情報処理機器室の空調システム
【課題】情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給可能な情報処理機器室の空調システムを提供することを課題とする。
【解決手段】情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、前記情報処理機器室内において前記ラックへ向けて開口する、前記情報処理機器を冷却するための冷気を前記情報処理機器室内へ吹き出す空気吹出口と、前記冷気を前記ラック内に吸引するために前記ラックに設けられている吸気面の縁のうち前記空気吹出口から吹き出た前記冷気が通過する部位の少なくとも一部分から、周面が吸気面の延長方向であって前記空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させた縮流軽減装置と、を備える。
【解決手段】情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、前記情報処理機器室内において前記ラックへ向けて開口する、前記情報処理機器を冷却するための冷気を前記情報処理機器室内へ吹き出す空気吹出口と、前記冷気を前記ラック内に吸引するために前記ラックに設けられている吸気面の縁のうち前記空気吹出口から吹き出た前記冷気が通過する部位の少なくとも一部分から、周面が吸気面の延長方向であって前記空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させた縮流軽減装置と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理機器室の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理技術の発展に伴い、情報処理機器の発熱量は増大の一途を辿っている。これに伴い、情報処理機器を冷却する情報処理機器室の空調システムの処理量も増大しており、情報処理機器を効率的に冷却できる空調技術の開発が行われている。
【０００３】
ところで、情報処理機器室には、情報処理機器を収容したラックが整列しているため、空調の吹出口から流れる気流がラックやラックの端部で剥離し、縮流を発生させる場合がある。例えば、特許文献１には、機器の端部に生ずる気流の剥離を防止する技術が開示されている。また、特許文献２には、気流の剥離を抑制して騒音の低減を図った空気調和機が開示されている。また、特許文献３には、吹出風の吹き出しの広がり角度を調整可能な車両用空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２５８７号公報
【特許文献２】特開２００７−５７１８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３１６５３３号公報
【特許文献４】特許第３８３５６１５号公報
【特許文献５】特許第３６８２１５４号公報
【特許文献６】実公昭５５−１４９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
データセンタ等の大規模な情報処理設備においては、情報処理機器を収容したラックが室内に多数並べられている。各情報処理機器へ冷気を過不足なく行き渡らせるためには、ラック列の吸気面に冷気が適正に供給される必要がある。ここで、情報処理機器は、所定の上限温度を超えると停止や破損に至ることがある。よって、情報処理機器を管理する管理者は、情報処理機器が必要とする風量よりも若干多い風量で空調システムを運転することが多い。この場合、空調システムの風量は、情報処理機器が必要とする風量を十分に満足するものの、情報処理機器を収容する各ラックへの給気風量のばらつきや情報処理機器の負荷密度の違いなどに起因し、情報処理機器の排気が吸気側へ回り込むなどしてラックが局所的に高温になり、ホットスポットが発生する場合がある。
【０００６】
ラックの吸気面に生ずるホットスポットを以下に例示する。例えば、図１８に示すように、壁に設けた空気吹出口から冷気が吹き出す場合、空気吹出口に近いラック端部では、冷気が流路の狭い部分（ラックとラックの間）に流入する際の縮流によってホットスポットが形成される場合がある。すなわち、縮流が発生してコールドアイルに流入する冷気の風速が速くなり、この動圧上昇に伴い空気吹出口に近いラック列端部側の吸気面付近の静圧が下がることで、ラック内の空気がコールドアイル側に誘引されて、ホットアイル側の高温空気がコールドアイル側へ回り込みやすくなり、ホットスポットが形成される。また、例えば、図１９に示すように、壁に設けた空気吹出口から吹き出た冷気が斜めに流入する場合、空気吹出口に近いラック端部で偏流による渦が生じ、ホットスポットが形成される場合がある。すなわち、偏流が発生して、空気吹出口に近いラック列端部の吸気面付近の静圧が下がることで、ラック内の空気が誘引されてホットアイルの熱気がラック内を逆
流しやすくなり、ラックの一部にホットスポットが形成される。このような現象は、例えば、冗長性が求められるサーバールームなどにおいて特に著しく、空調機器の運転台数の変更に伴って風量バランスが崩れると、空気吹出口から吹き出る冷気の風速や風向が変化してホットスポットが形成されることが多い。
【０００７】
そこで、本願は、情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給可能な情報処理機器室の空調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、周面が吸気面の延長方向へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させることにした。
【０００９】
詳細には、本発明は、情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、前記情報処理機器室内において前記ラックへ向けて開口する、前記情報処理機器を冷却するための冷気を前記情報処理機器室内へ吹き出す空気吹出口と、前記冷気を前記ラック内に吸引するために前記ラックに設けられている吸気面の縁のうち前記空気吹出口から吹き出た前記冷気が通過する部位の少なくとも一部分から、周面が吸気面の延長方向であって前記空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させた縮流軽減装置と、を備える。
【００１０】
上記情報処理機器室の空調システムは、縮流軽減装置の周面が吸気面の延長方向であって空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材をラックから突出させているため、空気吹出口から吹き出て縮流軽減装置を通過する冷気の流路が、縮流軽減装置に備わっている半円柱状の部材の周面によって徐々に変更されることになり、ラックの吸気面へ流れ込む冷気の急激な流路の変化が緩和され、ラックの吸気面で生ずる縮流の発生が防止される。この結果、情報処理機器を収容したラックの吸気面へ冷気を適正に供給することが可能となる。
【００１１】
なお、前記縮流軽減装置は、前記半円柱状の部材と前記ラックとの間に角柱状の部材を挟むようにして前記半円柱状の部材を前記ラックから突出させたものであってもよい。半円柱状の部材が角柱状の部材を挟んでラックから突出するように設けられていれば、空気吹出口から吹き出た冷気の縮流が半円柱状の部材によって軽減されながら角柱状の部材の横を通過し、その後にラックの吸気面へ流れるため、縮流軽減装置における流れの変化がより安定した状態で冷気がラックの吸気面へ流入することになり、角柱状の部材を設けない場合に比べてより適正に冷気を供給することが可能になる。
