【００２１】
図３は、本実施の形態に係る冷却システムのブロック図である。
【００２２】
図３に示すように、風向予測制御判定部１８０は、ラック１１１の各所に設けられた温度センサ１５０が計測した温度を取得して、冷却が正常か否かを判断する。
【００２３】
電流センサ（ＣＴ：Current Transformer）１７０は、各サーバ１１０の消費電力を計測する。温度予測学習部１９０は、電流センサ１７０から取得した消費電力に関連づけて、温度センサ１５０が計測した温度を記憶する。そして、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度１とする）と、ルーバ制御状態（開閉）したときから所定時間（たとえば３０分）後に、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度２とする）から算出される温度１と温度２の変化値を温度変化情報として記憶する。
【００２４】
この温度変化情報をラック１１１ごとに更新しておくことにより、より正確にラック１１１に対する温度変化を予測することが可能となる。すなわち、ラック１１１ごとにサーバ室１０内の置かれている位置、ラック１１１に格納されているサーバ１１０の数や用途が異なるために温度変化も大きく異なる。したがって、ラック１１１ごとに温度変化情報を記憶しておくことにより正確に温度変化を予測することが可能となる。
【００２５】
温度平準化部２００は、サーバ室１０に設定された各エリアにおける温度を平準化するための平準化処理を行う。
【００２６】
ルーバ／ファン制御部２１０は、温度平準化部２００から受け取った平準化のための制御情報に基づいて空調機類（空調機、ラックファン、ルーバ、床下ファンなど）２２０の動作を制御する。
【００２７】
以上のような機能を有する冷却システム１００により、以下の処理が行われる。
【００２８】
図４は、冷却システムによる冷却制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図４に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００２９】
〔ステップＳ１１〕冷却システム１００は、所定時間（たとえば３０分）ごとに冷却制御処理を開始し、まず温度分布によるＦパラメータ取得処理を行う。このＦパラメータ取得処理とは、ラック１１１の各部に設置された温度センサ１５０から温度を取得し、サーバ１１０に対する冷却が適切か否かを判定する。Ｆパラメータ取得処理については後述する。
【００３０】
〔ステップＳ１２〕冷却システム１００は、温度指数によるＭパラメータ取得処理を行う。このＭパラメータ取得処理とは、サーバ室１０内をいくつかのエリアに区切ったときに、そのエリアごとの温度が一定の幅に収まっているか否かを判断する。つまり、冷やしすぎの部分があるときには、その部分に対する空気の供給を減らしもしくは止め、供給できる余剰冷却能力を暖かい部分に振り分けることができるようにするための判断である。Ｍパラメータ取得処理については後述する。
【００３１】
〔ステップＳ１３〕冷却システム１００は、Ｐパラメータ取得処理を行う。このＰパラメータ取得処理とは、消費電力によるｎ分後の予測温度が一定以上であれば、現在の温度がまだそれほど高くなくてもその部分の冷却に重きをおくという考えのもとに冷却システムの制御が必要か否かを判断するものである。Ｐパラメータ取得処理については後述する。
【００３２】
〔ステップＳ１４〕上記各パラメータ取得処理によって取得したパラメータに一定の重み係数（α、β、γ）を乗じて、あらかじめ設定された値Ｊより大きいか否かを判断する。大きいと判断した場合は処理をステップＳ１５へ進め、Ｊ以下と判断した場合は処理をステップＳ１６へ進める。
【００３３】
〔ステップＳ１５〕冷却システム１００は、ルーバ１６０を開く制御を行う。
【００３４】
〔ステップＳ１６〕冷却システム１００は、ルーバ１６０を閉める制御を行う。
【００３５】
図５は、冷却システムによるＦパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。以下、図５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００３６】
〔ステップＳ２１〕冷却システム１００は、ラック１１１の各部、および床下１２１に設けられている温度センサ１５０から温度情報を取得する。
【００３７】
〔ステップＳ２２〕ΔＴｈｃが６未満であるか否かを判断する。ΔＴｈｃとは、ラック１１１におけるホットアイル側（ラック１１１の背面側）の上部に設けられた温度センサ１５０が温度から、ラック１１１におけるコールドアイル側（ラック１１１の正面側）の上部に設けられた温度センサ１５０が温度を減算したときの値である。ΔＴｈｃが６未満のときは処理をステップＳ２３へ進め、ΔＴｈｃが６以上のときは処理をステップＳ３２へ進める。
【００３８】
〔ステップＳ２３〕ΣΔＴが４５未満であるか否かを判断する。ΣΔＴとは、コールドアイル側、ホットアイル側の各側面に設けられた計６つの温度センサ１５０、および天板のコールドアイル側、ホットアイル側に設けられた２つの温度センサ１５０の合わせて８つの温度センサ１５０が計測した温度の合計値から床下１２１に設けられた温度センサ１５０が計測した温度の８倍の値を減算した値である。ΣΔＴが４５未満であると判断したときは、処理をステップＳ２４へ進め、ΣΔＴが４５以上であると判断したときは、処理をステップＳ２８へ進める。
【００３９】
〔ステップＳ２４〕ΔＴｈｃの値が小さい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が少なく、かつΣΔＴの値が小さい、つまりホットアイル側もコールドアイル側も床下１２１の温度とそれほど差がない状態のときは冷やしすぎであると判断する。
【００４０】
〔ステップＳ２５〕コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＨより高いか否かを判断する。ＴＨより高いときは処理をステップＳ２６へ進め、ＴＨ以下のときは処理をステップＳ２７へ進める。ＴＨとは温度制御上限温度であって、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＨより高ければ必ず冷やさなければいけないと判断される温度である。
【００４１】
〔ステップＳ２６〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ２４においては冷やしすぎであると判断したが、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＨより高いので安全のためにルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４２】
〔ステップＳ２７〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。冷やしすぎの場合には、これ以上冷やしても運転コストや環境負荷が上がってしまうだけなので原則としてルーバ１６０が閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４３】
〔ステップＳ２８〕ΔＴｈｃの値が小さい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が少ないが、ΣΔＴの値が大きい、つまりホットアイル側もしくはコールドアイル側が床下１２１の温度と差がある状態のときは熱だまりの状態であると判断する。
【００４４】
熱だまりとは、コールドアイル側の空気の吹き出しが弱く、ホットアイル側からコールドアイル側に熱気が回り込んでしまって熱気がたまってしまっている状態、もしくは別のコールドアイル側の空気の吹き出しが強く、コールドアイル上部にホットアイル側の熱気が回り込んでしまって熱気がたまってしまっている状態であることを示している。
【００４５】