【００１２】
また、前記情報処理機器室の空調システムは、前記空気吹出口から吹き出た冷気の気流が前記ラックの吸気面に沿うように、前記空気吹出口から前記ラックへ流れる前記冷気を整流する整流装置を更に備えるものであってもよい。この整流装置は、空気吹出口から吹き出た冷気がラックの吸気面に沿って流れるように、冷気の進路を整えるものである。よって、空気吹出口が如何なる箇所に設けられていても、空気吹出口側のラック間の入口で冷気を均してガイドしラックの吸気面に沿って流れることになり、偏流に起因するホットスポットの出現が防止される。この結果、整流装置による冷気の整流方向と縮流軽減装置に備わっている半円柱状の部材の周面の膨らみ方向とが有機的に作用することで、整流装置の整流機能と縮流軽減装置の縮流軽減機能とが相乗的に効果を発揮する。この結果、情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図２】空気吹出口付近の上面図である。
【図３】空気吹出口から吹き出た冷気の流れを示した図である。
【図４】縮流軽減装置の適用効果を示した図である。
【図５】第二の実施形態に係る情報処理機器室の空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図６】空気吹出口付近の上面図である。
【図７】空気吹出口から吹き出た冷気の流れを示した図である。
【図８】第三の実施形態に係る情報処理機器室の空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図９】空気吹出口付近の上面図である。
【図１０】空気吹出口から吹き出た冷気の流れを示した図である。
【図１１】整流装置の適用効果を示した図である。
【図１２】解析モデルを示した図である。
【図１３】縮流を軽減する装置の態様を示した図である。
【図１４】実施例および比較例１，２のそれぞれのラック吸込み最大温度の解析結果を示すグラフである。
【図１５】第一変形例に係る空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図１６】第二変形例に係る空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図１７】第三変形例に係る空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図１８】ラックの吸気面に生ずるホットスポットの第一例を示した図である。
【図１９】ラックの吸気面に生ずるホットスポットの第二例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の一態様を例示するものであり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１６】
図１は、第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１を設けたデータセンタ２の構成図である。データセンタ２には、図１に示すように、各種の演算処理やデータベースの管理を行なうサーバや通信機等の情報処理機器が収容されたラック３が列をなしてサーバールーム４に多数列並んでいる。また、サーバールーム４の側壁には、各ラック３へ冷気を供給する空気吹出口５（図１では、ＨＳ型（縦羽根型吹出口・シャッター付）のグリルを例示している）が設けられている。空気吹出口５から吹き出る冷気は、サーバールーム４の室外に設けられた図示しない空調機器によって生成される。
【００１７】
なお、各ラック３へ供給する冷気は、サーバールーム４の壁に設けた空気吹出口５から吹き出したものに限定されるものではない。例えば、クーリングコイルや電動ファンを内蔵した空調ユニットをサーバールーム４内に設置し、この空調ユニットの空気吹出口から冷気を直接吹き出すようにしてもよい。この場合、空調ユニットは側壁に沿って室内側に、または側壁に設けた開口に埋め込まれるように設置される。また、空気吹出口５は、壁に配置される態様に限定されるものでなく、例えば、天井や床に配置されていてもよい。
【００１８】
各ラック３には、情報処理機器を冷却する冷却ファンが内部あるいは外部に設けられており、ラックの正面あるいは背面の何れかが吸気面となり、他方が排気面となるように構成されている。なお、ラックの上面が排気面となっていてもよい。各ラック３の冷却ファンは、ラック３内に収容されている情報処理機器の負荷状態や吸込み温度に応じて時々刻々と変化するように回転数が制御されるものであってもよいし、一定の回転数で動くものであってもよい。なお、情報処理機器が据え付けられていない等の理由により、ラック３
内や隣接するラック３間に隙間があるような場合は、暖気の回り込みを防ぐようなパネル等で隙間を防ぐことが好ましい。
【００１９】
データセンタ２は、各ラック３へ冷気が効率的に供給されるよう、一つのラック列６を構成する各ラック３の吸気面と排気面の向きが揃えられている。そして、対峙する２つのラック列６が、共に吸気面あるいは排気面で向き合うように配置される。各ラック３がこのように設置されていることにより、各ラック列６の間には、冷気が流れる通路と暖気が流れる通路とが交互に形成されることになる。以下、吸気面が向かい合う一対のラック列６に囲まれた、冷気が流れる通路をコールドアイルＣといい、排気面が向かい合う一対のラック列６によって囲まれた、暖気が流れる通路をホットアイルＨという。
【００２０】
ここで、空気吹出口５は、２つのラック列６によって囲まれたコールドアイルＣの両端のうち少なくとも何れかの端部付近の壁に設けられており、冷気がコールドアイルＣに向かって吹き出るように構成されている。これにより、コールドアイルＣには、空気吹出口５から吹き出た冷気が、コールドアイルＣの長手方向に沿って流入する。
【００２１】
また、コールドアイルＣを囲むラック列６の側端部のうち、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分を形成するラック列６の角の部分には、周面がラック列６の端部から側方へ向けて膨らむように、半円柱状の部材が床から立設して取り付けられている。この半円柱状の部材は、角柱状で半円柱部材と同じ高さのスペーサを介してラック列６の端部にラック列と同じ高さか若干高く取り付けられており、半円柱状の部材の周面がラック３の縁からスペーサの厚さ分だけ離間するように取り付けられている。半円柱状の部材および角柱状のスペーサによって構成されるこれらの部材を、以下、縮流軽減装置８Ｓという。縮流軽減装置８Ｓは、空気吹出口５から吹き出た冷気が、サーバールーム４の壁とラック列６との間にある空間から、幅の狭いコールドアイルＣに流入する際に生ずる縮流を軽減する。なお、スペーサは必ずしも必須の構成ではなく、ホットスポットの発生状況等に応じて適宜省略してもよい。
【００２２】
図２は、空気吹出口５付近の上面図である。縮流軽減装置８Ｓは、図２に示されるように、コールドアイルＣを挟む２つのラック列６の各側端部や各上端部に設けられている。なお、図２では、コールドアイルＣの一端側のみを図示しているが、コールドアイルＣの他端側の壁にも空気吹出口５が設けられている場合には、他端側にも縮流軽減装置８Ｓを設けることが望ましい。
【００２３】
このように構成される空調システム１では、空気吹出口５から吹き出た冷気が、次のようにしてコールドアイルＣに流入する。図３は、空気吹出口５から吹き出た冷気の流れを示した図である。空気吹出口５から吹き出た冷気のうちラック列６の角の部分を流れる冷気は、縮流軽減装置８Ｓの周面に沿って徐々にその流れを変えていき、ラック列６の吸気面に縮流を発生させることなく、コールドアイルＣに流入する。よって、ラック３にホットスポットが生じることもなく、各ラック３内に収容されている情報処理機器を適正に冷却することができる。
【００２４】
縮流軽減装置の適用効果について検証する。図４は、縮流軽減装置８Ｓの適用効果を示した図である。例えば、図４（Ａ）に示すように、空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣに流入する場合、空気吹出口５に近いラック列６の端部付近では、冷気が通過する進路が急激に狭くなることによる縮流が発生し、コールドアイルＣに流入する冷気の風速が速くなる。この動圧上昇に伴い、空気吹出口５に近いラック列６の端部付近ではラック３内の空気が誘引されるので、ホットアイルＨ側の高温空気がコールドアイルＣ側へ回り込みやすくなり、ホットスポットが形成される。しかしながら、縮流軽減装置８Ｓが設けられていると、図４（Ｂ）に示すように、冷気が通過する進路の横幅が徐々に狭く
なるため、縮流の発生が緩和され、ホットスポットが出現しなくなる。
【００２５】
上記空調システム１であれば、各ラック列６の吸気面が空気吹出口５と直接連結されていないような施設であっても、各ラック３に冷気を効率よく供給し、ホットスポットの出現を抑制することができる。すなわち、熱気廻り込みの対策として給気面以外を囲う等の必要もなく、建設費も低減でき、保守作業の自由度も向上する。特に、コールドアイルＣへ流入する冷気は、空気吹出口５とラック列６との位置関係によりその流入角度や速度は大きく変化する。また、ラック３に収容されているサーバ等の情報処理機器の負荷の変化や、空調機器のメンテナンスに伴う輪番停止などの影響によっても、その風量や風向が変化してコールドアイルＣに流入する冷気の流入角度や速度が大きく変化する。しかしながら、上記空調システム１であれば、縮流軽減装置８Ｓが作用することにより、空気吹出口５の位置が変更されたり、冷気の風量、風向が変化した場合であっても、ホットスポットの出現を防ぐことができる。また、縮流軽減装置は既設の空調システムに取り付け容易であるため、新築のみならず、改修の場合にも容易に適用可能である。また、冷気をラックへ適正に供給可能となるため、冷却風量等を抑制して空調エネルギーを削減することが可能である。
【００２６】
図５は、第二の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１’を設けたデータセンタ２の構成図である。なお、第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。データセンタ２には、ラック３が列をなしてサーバールーム４に多数列並んでおり、また、サーバールーム４の側壁には、各ラック３へ冷気を供給する空気吹出口５が設けられている。
【００２７】
図５に示すように、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分には、整流装置７Ｌが設けられている。整流装置７Ｌは、平らな板であり、空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣの長手方向と平行に、換言すると、冷気の気流がラック３の吸気面に沿うように、空気吹出口５から吹き出た冷気の気流を整える。また、整流装置７Ｌは床からラック列６の天面より高い位置に床で支持されて立設され、その一端辺はラック端部と略面一で、他端面は空気吹出口５側に位置する。なお、整流装置７Ｌは、板状の部材に限られるものでなく、例えば、多数の板を格子状に組み合わせたものであってもよい。
【００２８】
図６は、空気吹出口５付近の上面図である。整流装置７Ｌは、図６に示されるように、コールドアイルＣの入り口部分のほぼ中央に１つ設けられている。また、縮流軽減装置８Ｓは、図６に示されるように、コールドアイルＣを挟む２つのラック列６の各側端部に設けられている。なお、図６では、整流装置７Ｌが一つ示されているが、整流装置の個数はこれに限定されるものでなく、適宜変更してもよい。また、図６では、コールドアイルＣの一端側のみを図示しているが、コールドアイルＣの他端側の壁にも空気吹出口５が設けられている場合には、他端側にも整流装置７Ｌや縮流軽減装置８Ｓを設けることが望ましい。
【００２９】
このように構成される空調システム１’では、空気吹出口５から吹き出た冷気が、次のようにしてコールドアイルＣに流入する。図７は、空気吹出口５から吹き出た冷気の流れを示した図である。空気吹出口５から吹き出た冷気は、図７に示すように、整流装置７Ｌによって整流され、冷気の気流がラック３の吸気面に沿う。また、整流装置７Ｌによって整流された冷気のうち、ラック列６の角の部分を流れる冷気は、縮流軽減装置８Ｓの周面に沿って徐々にその流れを変えていき、ラック列６の吸気面に縮流を発生させることなく、コールドアイルＣに流入する。よって、ラック３にホットスポットが生じることもなく、各ラック３内に収容されている情報処理機器を適正に冷却することができる。
【００３０】
図８は、第三の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。なお、第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１や第二の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１’と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。データセンタ２には、ラック３が列をなしてサーバールーム４に多数列並んでおり、また、サーバールーム４の側壁には、各ラック３へ冷気を供給する空気吹出口５が設けられている。また、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分には、整流装置７Ｌが設けられている。
【００３１】
また、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するサーバールーム４の天井とラック列６との隙間の入り口部分には、整流装置７Ｓが設けられている。整流装置７Ｓは、整流装置７Ｌと同様、平らな板であり、空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣの長手方向と平行に、換言すると、冷気の気流がラック３の吸気面に沿うように、空気吹出口５から吹き出た冷気の気流を整える。整流装置７Ｓは、サーバールーム４の天井からラック３上端まで伸びる板であり、整流装置７Ｌに比べて短い。整流装置７Ｓ，７Ｌの支持は天井から取ってもよいが、必ずしも天井からラックまでを整流する必要はなく、空気吹出口５からラック上部に流れる気流を整えてラック上部の暖気回り込みを防止する目的からラック上端に接していれば天井との間が空いていてもよい。その場合は、ラック３の上端で金具等を介して支持をとる。なお、整流装置７Ｌや整流装置７Ｓは、板状の部材に限られるものでなく、例えば、多数の板を格子状に組み合わせたものであってもよい。
【００３２】