〔ステップＳ２９〕コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＬより低いか否かを判断する。ＴＬより低いときは処理をステップＳ３０へ進め、ＴＬ以上のときは処理をステップＳ３１へ進める。ＴＬとは温度制御下限温度であって、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＬより低ければこれ以上冷やす必要がないと判断される温度である。
【００４６】
〔ステップＳ３０〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ２８においては熱だまり状態であると判断したが、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＬより低いのでルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４７】
〔ステップＳ３１〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。熱だまり状態の場合には、コールドアイル上部の熱だまりをホットアイル側に戻すために原則としてルーバ１６０が開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４８】
〔ステップＳ３２〕ΣΔＴが４５より大きいか否かを判断する。ΣΔＴが４５より大きいと判断したときは、処理をステップＳ３３へ進め、ΣΔＴが４５未満であると判断したときは、処理をステップＳ３５へ進める。
【００４９】
〔ステップＳ３３〕ΔＴｈｃの値が大きい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が大きく、かつΣΔＴの値が大きい、つまりホットアイル側もしくはコールドアイル側が床下１２１の温度と差がある状態のときは熱だまり状態であるか、そもそも冷却能力がサーバ１１０が発する熱量に対して不足していると判断する。
【００５０】
〔ステップＳ３４〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。熱だまり状態の場合と同様に冷却能力が不足していると判断した場合にも原則としてルーバ１６０が開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００５１】
〔ステップＳ３５〕ΔＴｈｃの値が大きい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が大きく、かつΣΔＴの値が小さい、つまりホットアイル側もコールドアイル側も床下１２１の温度とそれほど差がない状態のときは理想の冷却状態であると判断する。
【００５２】
〔ステップＳ３６〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。
【００５３】
以上説明したＦパラメータ取得処理において、ΔＴｈｃの値が６未満であるか否か、およびΣΔＴの値が４５未満であるか否かによって判断を行ったが、各値はサーバ室１０や、設置されているサーバ１１０などの特性によって適切な値に設定されるものである。
【００５４】
次に、上述のＦパラメータ取得処理の具体例を詳述する。
【００５５】
図６は、ラックに取り付けられた温度センサの値と状態判断の関係を示す表である。
【００５６】
図６に示すコールド側、ラック天盤、およびホット側とは、それぞれ温度センサ１５０の取り付けられている箇所を示しており、各欄の右側にはさらに詳細な位置が示されている。
【００５７】
その右欄から始まる具体的な数値は、各温度センサ１５０が計測した値から床下１２１に設置されている温度センサ１５０が計測した値を減算した値である。
【００５８】
その各温度センサ１５０の値の下には、計測した温度センサ１５０の値を用いて算出したΔＴｈｃ、およびΣΔＴの値が示されている。
【００５９】
図７は、ΔＴｈｃとΣΔＴの値、判断される冷却状態、およびルーバ制御の関係を示す表である。
【００６０】
図７および図５に示すように、ΔＴｈｃが小さく、ΣΔＴが小さいときは冷やしすぎであると判断され、コールドアイル側上部の温度センサ１５０の値ＴがＴＨ以上であるときはルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。また、ＴがＴＨより小さいときはルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００６１】
ΔＴｈｃが小さく、ΣΔＴが大きいときは熱だまり状態であると判断され、コールドアイル側上部の温度センサ１５０の値ＴがＴＬより大きいときはルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。また、ＴがＴＬ以下のときはルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００６２】
ΔＴｈｃが大きく、ΣΔＴが小さいときは理想の冷却状態であると判断され、コールドアイル側上部の温度センサ１５０の値ＴがＴＨ以上であるときはルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。また、ＴがＴＨより小さいときはルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００６３】
ΔＴｈｃが大きく、ΣΔＴが大きいときは熱だまり状態であるか、冷却能力を超える熱をサーバ１１０が発していると判断され、ルーバ１６０を開いて表の１〜３の状態にならいなければファンを強くするか、空調機１４０の設定温度を下げる制御をするなどする。
【００６４】
図８は、冷却システムによるＭパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００６５】
〔ステップＳ４１〕コールドアイル側上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度をあらかじめ設定された温度制御上限温度ＴＨと温度制御下限温度ＴＬに基づいて温度制御指数Ｔｎに変換する。
【００６６】
たとえば、ＴＨを４０℃、ＴＬを３１℃として１〜１０の温度制御指数Ｔｎを割り振るとき、３１℃以下を１、３２℃を２・・・３９℃を９、４０℃以上を１０と割り振る。
【００６７】
〔ステップＳ４２〕サーバ室１０に設定された各エリアの温度制御指数Ｔｎを平均化する。上述のステップＳ４１とステップＳ４２の作業によって、平均値を出すときに突出した温度部分を平均値の算出から除外することができる。
【００６８】
〔ステップＳ４３〕温度制御指数ＴｎがＴＨかＴＬかそれ以外かを判断する。ＴＨもしくはＴＬ以外の場合には処理をステップＳ４４へ進め、ＴＨのときは処理をステップＳ４５へ進め、ＴＬのときは処理をステップＳ４６へ進める。
【００６９】
〔ステップＳ４４〕温度制御指数Ｔｎが全エリアの温度制御指数Ｔｎの平均値より大きいか否かを判断する。平均値より大きいときは処理をステップＳ４５へ進め、平均値以下のときは処理をステップＳ４６へ進める。
【００７０】
〔ステップＳ４５〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＭパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ４３もしくはステップＳ４４において、当該箇所の温度制御指数Ｔｎが全エリアの平均値より大きい判断されたのでその部分の冷却を強めるためにルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＭパラメータを設定する。
【００７１】
〔ステップＳ４６〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＭパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ４３もしくはステップＳ４４において、当該箇所の温度制御指数Ｔｎが全エリアの平均値以下と判断されたのでその部分の冷却は必要ないためにルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＭパラメータを設定する。