また、コールドアイルＣを囲むラック列６の上端部のうち、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分を形成するラック列６の角の部分には、周面が上方へ向けて膨らむように半円柱状の部材がコールドアイルＣの長手方向に沿って延在するように取り付けられている。この半円柱状の部材は、角柱状のスペーサを介してラック列６の上部に取り付けられている。半円柱状の部材および角柱状のスペーサによって構成されるこれらの部材を、以下、縮流軽減装置８Ｕという。縮流軽減装置８Ｕは、空気吹出口５から吹き出た冷気が、サーバールーム４の天井とラック列６の上端部との間にある空間から、幅の狭いコールドアイルＣに流入する際に生ずる縮流を軽減する。なお、天井とラック列６の上端部との間を通る冷気もラック３の冷却ファンの吸引力により、ラック列６の上部に滞留することなくコールドアイルＣに流入することができるようになっている。
【００３３】
図９は、空気吹出口５付近の上面図である。整流装置７Ｌは、図９に示されるように、コールドアイルＣの入り口部分のほぼ中央に１つ設けられている。一方、整流装置７Ｓは、整流装置７Ｌの両脇にそれぞれ２つずつ、ラック列６の端部に設けられている。また、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕは、図９に示されるように、コールドアイルＣを挟む２つのラック列６の各側端部や各上端部に設けられている。
【００３４】
なお、図９では、整流装置７Ｌ，７Ｓの間隔が均等に図示されているが、整流装置７Ｌ，７Ｓの間隔は不均等であってもよい。また、図９では、整流装置７Ｌが一つで、整流装置７Ｓが４つ示されているが、整流装置の個数はこれに限定されるものでなく、適宜変更してもよい。また、図９では、コールドアイルＣの一端側のみを図示しているが、コールドアイルＣの他端側の壁にも空気吹出口５が設けられている場合には、他端側にも整流装置７Ｌ，７Ｓや縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕを設けることが望ましい。
【００３５】
このように構成される空調システム１”では、空気吹出口５から吹き出た冷気が、次のようにしてコールドアイルＣに流入する。図１０は、空気吹出口５から吹き出た冷気の流れを示した図である。空気吹出口５から吹き出た冷気は、図１０に示すように、整流装置７Ｌ，７Ｓによって整流され、冷気の気流がラック３の吸気面に沿う。また、整流装置７Ｌ，７Ｓによって整流された冷気のうち、ラック列６の角の部分を流れる冷気は、縮流軽
減装置８Ｓ，８Ｕの周面に沿って徐々にその流れを変えていき、ラック列６の吸気面に縮流を発生させることなく、コールドアイルＣに流入する。よって、ラック３にホットスポットが生じることもなく、各ラック３内に収容されている情報処理機器を適正に冷却することができる。
【００３６】
整流板の適用効果について検証する。図１１は、整流装置７Ｌ，７Ｓの適用効果を示した図である。ラック列の吸気面が空気吹出口と直接連結されていない施設において、例えば、図１１（Ａ）に示すように、コールドアイルＣの中心線が空気吹出口の吹出気流の中心から外れている場合、すなわち空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣへ斜めに流入する場合、コールドアイルＣ内で偏流が生ずる。この結果、空気吹出口５に近いラック列６の端部付近では、空気吹出口５から吹き出た冷気によってラック３内の空気が誘引されるので、ホットアイルＨの熱気がラック内を逆流し、ラック３の一部にホットスポットが形成される。しかしながら、整流装置７Ｌ，７Ｓが設けられていると、図１１（Ｂ）に示すように、空気吹出口５から吹き出た冷気は、ラック３の吸気面に沿って流れる。このため、コールドアイルＣ内の偏流が生じなくなる。
【００３７】
上記空調システム１”であれば、各ラック列６の吸気面が空気吹出口５と直接連結されていないような施設であっても、コールドアイルＣへ冷気を適正に分配して各ラック３に冷気を効率よく供給し、ホットスポットの出現を抑制することができる。すなわち、熱気廻り込みの対策として給気面以外を囲う等の必要もなく、建設費も低減でき、保守作業の自由度も向上する。特に、コールドアイルＣへ流入する冷気は、空気吹出口５とラック列６との位置関係によりその流入角度や速度は大きく変化する。また、ラック３に収容されているサーバ等の情報処理機器の負荷の変化や、空調機器のメンテナンスに伴う輪番停止などの影響によっても、その風量や風向が変化してコールドアイルＣに流入する冷気の流入角度や速度が大きく変化する。しかしながら、上記空調システム１”であれば、整流装置７Ｓ，７Ｌおよび縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕが組み合わさって有機的に作用することにより、空気吹出口５の位置が変更されたり、冷気の風量、風向が変化した場合であっても、コールドアイルＣへ冷気を適正に分配して各ラック３に冷気を効率よく供給し、ホットスポットの出現を防ぐことができる。また、縮流軽減装置および整流板は既設の空調システムに取り付け容易であるため、新築のみならず、改修の場合にも容易に適用可能である。また、冷気をラックへ適正に供給可能となるため、冷却風量等を抑制して空調エネルギーを削減することが可能である。
【００３８】
なお、縮流軽減装置の効果について解析を行ったので、解析結果を以下に示す。図１２は、解析モデルを示した図である。本解析では、図１２に示すように、２つのラック列６を配したサーバールーム４の壁面に空気吹出口５を一つ設け、空気吹出口５から吹き出た冷気が、２つのラック列６の間に形成されるコールドアイルＣに流入する空調システム１をモデルにしている。
【００３９】
また、本解析では、縮流を軽減する装置を３種類用意し、これらについて比較を行っている。図１３は、縮流軽減装置の態様を示した図である。図１３（Ａ）に示す比較例１は、単なる板状の部材で構成した縮流軽減装置である。また、図１３（Ｂ）に示す比較例２は、半円柱状の部材のみで構成した縮流軽減装置である。一方、図１３（Ｃ）に示す実施例は、上述した実施形態に係る空調システム１の縮流軽減装置８Ｓに相当するものであり、半円柱状の部材と角柱状の部材とを組み合わせて構成した縮流軽減装置である。
【００４０】
図１４は、実施例および比較例１，２のそれぞれのラック吸込み最大温度を、ラック端部からの突き出し量Ｔを０．１ｍ刻みで解析した場合の解析結果を示すグラフである。なお、本解析において、比較例２の半円柱状の部材の周面の曲率半径は、突き出し量Ｔを半分に割った値である。また、本解析において、比較例３の半円柱状の部材の周面の曲率半
径は、０．１０ｍとしている。
【００４１】
図１４のグラフから明らかなように、ラック吸込み最大温度が最も低くなる場合の突き出し量Ｔの大きさは、比較例１では０．４ｍであり、比較例２では０．３ｍであり、実施例では０．２ｍである。この結果から、実施例が、比較例１，２に比べてラック端部からの突き出し量を小さくすることができることが判る。縮流軽減装置のラック端部からの突き出し量が大きいと、人が移動する際の障害となり得るが、実施例であれば、比較例１，２に比べてコンパクト化を図ることが可能である。
【００４２】
なお、上記実施形態に係る空調システム１は、次のように変形してもよい。以下、空調システム１の各変形例について説明する。なお、下記に示す各変形例は、上記実施形態に係る空調システム１を変形したものであるため、以下、実施形態に係る空調システム１との相違点についてのみ説明し、その他の構成については同様であるものとする。
【００４３】
図１５は、第一変形例に係る空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。第一変形例に係る空調システム１”は、空気吹出口５が壁のみならず、天井にも設けられている。そして、冷気が壁の空気吹出口５と天井の空気吹出口５からコールドアイルＣへ流入する。空気吹出口５がこのように設けられていても、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕや整流装置７Ｌ，７Ｓが有機的に作用することにより、ホットスポットの発生が防止される。なお、天井に設けられている空気吹出口５がコールドアイルＣの直上ではなく、異なる位置にある場合、例えば、コールドアイルＣの上側に、コールドアイルＣの長手方向に沿って延在する整流板を設けてもよい。このような整流板を設ければ、壁の空気吹出口５から吹き出る冷気を整流する整流装置７Ｌと同様、天井の空気吹出口５から吹き出る冷気が整流されるので、ホットスポットの発生を防止することができる。
【００４４】
図１６は、第二変形例に係る空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。第二変形例に係る空調システム１”は、空気吹出口５が壁や天井のみならず、床にも設けられている。そして、冷気が壁の空気吹出口５と天井の空気吹出口５と床の空気吹出口５からコールドアイルＣへ流入する。空気吹出口５がこのように設けられていても、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕや整流装置７Ｌ，７Ｓが有機的に作用することにより、ホットスポットの発生が防止される。
【００４５】
図１７は、第三変形例に係る空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。第三変形例に係る空調システム１”は、空気吹出口５が壁、天井および床に設けられている他、ラック３が床から離間するように設置されている。ラック３は、例えば、脚が設けられていることにより床から離間していてもよいし、通気性の架台の上に設置されることで床から離間していてもよいし、床と天井との間に配した支柱に支持されることで床から離間していてもよい。
【００４６】
第三変形例に係る空調システム１”は、整流装置７Ｓが、天井とラック列６との隙間の入り口部分のみならず、床とラック列６との隙間の入り口部分にも設けられている。また、第四変形例に係る空調システム１”は、ラック列６の側端部に設けた縮流軽減装置８Ｓや上端部に設けた縮流軽減装置８Ｕのみならず、コールドアイルＣを囲むラック列６の下端部にも、周面が下方へ向けて膨らむ縮流軽減装置８Ｂが設けられている。ラック列６がこのように床から離間することにより、ラック列６の下を冷気が通過する場合であっても、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕ，８Ｂや整流装置７Ｌ，７Ｓが有機的に作用することにより、ホットスポットの発生が防止される。
【００４７】
なお、上記各変形例において、空気吹出口５を天井に設ける場合は、天井を二重構造とし、二重構造の天井内部に設けた空調ダクトを通った冷気が空気吹出口から吹き出るよう
にしてもよいし、あるいは、一重構造の天井に吊るした空調ダクトを通った冷気が、天井から吊り下げられた空気吹出口から吹き出るようにしてもよい。また、空気吹出口５を床に設ける場合は、床を二重構造とし、二重構造の床内部に設けた空調ダクトを通った冷気が空気吹出口から吹き出るようにしてもよいし、あるいは、二重構造の床内部に送り込まれた冷気が、床に設けた空気吹出口から吹き出るようにしてもよい。
【００４８】
また、縮流軽減装置８Ｕは、必ずしもラック列の長手方向全体に渡って取り付けられている必要はなく、例えば情報処理機器が収容されていないラックの上端部などに途切れている箇所があってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１’，１”・・・空調システム；２・・・データセンタ；３・・・ラック；４・・・サーバールーム；５・・・空気吹出口；６・・・ラック列；７Ｌ，７Ｓ・・・整流装置；８Ｓ，８Ｕ，８Ｂ・・・縮流軽減装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理機器室の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理技術の発展に伴い、情報処理機器の発熱量は増大の一途を辿っている。これに伴い、情報処理機器を冷却する情報処理機器室の空調システムの処理量も増大しており、情報処理機器を効率的に冷却できる空調技術の開発が行われている。
【０００３】
ところで、情報処理機器室には、情報処理機器を収容したラックが整列しているため、空調の吹出口から流れる気流がラックやラックの端部で剥離し、縮流を発生させる場合がある。例えば、特許文献１には、機器の端部に生ずる気流の剥離を防止する技術が開示されている。また、特許文献２には、気流の剥離を抑制して騒音の低減を図った空気調和機が開示されている。また、特許文献３には、吹出風の吹き出しの広がり角度を調整可能な車両用空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２５８７号公報
【特許文献２】特開２００７−５７１８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３１６５３３号公報
【特許文献４】特許第３８３５６１５号公報
【特許文献５】特許第３６８２１５４号公報
【特許文献６】実公昭５５−１４９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
データセンタ等の大規模な情報処理設備においては、情報処理機器を収容したラックが室内に多数並べられている。各情報処理機器へ冷気を過不足なく行き渡らせるためには、ラック列の吸気面に冷気が適正に供給される必要がある。ここで、情報処理機器は、所定の上限温度を超えると停止や破損に至ることがある。よって、情報処理機器を管理する管理者は、情報処理機器が必要とする風量よりも若干多い風量で空調システムを運転することが多い。この場合、空調システムの風量は、情報処理機器が必要とする風量を十分に満足するものの、情報処理機器を収容する各ラックへの給気風量のばらつきや情報処理機器の負荷密度の違いなどに起因し、情報処理機器の排気が吸気側へ回り込むなどしてラックが局所的に高温になり、ホットスポットが発生する場合がある。
【０００６】
ラックの吸気面に生ずるホットスポットを以下に例示する。例えば、図１８に示すように、壁に設けた空気吹出口から冷気が吹き出す場合、空気吹出口に近いラック端部では、冷気が流路の狭い部分（ラックとラックの間）に流入する際の縮流によってホットスポットが形成される場合がある。すなわち、縮流が発生してコールドアイルに流入する冷気の風速が速くなり、この動圧上昇に伴い空気吹出口に近いラック列端部側の吸気面付近の静圧が下がることで、ラック内の空気がコールドアイル側に誘引されて、ホットアイル側の高温空気がコールドアイル側へ回り込みやすくなり、ホットスポットが形成される。また、例えば、図１９に示すように、壁に設けた空気吹出口から吹き出た冷気が斜めに流入する場合、空気吹出口に近いラック端部で偏流による渦が生じ、ホットスポットが形成される場合がある。すなわち、偏流が発生して、空気吹出口に近いラック列端部の吸気面付近の静圧が下がることで、ラック内の空気が誘引されてホットアイルの熱気がラック内を逆
流しやすくなり、ラックの一部にホットスポットが形成される。このような現象は、例えば、冗長性が求められるサーバールームなどにおいて特に著しく、空調機器の運転台数の変更に伴って風量バランスが崩れると、空気吹出口から吹き出る冷気の風速や風向が変化してホットスポットが形成されることが多い。