【００７２】
図９は、冷却システムによるＰパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。以下、図９に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００７３】
〔ステップＳ５１〕ｎ分後におけるコールドアイル側上部に設けられた温度センサ１５０が計測すると予測される温度がＴＨより大きいか否かを判断する。ＴＨより大きいと判断したときは処理をステップＳ５２へ進め、ＴＨ以下であると判断したときは処理をステップＳ５３へ進める。
【００７４】
〔ステップＳ５２〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＰパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ５１においてｎ分後には温度制御上限温度ＴＨより高くになると判断されたのでルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＰパラメータを設定する。なお、このｎ分後のｎの値は任意の設定値であり、温度予測については後述する。
【００７５】
〔ステップＳ５３〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＰパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ５１においてｎ分後でも温度制御上限温度ＴＨ以下であると判断されたのでルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＰパラメータを設定する。
【００７６】
図１０は、冷やしすぎの状態からルーバを閉めたときの温度変化を示すグラフである。
【００７７】
図１０においては、ＴＬを２８℃、ＴＨを３１℃に設定されている。また、０，３００，８００，１８００で示した４本の折れ線グラフはそれぞれ、サーバ１１０が消費する電力が０，３００，８００，１８００（Ｗ）のときの温度変化を示しており、ラック１１１に備えられたサーバ１１０が１〜４台稼働しているときを仮想している。
【００７８】
冷却システム１００は、これらの温度変化情報を記憶しており、電流センサ１７０から取得した消費電力、温度変化情報、および温度センサ１５０が計測した現在のサーバ１１０の温度からｎ分後の温度を予測する。
【００７９】
冷却システム１００の温度予測学習部１９０は、電流センサ１７０から取得した消費電力に関連づけて、温度センサ１５０が計測した温度を記憶する。そして、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度１とする）と、ルーバ制御状態（開閉）したときから所定時間（たとえばｎ分）後に、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度２とする）から算出される温度１と温度２の変化値を温度変化情報として記憶しているので、この温度変化情報に基づいてｎ分後の温度を予測する。
【００８０】
これによると０〜８００Ｗの消費電力のときは３１分後においてもＴＨを超えることはなく、１８００Ｗの消費電力のときは２６℃から１０分強でＴＨを超えることがわかる。したがって、０〜８００Ｗの消費電力のときはルーバ１６０を開ける制御は行わず、１８００Ｗの消費電力のときは、設定されたｎが１０以上のときはルーバ１６０を開ける制御を行う。サーバ１１０が急速に大量の熱を発生させるときには冷却が間に合わなくなり、サーバ１１０の温度が上昇することによりサーバ１１０の動作異常を引き起こすおそれがあるためである。
【００８１】
図１１は、熱だまりの状態からルーバを開けたときの温度変化を示すグラフである。
【００８２】
図１１においてもＴＬを２８℃、ＴＨを３１℃に設定されており、０，３００，８００，１８００で示した４本の折れ線グラフはそれぞれ、サーバ１１０が消費する電力が０，３００，８００，１８００（Ｗ）のときの温度変化を示している。
【００８３】
これによると０〜−８００Ｗの消費電力のときは５８分後においてもＴＬを下回ることはなく、−１８００Ｗの消費電力のときは３４℃以上の状態から２０分強でＴＬを下回ることがわかる。したがって、０〜−８００Ｗの消費電力のときはルーバ１６０を閉める制御は行わず、−１８００Ｗの消費電力のときは、設定されたｎが２０以上のときはルーバ１６０を閉める制御を行う。−１８００Ｗの消費電力のときは、冷やしすぎになる可能性があり、運用コストおよび環境負荷が大きくなることを防ぐためである。
【００８４】
上述の図１０，１１における温度予測は、温度変化情報による場合以外にも、たとえば会社のネットワークを管理するサーバの場合には、始業時前後にサーバ稼働のピークを迎えるなどの熱量が時間によってある程度予測できることがある。このようなときには、温度変化情報以外に時間による温度変化の予測情報を備えておき、この予測情報に基づいてルーバ１６０の開閉制御判断をしてもよい。
【００８５】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、冷却システムが有すべき機能の処理内容を記述した冷却制御プログラムが提供される。その冷却制御プログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述した冷却制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ＨＤＤ、ＦＤ、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録装置には、ＭＯ（Magneto
Optical disk）などがある。
【００８６】
冷却制御プログラムを流通させる場合には、たとえば、その冷却制御プログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにその冷却制御プログラムを転送することもできる。
【００８７】
冷却制御プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録された冷却制御プログラムもしくはサーバコンピュータから転送された冷却制御プログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置から冷却制御プログラムを読み取り、冷却制御プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接冷却制御プログラムを読み取り、その冷却制御プログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータから冷却制御プログラムが転送される毎に、逐次、受け取った冷却制御プログラムに従った処理を実行することもできる。
【００８８】
なお、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。
【００８９】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００９０】
１０ サーバ室
１００ 冷却システム
１１０ サーバ
１１１ ラック
１２０ フロア
１２１ 床下
１３０ 吹き出し口
１４０ 空調機
１５０ 温度センサ
１６０ ルーバ
１６１ 羽