【０００７】
そこで、本願は、情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給可能な情報処理機器室の空調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、周面が吸気面の延長方向へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させることにした。
【０００９】
詳細には、本発明は、情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、前記情報処理機器室内において前記ラックへ向けて開口する、前記情報処理機器を冷却するための冷気を前記情報処理機器室内へ吹き出す空気吹出口と、前記冷気を前記ラック内に吸引するために前記ラックに設けられている吸気面の縁のうち前記空気吹出口から吹き出た前記冷気が通過する部位の少なくとも一部分から、周面が吸気面の延長方向であって前記空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させた縮流軽減装置と、を備える。
【００１０】
上記情報処理機器室の空調システムは、縮流軽減装置の周面が吸気面の延長方向であって空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材をラックから突出させているため、空気吹出口から吹き出て縮流軽減装置を通過する冷気の流路が、縮流軽減装置に備わっている半円柱状の部材の周面によって徐々に変更されることになり、ラックの吸気面へ流れ込む冷気の急激な流路の変化が緩和され、ラックの吸気面で生ずる縮流の発生が防止される。この結果、情報処理機器を収容したラックの吸気面へ冷気を適正に供給することが可能となる。
【００１１】
なお、前記縮流軽減装置は、前記半円柱状の部材と前記ラックとの間に角柱状の部材を挟むようにして前記半円柱状の部材を前記ラックから突出させたものであってもよい。半円柱状の部材が角柱状の部材を挟んでラックから突出するように設けられていれば、空気吹出口から吹き出た冷気の縮流が半円柱状の部材によって軽減されながら角柱状の部材の横を通過し、その後にラックの吸気面へ流れるため、縮流軽減装置における流れの変化がより安定した状態で冷気がラックの吸気面へ流入することになり、角柱状の部材を設けない場合に比べてより適正に冷気を供給することが可能になる。
【００１２】
また、前記情報処理機器室の空調システムは、前記空気吹出口から吹き出た冷気の気流が前記ラックの吸気面に沿うように、前記空気吹出口から前記ラックへ流れる前記冷気を整流する整流装置を更に備えるものであってもよい。この整流装置は、空気吹出口から吹き出た冷気がラックの吸気面に沿って流れるように、冷気の進路を整えるものである。よって、空気吹出口が如何なる箇所に設けられていても、空気吹出口側のラック間の入口で冷気を均してガイドしラックの吸気面に沿って流れることになり、偏流に起因するホットスポットの出現が防止される。この結果、整流装置による冷気の整流方向と縮流軽減装置に備わっている半円柱状の部材の周面の膨らみ方向とが有機的に作用することで、整流装置の整流機能と縮流軽減装置の縮流軽減機能とが相乗的に効果を発揮する。この結果、情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、情報処理機器を収容したラックへ冷気を適正に供給可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図２】空気吹出口付近の上面図である。
【図３】空気吹出口から吹き出た冷気の流れを示した図である。
【図４】縮流軽減装置の適用効果を示した図である。
【図５】第二の実施形態に係る情報処理機器室の空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図６】空気吹出口付近の上面図である。
【図７】空気吹出口から吹き出た冷気の流れを示した図である。
【図８】第三の実施形態に係る情報処理機器室の空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図９】空気吹出口付近の上面図である。
【図１０】空気吹出口から吹き出た冷気の流れを示した図である。
【図１１】整流装置の適用効果を示した図である。
【図１２】解析モデルを示した図である。
【図１３】縮流を軽減する装置の態様を示した図である。
【図１４】実施例および比較例１，２のそれぞれのラック吸込み最大温度の解析結果を示すグラフである。
【図１５】第一変形例に係る空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図１６】第二変形例に係る空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図１７】第三変形例に係る空調システムを設けたデータセンタの構成図である。
【図１８】ラックの吸気面に生ずるホットスポットの第一例を示した図である。
【図１９】ラックの吸気面に生ずるホットスポットの第二例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の一態様を例示するものであり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１６】
図１は、第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１を設けたデータセンタ２の構成図である。データセンタ２には、図１に示すように、各種の演算処理やデータベースの管理を行なうサーバや通信機等の情報処理機器が収容されたラック３が列をなしてサーバールーム４に多数列並んでいる。また、サーバールーム４の側壁には、各ラック３へ冷気を供給する空気吹出口５（図１では、ＨＳ型（縦羽根型吹出口・シャッター付）のグリルを例示している）が設けられている。空気吹出口５から吹き出る冷気は、サーバールーム４の室外に設けられた図示しない空調機器によって生成される。
【００１７】
なお、各ラック３へ供給する冷気は、サーバールーム４の壁に設けた空気吹出口５から吹き出したものに限定されるものではない。例えば、クーリングコイルや電動ファンを内蔵した空調ユニットをサーバールーム４内に設置し、この空調ユニットの空気吹出口から冷気を直接吹き出すようにしてもよい。この場合、空調ユニットは側壁に沿って室内側に、または側壁に設けた開口に埋め込まれるように設置される。また、空気吹出口５は、壁に配置される態様に限定されるものでなく、例えば、天井や床に配置されていてもよい。
【００１８】
各ラック３には、情報処理機器を冷却する冷却ファンが内部あるいは外部に設けられており、ラックの正面あるいは背面の何れかが吸気面となり、他方が排気面となるように構成されている。なお、ラックの上面が排気面となっていてもよい。各ラック３の冷却ファンは、ラック３内に収容されている情報処理機器の負荷状態や吸込み温度に応じて時々刻々と変化するように回転数が制御されるものであってもよいし、一定の回転数で動くものであってもよい。なお、情報処理機器が据え付けられていない等の理由により、ラック３
内や隣接するラック３間に隙間があるような場合は、暖気の回り込みを防ぐようなパネル等で隙間を防ぐことが好ましい。
【００１９】