１７０ 電流センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムおよび冷却制御プログラムに関し、特にサーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを備えた冷却システム、およびファンとルーバを制御する冷却制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からサーバなどを効率に冷却するための冷却システムが存在する。従来の冷却システムは、サーバの温度を監視し、監視した温度が一定以上の温度になったときに、サーバが格納されているラックの前面側床面に設けられたルーバを調整し、風向きを変えることによって効率的に高温のサーバが格納されているラックに冷却された風を送り込むことによって冷やすものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００８−１５１３６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、温度を監視して制御すると、一定以上温度が上昇した後に制御を行い始めることになる。これにより、サーバが急速に大量の熱を発生させるときには冷却が間に合わなくなり、サーバ温度が上昇することによりサーバの動作異常を引き起こすおそれがあるという問題がある。つまり、サーバ動作の信頼性を害するおそれがあるという問題がある。
【０００５】
または、サーバ温度の上昇を抑止でき、サーバの動作異常を引き起こさないとしても、急速に冷却するために冷却システムを急稼働させたためにエネルギロスが生じ、運用コスト、および環境負荷が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、サーバが急速に大量の熱を発生させるときであっても、冷却の遅延を防止することによりサーバ温度の上昇を抑止し、ひいてはサーバの動作異常を引き起こすことを防止し、さらにサーバ温度の上昇を抑止できるとしても急速に冷やすことによるエネルギロスを減らすことができる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では上記問題を解決するために、サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを備えた冷却システムにおいて、前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段と、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段と、前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段と、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段と、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段とを備えることを特徴とする冷却システムが提供される。
【０００８】
これにより、温度計測手段が、サーバと、ラックの各部の温度を計測し、温度状態判断手段が、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する。電力計測手段が、前記サーバの消費電力を計測し、温度予測手段が、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する。そして、ファン類制御手段が、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御する。
【０００９】
また、本発明では、サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを制御する冷却制御プログラムにおいて、コンピュータを、前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段、前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段、として機能させることを特徴とする冷却制御プログラムが提供される。
【００１０】
これにより、温度計測手段が、サーバと、ラックの各部の温度を計測し、温度状態判断手段が、前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する。電力計測手段が、前記サーバの消費電力を計測し、温度予測手段が、前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する。そして、ファン類制御手段が、前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷却システムおよび冷却制御プログラムによれば、温度予測手段が、温度計測手段が計測した温度と、電力計測手段が計測した電力とから、電力による温度変化を予想するので、消費電力による温度変化が予測され、高温になる前に冷却動作を早めに行うことが出来、サーバが急速に大量の熱を発生させるときであっても、冷却の遅延を防止することによりサーバ温度の上昇を抑止し、ひいてはサーバの動作異常を引き起こすことを防止し、さらにサーバ温度の上昇を抑止できるとしても急速に冷やすことによるエネルギロスを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に適用される構成例を示した図である。
【図２】本実施の形態に係るラックと吹き出し口の構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る冷却システムのブロック図である。
【図４】冷却システムによる冷却制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】冷却システムによるＦパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ラックに取り付けられた温度センサの値と状態判断の関係を示す表である。
【図７】ΔＴｈｃとΣΔＴの値、判断される冷却状態、およびルーバ制御の関係を示す表である。
【図８】冷却システムによるＭパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】冷却システムによるＰパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】冷やしすぎの状態からルーバを閉めたときの温度変化を示すグラフである。
【図１１】熱だまりの状態からルーバを開けたときの温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に適用される構成例を示した図である。
【００１５】
図１に示すように、サーバ室１０に本実施の形態の冷却システム１００が適用される構成例を示している。サーバ室１０には、複数のサーバ１１０を上下方向に複数段格納したラック１１１が複数設けられている。ラック１１１の前面側には、フロア１２０の下から空気が吹き出す吹き出し口１３０が設けられている。
【００１６】
ラック１１１の前面と背面はパンチングされた板で構成され、吹き出し口１３０から吹き出された空気がラック１１１の前面側から吸気され、ラック１１１に格納されているサーバ１１０を冷却してラック１１１の背面側から排気される。
【００１７】
サーバ１１０の数が多いなどの理由で発生する熱量が多く、空気を当てるのみでは冷却能力が足りないときには、空調機１４０によって床下の空気を冷やす構成とすることもできる。
【００１８】
図２は、本実施の形態に係るラックと吹き出し口の構成を示す図である。
【００１９】
図２に示すように、ラック１１１には温度センサ１５０が取り付けられている。センサ１５０は、ラック１１１の前面側と背面側の上中下段に各１つ、上面板の前面側と背面側に各１つ、および床下１２１に取り付けられている。
【００２０】
吹き出し口１３０には、電動で動くルーバ１６０が設けられており、ルーバ１６０を構成する羽１６１の角度を調整することにより、床下１２１からファンによって吹き出される空気の流れや風量を調整する。
【００２１】
図３は、本実施の形態に係る冷却システムのブロック図である。
【００２２】
図３に示すように、風向予測制御判定部１８０は、ラック１１１の各所に設けられた温度センサ１５０が計測した温度を取得して、冷却が正常か否かを判断する。
【００２３】