データセンタ２は、各ラック３へ冷気が効率的に供給されるよう、一つのラック列６を構成する各ラック３の吸気面と排気面の向きが揃えられている。そして、対峙する２つのラック列６が、共に吸気面あるいは排気面で向き合うように配置される。各ラック３がこのように設置されていることにより、各ラック列６の間には、冷気が流れる通路と暖気が流れる通路とが交互に形成されることになる。以下、吸気面が向かい合う一対のラック列６に囲まれた、冷気が流れる通路をコールドアイルＣといい、排気面が向かい合う一対のラック列６によって囲まれた、暖気が流れる通路をホットアイルＨという。
【００２０】
ここで、空気吹出口５は、２つのラック列６によって囲まれたコールドアイルＣの両端のうち少なくとも何れかの端部付近の壁に設けられており、冷気がコールドアイルＣに向かって吹き出るように構成されている。これにより、コールドアイルＣには、空気吹出口５から吹き出た冷気が、コールドアイルＣの長手方向に沿って流入する。
【００２１】
また、コールドアイルＣを囲むラック列６の側端部のうち、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分を形成するラック列６の角の部分には、周面がラック列６の端部から側方へ向けて膨らむように、半円柱状の部材が床から立設して取り付けられている。この半円柱状の部材は、角柱状で半円柱部材と同じ高さのスペーサを介してラック列６の端部にラック列と同じ高さか若干高く取り付けられており、半円柱状の部材の周面がラック３の縁からスペーサの厚さ分だけ離間するように取り付けられている。半円柱状の部材および角柱状のスペーサによって構成されるこれらの部材を、以下、縮流軽減装置８Ｓという。縮流軽減装置８Ｓは、空気吹出口５から吹き出た冷気が、サーバールーム４の壁とラック列６との間にある空間から、幅の狭いコールドアイルＣに流入する際に生ずる縮流を軽減する。なお、スペーサは必ずしも必須の構成ではなく、ホットスポットの発生状況等に応じて適宜省略してもよい。
【００２２】
図２は、空気吹出口５付近の上面図である。縮流軽減装置８Ｓは、図２に示されるように、コールドアイルＣを挟む２つのラック列６の各側端部や各上端部に設けられている。なお、図２では、コールドアイルＣの一端側のみを図示しているが、コールドアイルＣの他端側の壁にも空気吹出口５が設けられている場合には、他端側にも縮流軽減装置８Ｓを設けることが望ましい。
【００２３】
このように構成される空調システム１では、空気吹出口５から吹き出た冷気が、次のようにしてコールドアイルＣに流入する。図３は、空気吹出口５から吹き出た冷気の流れを示した図である。空気吹出口５から吹き出た冷気のうちラック列６の角の部分を流れる冷気は、縮流軽減装置８Ｓの周面に沿って徐々にその流れを変えていき、ラック列６の吸気面に縮流を発生させることなく、コールドアイルＣに流入する。よって、ラック３にホットスポットが生じることもなく、各ラック３内に収容されている情報処理機器を適正に冷却することができる。
【００２４】
縮流軽減装置の適用効果について検証する。図４は、縮流軽減装置８Ｓの適用効果を示した図である。例えば、図４（Ａ）に示すように、空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣに流入する場合、空気吹出口５に近いラック列６の端部付近では、冷気が通過する進路が急激に狭くなることによる縮流が発生し、コールドアイルＣに流入する冷気の風速が速くなる。この動圧上昇に伴い、空気吹出口５に近いラック列６の端部付近ではラック３内の空気が誘引されるので、ホットアイルＨ側の高温空気がコールドアイルＣ側へ回り込みやすくなり、ホットスポットが形成される。しかしながら、縮流軽減装置８Ｓが設けられていると、図４（Ｂ）に示すように、冷気が通過する進路の横幅が徐々に狭く
なるため、縮流の発生が緩和され、ホットスポットが出現しなくなる。
【００２５】
上記空調システム１であれば、各ラック列６の吸気面が空気吹出口５と直接連結されていないような施設であっても、各ラック３に冷気を効率よく供給し、ホットスポットの出現を抑制することができる。すなわち、熱気廻り込みの対策として給気面以外を囲う等の必要もなく、建設費も低減でき、保守作業の自由度も向上する。特に、コールドアイルＣへ流入する冷気は、空気吹出口５とラック列６との位置関係によりその流入角度や速度は大きく変化する。また、ラック３に収容されているサーバ等の情報処理機器の負荷の変化や、空調機器のメンテナンスに伴う輪番停止などの影響によっても、その風量や風向が変化してコールドアイルＣに流入する冷気の流入角度や速度が大きく変化する。しかしながら、上記空調システム１であれば、縮流軽減装置８Ｓが作用することにより、空気吹出口５の位置が変更されたり、冷気の風量、風向が変化した場合であっても、ホットスポットの出現を防ぐことができる。また、縮流軽減装置は既設の空調システムに取り付け容易であるため、新築のみならず、改修の場合にも容易に適用可能である。また、冷気をラックへ適正に供給可能となるため、冷却風量等を抑制して空調エネルギーを削減することが可能である。
【００２６】
図５は、第二の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１’を設けたデータセンタ２の構成図である。なお、第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。データセンタ２には、ラック３が列をなしてサーバールーム４に多数列並んでおり、また、サーバールーム４の側壁には、各ラック３へ冷気を供給する空気吹出口５が設けられている。
【００２７】
図５に示すように、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分には、整流装置７Ｌが設けられている。整流装置７Ｌは、平らな板であり、空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣの長手方向と平行に、換言すると、冷気の気流がラック３の吸気面に沿うように、空気吹出口５から吹き出た冷気の気流を整える。また、整流装置７Ｌは床からラック列６の天面より高い位置に床で支持されて立設され、その一端辺はラック端部と略面一で、他端面は空気吹出口５側に位置する。なお、整流装置７Ｌは、板状の部材に限られるものでなく、例えば、多数の板を格子状に組み合わせたものであってもよい。
【００２８】
図６は、空気吹出口５付近の上面図である。整流装置７Ｌは、図６に示されるように、コールドアイルＣの入り口部分のほぼ中央に１つ設けられている。また、縮流軽減装置８Ｓは、図６に示されるように、コールドアイルＣを挟む２つのラック列６の各側端部に設けられている。なお、図６では、整流装置７Ｌが一つ示されているが、整流装置の個数はこれに限定されるものでなく、適宜変更してもよい。また、図６では、コールドアイルＣの一端側のみを図示しているが、コールドアイルＣの他端側の壁にも空気吹出口５が設けられている場合には、他端側にも整流装置７Ｌや縮流軽減装置８Ｓを設けることが望ましい。
【００２９】
このように構成される空調システム１’では、空気吹出口５から吹き出た冷気が、次のようにしてコールドアイルＣに流入する。図７は、空気吹出口５から吹き出た冷気の流れを示した図である。空気吹出口５から吹き出た冷気は、図７に示すように、整流装置７Ｌによって整流され、冷気の気流がラック３の吸気面に沿う。また、整流装置７Ｌによって整流された冷気のうち、ラック列６の角の部分を流れる冷気は、縮流軽減装置８Ｓの周面に沿って徐々にその流れを変えていき、ラック列６の吸気面に縮流を発生させることなく、コールドアイルＣに流入する。よって、ラック３にホットスポットが生じることもなく、各ラック３内に収容されている情報処理機器を適正に冷却することができる。