電流センサ（ＣＴ：Current Transformer）１７０は、各サーバ１１０の消費電力を計測する。温度予測学習部１９０は、電流センサ１７０から取得した消費電力に関連づけて、温度センサ１５０が計測した温度を記憶する。そして、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度１とする）と、ルーバ制御状態（開閉）したときから所定時間（たとえば３０分）後に、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度２とする）から算出される温度１と温度２の変化値を温度変化情報として記憶する。
【００２４】
この温度変化情報をラック１１１ごとに更新しておくことにより、より正確にラック１１１に対する温度変化を予測することが可能となる。すなわち、ラック１１１ごとにサーバ室１０内の置かれている位置、ラック１１１に格納されているサーバ１１０の数や用途が異なるために温度変化も大きく異なる。したがって、ラック１１１ごとに温度変化情報を記憶しておくことにより正確に温度変化を予測することが可能となる。
【００２５】
温度平準化部２００は、サーバ室１０に設定された各エリアにおける温度を平準化するための平準化処理を行う。
【００２６】
ルーバ／ファン制御部２１０は、温度平準化部２００から受け取った平準化のための制御情報に基づいて空調機類（空調機、ラックファン、ルーバ、床下ファンなど）２２０の動作を制御する。
【００２７】
以上のような機能を有する冷却システム１００により、以下の処理が行われる。
【００２８】
図４は、冷却システムによる冷却制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図４に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００２９】
〔ステップＳ１１〕冷却システム１００は、所定時間（たとえば３０分）ごとに冷却制御処理を開始し、まず温度分布によるＦパラメータ取得処理を行う。このＦパラメータ取得処理とは、ラック１１１の各部に設置された温度センサ１５０から温度を取得し、サーバ１１０に対する冷却が適切か否かを判定する。Ｆパラメータ取得処理については後述する。
【００３０】
〔ステップＳ１２〕冷却システム１００は、温度指数によるＭパラメータ取得処理を行う。このＭパラメータ取得処理とは、サーバ室１０内をいくつかのエリアに区切ったときに、そのエリアごとの温度が一定の幅に収まっているか否かを判断する。つまり、冷やしすぎの部分があるときには、その部分に対する空気の供給を減らしもしくは止め、供給できる余剰冷却能力を暖かい部分に振り分けることができるようにするための判断である。Ｍパラメータ取得処理については後述する。
【００３１】
〔ステップＳ１３〕冷却システム１００は、Ｐパラメータ取得処理を行う。このＰパラメータ取得処理とは、消費電力によるｎ分後の予測温度が一定以上であれば、現在の温度がまだそれほど高くなくてもその部分の冷却に重きをおくという考えのもとに冷却システムの制御が必要か否かを判断するものである。Ｐパラメータ取得処理については後述する。
【００３２】
〔ステップＳ１４〕上記各パラメータ取得処理によって取得したパラメータに一定の重み係数（α、β、γ）を乗じて、あらかじめ設定された値Ｊより大きいか否かを判断する。大きいと判断した場合は処理をステップＳ１５へ進め、Ｊ以下と判断した場合は処理をステップＳ１６へ進める。
【００３３】
〔ステップＳ１５〕冷却システム１００は、ルーバ１６０を開く制御を行う。
【００３４】
〔ステップＳ１６〕冷却システム１００は、ルーバ１６０を閉める制御を行う。
【００３５】
図５は、冷却システムによるＦパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。以下、図５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００３６】
〔ステップＳ２１〕冷却システム１００は、ラック１１１の各部、および床下１２１に設けられている温度センサ１５０から温度情報を取得する。
【００３７】
〔ステップＳ２２〕ΔＴｈｃが６未満であるか否かを判断する。ΔＴｈｃとは、ラック１１１におけるホットアイル側（ラック１１１の背面側）の上部に設けられた温度センサ１５０が温度から、ラック１１１におけるコールドアイル側（ラック１１１の正面側）の上部に設けられた温度センサ１５０が温度を減算したときの値である。ΔＴｈｃが６未満のときは処理をステップＳ２３へ進め、ΔＴｈｃが６以上のときは処理をステップＳ３２へ進める。
【００３８】
〔ステップＳ２３〕ΣΔＴが４５未満であるか否かを判断する。ΣΔＴとは、コールドアイル側、ホットアイル側の各側面に設けられた計６つの温度センサ１５０、および天板のコールドアイル側、ホットアイル側に設けられた２つの温度センサ１５０の合わせて８つの温度センサ１５０が計測した温度の合計値から床下１２１に設けられた温度センサ１５０が計測した温度の８倍の値を減算した値である。ΣΔＴが４５未満であると判断したときは、処理をステップＳ２４へ進め、ΣΔＴが４５以上であると判断したときは、処理をステップＳ２８へ進める。
【００３９】
〔ステップＳ２４〕ΔＴｈｃの値が小さい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が少なく、かつΣΔＴの値が小さい、つまりホットアイル側もコールドアイル側も床下１２１の温度とそれほど差がない状態のときは冷やしすぎであると判断する。
【００４０】
〔ステップＳ２５〕コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＨより高いか否かを判断する。ＴＨより高いときは処理をステップＳ２６へ進め、ＴＨ以下のときは処理をステップＳ２７へ進める。ＴＨとは温度制御上限温度であって、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＨより高ければ必ず冷やさなければいけないと判断される温度である。
【００４１】
〔ステップＳ２６〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ２４においては冷やしすぎであると判断したが、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＨより高いので安全のためにルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４２】
〔ステップＳ２７〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。冷やしすぎの場合には、これ以上冷やしても運転コストや環境負荷が上がってしまうだけなので原則としてルーバ１６０が閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４３】
〔ステップＳ２８〕ΔＴｈｃの値が小さい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が少ないが、ΣΔＴの値が大きい、つまりホットアイル側もしくはコールドアイル側が床下１２１の温度と差がある状態のときは熱だまりの状態であると判断する。
【００４４】
熱だまりとは、コールドアイル側の空気の吹き出しが弱く、ホットアイル側からコールドアイル側に熱気が回り込んでしまって熱気がたまってしまっている状態、もしくは別のコールドアイル側の空気の吹き出しが強く、コールドアイル上部にホットアイル側の熱気が回り込んでしまって熱気がたまってしまっている状態であることを示している。
【００４５】
〔ステップＳ２９〕コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＬより低いか否かを判断する。ＴＬより低いときは処理をステップＳ３０へ進め、ＴＬ以上のときは処理をステップＳ３１へ進める。ＴＬとは温度制御下限温度であって、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＬより低ければこれ以上冷やす必要がないと判断される温度である。
【００４６】
〔ステップＳ３０〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ２８においては熱だまり状態であると判断したが、コールドアイル側の上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度がＴＬより低いのでルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４７】
〔ステップＳ３１〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。熱だまり状態の場合には、コールドアイル上部の熱だまりをホットアイル側に戻すために原則としてルーバ１６０が開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００４８】
〔ステップＳ３２〕ΣΔＴが４５より大きいか否かを判断する。ΣΔＴが４５より大きいと判断したときは、処理をステップＳ３３へ進め、ΣΔＴが４５未満であると判断したときは、処理をステップＳ３５へ進める。
【００４９】
〔ステップＳ３３〕ΔＴｈｃの値が大きい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が大きく、かつΣΔＴの値が大きい、つまりホットアイル側もしくはコールドアイル側が床下１２１の温度と差がある状態のときは熱だまり状態であるか、そもそも冷却能力がサーバ１１０が発する熱量に対して不足していると判断する。
【００５０】
〔ステップＳ３４〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。熱だまり状態の場合と同様に冷却能力が不足していると判断した場合にも原則としてルーバ１６０が開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００５１】
〔ステップＳ３５〕ΔＴｈｃの値が大きい、つまりホットアイル側とコールドアイル側の温度差が大きく、かつΣΔＴの値が小さい、つまりホットアイル側もコールドアイル側も床下１２１の温度とそれほど差がない状態のときは理想の冷却状態であると判断する。
【００５２】
〔ステップＳ３６〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。
【００５３】
以上説明したＦパラメータ取得処理において、ΔＴｈｃの値が６未満であるか否か、およびΣΔＴの値が４５未満であるか否かによって判断を行ったが、各値はサーバ室１０や、設置されているサーバ１１０などの特性によって適切な値に設定されるものである。
【００５４】
次に、上述のＦパラメータ取得処理の具体例を詳述する。
【００５５】
図６は、ラックに取り付けられた温度センサの値と状態判断の関係を示す表である。
【００５６】
図６に示すコールド側、ラック天盤、およびホット側とは、それぞれ温度センサ１５０の取り付けられている箇所を示しており、各欄の右側にはさらに詳細な位置が示されている。
【００５７】
その右欄から始まる具体的な数値は、各温度センサ１５０が計測した値から床下１２１に設置されている温度センサ１５０が計測した値を減算した値である。
【００５８】
その各温度センサ１５０の値の下には、計測した温度センサ１５０の値を用いて算出したΔＴｈｃ、およびΣΔＴの値が示されている。
【００５９】
図７は、ΔＴｈｃとΣΔＴの値、判断される冷却状態、およびルーバ制御の関係を示す表である。
【００６０】
図７および図５に示すように、ΔＴｈｃが小さく、ΣΔＴが小さいときは冷やしすぎであると判断され、コールドアイル側上部の温度センサ１５０の値ＴがＴＨ以上であるときはルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。また、ＴがＴＨより小さいときはルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００６１】
ΔＴｈｃが小さく、ΣΔＴが大きいときは熱だまり状態であると判断され、コールドアイル側上部の温度センサ１５０の値ＴがＴＬより大きいときはルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。また、ＴがＴＬ以下のときはルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００６２】
ΔＴｈｃが大きく、ΣΔＴが小さいときは理想の冷却状態であると判断され、コールドアイル側上部の温度センサ１５０の値ＴがＴＨ以上であるときはルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。また、ＴがＴＨより小さいときはルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＦパラメータを設定する。
【００６３】
ΔＴｈｃが大きく、ΣΔＴが大きいときは熱だまり状態であるか、冷却能力を超える熱をサーバ１１０が発していると判断され、ルーバ１６０を開いて表の１〜３の状態にならいなければファンを強くするか、空調機１４０の設定温度を下げる制御をするなどする。
【００６４】
図８は、冷却システムによるＭパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００６５】
〔ステップＳ４１〕コールドアイル側上部に設けられた温度センサ１５０が計測した温度をあらかじめ設定された温度制御上限温度ＴＨと温度制御下限温度ＴＬに基づいて温度制御指数Ｔｎに変換する。
【００６６】
たとえば、ＴＨを４０℃、ＴＬを３１℃として１〜１０の温度制御指数Ｔｎを割り振るとき、３１℃以下を１、３２℃を２・・・３９℃を９、４０℃以上を１０と割り振る。
【００６７】
〔ステップＳ４２〕サーバ室１０に設定された各エリアの温度制御指数Ｔｎを平均化する。上述のステップＳ４１とステップＳ４２の作業によって、平均値を出すときに突出した温度部分を平均値の算出から除外することができる。
【００６８】
〔ステップＳ４３〕温度制御指数ＴｎがＴＨかＴＬかそれ以外かを判断する。ＴＨもしくはＴＬ以外の場合には処理をステップＳ４４へ進め、ＴＨのときは処理をステップＳ４５へ進め、ＴＬのときは処理をステップＳ４６へ進める。
【００６９】
〔ステップＳ４４〕温度制御指数Ｔｎが全エリアの温度制御指数Ｔｎの平均値より大きいか否かを判断する。平均値より大きいときは処理をステップＳ４５へ進め、平均値以下のときは処理をステップＳ４６へ進める。
【００７０】
〔ステップＳ４５〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＭパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ４３もしくはステップＳ４４において、当該箇所の温度制御指数Ｔｎが全エリアの平均値より大きい判断されたのでその部分の冷却を強めるためにルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＭパラメータを設定する。
【００７１】
〔ステップＳ４６〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＭパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ４３もしくはステップＳ４４において、当該箇所の温度制御指数Ｔｎが全エリアの平均値以下と判断されたのでその部分の冷却は必要ないためにルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＭパラメータを設定する。
【００７２】
図９は、冷却システムによるＰパラメータ取得処理の手順を示すフローチャートである。以下、図９に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００７３】
〔ステップＳ５１〕ｎ分後におけるコールドアイル側上部に設けられた温度センサ１５０が計測すると予測される温度がＴＨより大きいか否かを判断する。ＴＨより大きいと判断したときは処理をステップＳ５２へ進め、ＴＨ以下であると判断したときは処理をステップＳ５３へ進める。
【００７４】
〔ステップＳ５２〕ルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＰパラメータに１を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ５１においてｎ分後には温度制御上限温度ＴＨより高くになると判断されたのでルーバ１６０を開くと判断しやすくなるようにＰパラメータを設定する。なお、このｎ分後のｎの値は任意の設定値であり、温度予測については後述する。
【００７５】
〔ステップＳ５３〕ルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＰパラメータに０を設定する（図４のステップＳ１４参照）。これはステップＳ５１においてｎ分後でも温度制御上限温度ＴＨ以下であると判断されたのでルーバ１６０を閉じると判断しやすくなるようにＰパラメータを設定する。
【００７６】
図１０は、冷やしすぎの状態からルーバを閉めたときの温度変化を示すグラフである。
【００７７】
図１０においては、ＴＬを２８℃、ＴＨを３１℃に設定されている。また、０，３００，８００，１８００で示した４本の折れ線グラフはそれぞれ、サーバ１１０が消費する電力が０，３００，８００，１８００（Ｗ）のときの温度変化を示しており、ラック１１１に備えられたサーバ１１０が１〜４台稼働しているときを仮想している。
【００７８】
冷却システム１００は、これらの温度変化情報を記憶しており、電流センサ１７０から取得した消費電力、温度変化情報、および温度センサ１５０が計測した現在のサーバ１１０の温度からｎ分後の温度を予測する。
【００７９】
冷却システム１００の温度予測学習部１９０は、電流センサ１７０から取得した消費電力に関連づけて、温度センサ１５０が計測した温度を記憶する。そして、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度１とする）と、ルーバ制御状態（開閉）したときから所定時間（たとえばｎ分）後に、温度センサ１５０が計測した温度（たとえば温度２とする）から算出される温度１と温度２の変化値を温度変化情報として記憶しているので、この温度変化情報に基づいてｎ分後の温度を予測する。
【００８０】
これによると０〜８００Ｗの消費電力のときは３１分後においてもＴＨを超えることはなく、１８００Ｗの消費電力のときは２６℃から１０分強でＴＨを超えることがわかる。したがって、０〜８００Ｗの消費電力のときはルーバ１６０を開ける制御は行わず、１８００Ｗの消費電力のときは、設定されたｎが１０以上のときはルーバ１６０を開ける制御を行う。サーバ１１０が急速に大量の熱を発生させるときには冷却が間に合わなくなり、サーバ１１０の温度が上昇することによりサーバ１１０の動作異常を引き起こすおそれがあるためである。
【００８１】
図１１は、熱だまりの状態からルーバを開けたときの温度変化を示すグラフである。
【００８２】
図１１においてもＴＬを２８℃、ＴＨを３１℃に設定されており、０，３００，８００，１８００で示した４本の折れ線グラフはそれぞれ、サーバ１１０が消費する電力が０，３００，８００，１８００（Ｗ）のときの温度変化を示している。
【００８３】
これによると０〜−８００Ｗの消費電力のときは５８分後においてもＴＬを下回ることはなく、−１８００Ｗの消費電力のときは３４℃以上の状態から２０分強でＴＬを下回ることがわかる。したがって、０〜−８００Ｗの消費電力のときはルーバ１６０を閉める制御は行わず、−１８００Ｗの消費電力のときは、設定されたｎが２０以上のときはルーバ１６０を閉める制御を行う。−１８００Ｗの消費電力のときは、冷やしすぎになる可能性があり、運用コストおよび環境負荷が大きくなることを防ぐためである。
【００８４】
上述の図１０，１１における温度予測は、温度変化情報による場合以外にも、たとえば会社のネットワークを管理するサーバの場合には、始業時前後にサーバ稼働のピークを迎えるなどの熱量が時間によってある程度予測できることがある。このようなときには、温度変化情報以外に時間による温度変化の予測情報を備えておき、この予測情報に基づいてルーバ１６０の開閉制御判断をしてもよい。
【００８５】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、冷却システムが有すべき機能の処理内容を記述した冷却制御プログラムが提供される。その冷却制御プログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述した冷却制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ＨＤＤ、ＦＤ、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録装置には、ＭＯ（Magneto
Optical disk）などがある。
【００８６】
冷却制御プログラムを流通させる場合には、たとえば、その冷却制御プログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにその冷却制御プログラムを転送することもできる。
【００８７】
冷却制御プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録された冷却制御プログラムもしくはサーバコンピュータから転送された冷却制御プログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置から冷却制御プログラムを読み取り、冷却制御プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接冷却制御プログラムを読み取り、その冷却制御プログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータから冷却制御プログラムが転送される毎に、逐次、受け取った冷却制御プログラムに従った処理を実行することもできる。
【００８８】
なお、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。
【００８９】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００９０】
１０ サーバ室
１００ 冷却システム
１１０ サーバ
１１１ ラック
１２０ フロア
１２１ 床下
１３０ 吹き出し口
１４０ 空調機
１５０ 温度センサ
１６０ ルーバ
１６１ 羽
１７０ 電流センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを備えた冷却システムにおいて、
前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段と、
前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段と、
前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段と、
前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段と、
前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段と、
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記温度状態判断手段が、
前記ラック前面と背面との温度差と、前記ラックに取り付けられたすべての温度計測手段が計測した温度の総和とから温度状態を判断することを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記温度状態判断手段が、
前記温度差が小さく、前記総和が小さいときは冷やしすぎであると判断し、
前記温度差が小さく、前記総和が大きいときは熱だまり状態であると判断し、
前記温度差が大きく、前記総和が小さいときは理想状態であると判断し、
前記温度差が大きく、前記総和が大きいときは熱だまり状態もしくは冷却能力不足であると判断し、
前記ファン類制御手段が、
前記温度状態判断手段が冷やしすぎと判断したときにルーバを閉じるように制御し、
前記温度状態判断手段が熱だまり状態または冷却能力不足と判断したときにルーバを開けるように制御することを特徴とする請求項２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記温度予測手段が、
あらかじめ記憶されている前記ルーバを開閉したときの温度変化に係る温度変化情報に基づいて温度変化を予測することを特徴とする請求項１ないし３記載の冷却システム。
【請求項５】
前記温度変化情報が、前記ルーバを開閉したときの温度と、前記ルーバを開閉したときから一定時間後の温度との温度変化量であることを特徴とする請求項４記載の冷却システム。
【請求項６】
前記温度予測手段が、
あらかじめ記憶されている予想消費電力量情報に基づいて温度変化を予測することを特徴とする請求項１ないし３記載の冷却システム。
【請求項７】
前記予測消費電力量情報が、前記サーバが消費する電力が前記サーバの稼働量に応じて規則的に上昇もしくは下降する特定の時間およびそのときの電力の変化量の情報であることを特徴とする請求項６記載の冷却システム。
【請求項８】
前記システムには、
前記空気の温度を調整するための空調機を備え、
前記ファン類制御手段は、前記空調機をも制御することがあることを特徴とする請求項１ないし７記載の冷却システム。
【請求項９】
さらに、前記温度計測手段が計測した温度を平準化する平準化手段をも備え、
前記ファン類制御手段は、前記平準化手段からの情報にも基づいて制御することを特徴とする請求項１ないし８記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記平準化手段が、
前記温度計測手段が計測した温度を温度指数に変換し、
前記サーバが設置されている空間を区切った全区画の平均値と比較することにより平準化を行うことを特徴とする請求項９記載の冷却システム。
【請求項１１】
サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを制御する冷却制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段、
前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段、
前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段、
前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段、
前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段、
として機能させることを特徴とする冷却制御プログラム。
【請求項１】
サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを備えた冷却システムにおいて、
前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段と、
前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段と、
前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段と、
前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段と、
前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段と、
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記温度状態判断手段が、
前記ラック前面と背面との温度差と、前記ラックに取り付けられたすべての温度計測手段が計測した温度の総和とから温度状態を判断することを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記温度状態判断手段が、
前記温度差が小さく、前記総和が小さいときは冷やしすぎであると判断し、
前記温度差が小さく、前記総和が大きいときは熱だまり状態であると判断し、
前記温度差が大きく、前記総和が小さいときは理想状態であると判断し、
前記温度差が大きく、前記総和が大きいときは熱だまり状態もしくは冷却能力不足であると判断し、
前記ファン類制御手段が、
前記温度状態判断手段が冷やしすぎと判断したときにルーバを閉じるように制御し、
前記温度状態判断手段が熱だまり状態または冷却能力不足と判断したときにルーバを開けるように制御することを特徴とする請求項２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記温度予測手段が、
あらかじめ記憶されている前記ルーバを開閉したときの温度変化に係る温度変化情報に基づいて温度変化を予測することを特徴とする請求項１ないし３記載の冷却システム。
【請求項５】
前記温度変化情報が、前記ルーバを開閉したときの温度と、前記ルーバを開閉したときから一定時間後の温度との温度変化量であることを特徴とする請求項４記載の冷却システム。
【請求項６】
前記温度予測手段が、
あらかじめ記憶されている予想消費電力量情報に基づいて温度変化を予測することを特徴とする請求項１ないし３記載の冷却システム。
【請求項７】
前記予測消費電力量情報が、前記サーバが消費する電力が前記サーバの稼働量に応じて規則的に上昇もしくは下降する特定の時間およびそのときの電力の変化量の情報であることを特徴とする請求項６記載の冷却システム。
【請求項８】
前記システムには、
前記空気の温度を調整するための空調機を備え、
前記ファン類制御手段は、前記空調機をも制御することがあることを特徴とする請求項１ないし７記載の冷却システム。
【請求項９】
さらに、前記温度計測手段が計測した温度を平準化する平準化手段をも備え、
前記ファン類制御手段は、前記平準化手段からの情報にも基づいて制御することを特徴とする請求項１ないし８記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記平準化手段が、
前記温度計測手段が計測した温度を温度指数に変換し、
前記サーバが設置されている空間を区切った全区画の平均値と比較することにより平準化を行うことを特徴とする請求項９記載の冷却システム。
【請求項１１】
サーバなどを格納するラックの前面に床下からの空気を前記ラックに送り込むためのファンと、前記空気の風向きおよび風量を制御するためのルーバとを制御する冷却制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記サーバと、前記ラックの各部の温度を計測するための温度計測手段、
前記温度計測手段が計測した温度から前記ラックの温度状態を判断する温度状態判断手段、
前記サーバの消費電力を計測する電力計測手段、
前記温度計測手段が計測した温度と、前記電力計測手段が計測した電力とから、前記電力による温度変化を予想する温度予測手段、
前記温度状態判断手段と、前記温度計測手段とからの情報に基づいて前記ファン、もしくは前記ルーバを制御するファン類制御手段、
として機能させることを特徴とする冷却制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−６５４４４（Ｐ２０１１−６５４４４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１５８１２（Ｐ２００９−２１５８１２）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００２１０９６４）中央電子株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００２１０９６４）中央電子株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
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