【００３０】
図８は、第三の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。なお、第一の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１や第二の実施形態に係る情報処理機器室の空調システム１’と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。データセンタ２には、ラック３が列をなしてサーバールーム４に多数列並んでおり、また、サーバールーム４の側壁には、各ラック３へ冷気を供給する空気吹出口５が設けられている。また、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分には、整流装置７Ｌが設けられている。
【００３１】
また、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するサーバールーム４の天井とラック列６との隙間の入り口部分には、整流装置７Ｓが設けられている。整流装置７Ｓは、整流装置７Ｌと同様、平らな板であり、空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣの長手方向と平行に、換言すると、冷気の気流がラック３の吸気面に沿うように、空気吹出口５から吹き出た冷気の気流を整える。整流装置７Ｓは、サーバールーム４の天井からラック３上端まで伸びる板であり、整流装置７Ｌに比べて短い。整流装置７Ｓ，７Ｌの支持は天井から取ってもよいが、必ずしも天井からラックまでを整流する必要はなく、空気吹出口５からラック上部に流れる気流を整えてラック上部の暖気回り込みを防止する目的からラック上端に接していれば天井との間が空いていてもよい。その場合は、ラック３の上端で金具等を介して支持をとる。なお、整流装置７Ｌや整流装置７Ｓは、板状の部材に限られるものでなく、例えば、多数の板を格子状に組み合わせたものであってもよい。
【００３２】
また、コールドアイルＣを囲むラック列６の上端部のうち、空気吹出口５から吹き出た冷気が通過するコールドアイルＣの入り口部分を形成するラック列６の角の部分には、周面が上方へ向けて膨らむように半円柱状の部材がコールドアイルＣの長手方向に沿って延在するように取り付けられている。この半円柱状の部材は、角柱状のスペーサを介してラック列６の上部に取り付けられている。半円柱状の部材および角柱状のスペーサによって構成されるこれらの部材を、以下、縮流軽減装置８Ｕという。縮流軽減装置８Ｕは、空気吹出口５から吹き出た冷気が、サーバールーム４の天井とラック列６の上端部との間にある空間から、幅の狭いコールドアイルＣに流入する際に生ずる縮流を軽減する。なお、天井とラック列６の上端部との間を通る冷気もラック３の冷却ファンの吸引力により、ラック列６の上部に滞留することなくコールドアイルＣに流入することができるようになっている。
【００３３】
図９は、空気吹出口５付近の上面図である。整流装置７Ｌは、図９に示されるように、コールドアイルＣの入り口部分のほぼ中央に１つ設けられている。一方、整流装置７Ｓは、整流装置７Ｌの両脇にそれぞれ２つずつ、ラック列６の端部に設けられている。また、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕは、図９に示されるように、コールドアイルＣを挟む２つのラック列６の各側端部や各上端部に設けられている。
【００３４】
なお、図９では、整流装置７Ｌ，７Ｓの間隔が均等に図示されているが、整流装置７Ｌ，７Ｓの間隔は不均等であってもよい。また、図９では、整流装置７Ｌが一つで、整流装置７Ｓが４つ示されているが、整流装置の個数はこれに限定されるものでなく、適宜変更してもよい。また、図９では、コールドアイルＣの一端側のみを図示しているが、コールドアイルＣの他端側の壁にも空気吹出口５が設けられている場合には、他端側にも整流装置７Ｌ，７Ｓや縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕを設けることが望ましい。
【００３５】
このように構成される空調システム１”では、空気吹出口５から吹き出た冷気が、次のようにしてコールドアイルＣに流入する。図１０は、空気吹出口５から吹き出た冷気の流れを示した図である。空気吹出口５から吹き出た冷気は、図１０に示すように、整流装置７Ｌ，７Ｓによって整流され、冷気の気流がラック３の吸気面に沿う。また、整流装置７Ｌ，７Ｓによって整流された冷気のうち、ラック列６の角の部分を流れる冷気は、縮流軽
減装置８Ｓ，８Ｕの周面に沿って徐々にその流れを変えていき、ラック列６の吸気面に縮流を発生させることなく、コールドアイルＣに流入する。よって、ラック３にホットスポットが生じることもなく、各ラック３内に収容されている情報処理機器を適正に冷却することができる。
【００３６】
整流板の適用効果について検証する。図１１は、整流装置７Ｌ，７Ｓの適用効果を示した図である。ラック列の吸気面が空気吹出口と直接連結されていない施設において、例えば、図１１（Ａ）に示すように、コールドアイルＣの中心線が空気吹出口の吹出気流の中心から外れている場合、すなわち空気吹出口５から吹き出た冷気がコールドアイルＣへ斜めに流入する場合、コールドアイルＣ内で偏流が生ずる。この結果、空気吹出口５に近いラック列６の端部付近では、空気吹出口５から吹き出た冷気によってラック３内の空気が誘引されるので、ホットアイルＨの熱気がラック内を逆流し、ラック３の一部にホットスポットが形成される。しかしながら、整流装置７Ｌ，７Ｓが設けられていると、図１１（Ｂ）に示すように、空気吹出口５から吹き出た冷気は、ラック３の吸気面に沿って流れる。このため、コールドアイルＣ内の偏流が生じなくなる。
【００３７】
上記空調システム１”であれば、各ラック列６の吸気面が空気吹出口５と直接連結されていないような施設であっても、コールドアイルＣへ冷気を適正に分配して各ラック３に冷気を効率よく供給し、ホットスポットの出現を抑制することができる。すなわち、熱気廻り込みの対策として給気面以外を囲う等の必要もなく、建設費も低減でき、保守作業の自由度も向上する。特に、コールドアイルＣへ流入する冷気は、空気吹出口５とラック列６との位置関係によりその流入角度や速度は大きく変化する。また、ラック３に収容されているサーバ等の情報処理機器の負荷の変化や、空調機器のメンテナンスに伴う輪番停止などの影響によっても、その風量や風向が変化してコールドアイルＣに流入する冷気の流入角度や速度が大きく変化する。しかしながら、上記空調システム１”であれば、整流装置７Ｓ，７Ｌおよび縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕが組み合わさって有機的に作用することにより、空気吹出口５の位置が変更されたり、冷気の風量、風向が変化した場合であっても、コールドアイルＣへ冷気を適正に分配して各ラック３に冷気を効率よく供給し、ホットスポットの出現を防ぐことができる。また、縮流軽減装置および整流板は既設の空調システムに取り付け容易であるため、新築のみならず、改修の場合にも容易に適用可能である。また、冷気をラックへ適正に供給可能となるため、冷却風量等を抑制して空調エネルギーを削減することが可能である。
【００３８】
なお、縮流軽減装置の効果について解析を行ったので、解析結果を以下に示す。図１２は、解析モデルを示した図である。本解析では、図１２に示すように、２つのラック列６を配したサーバールーム４の壁面に空気吹出口５を一つ設け、空気吹出口５から吹き出た冷気が、２つのラック列６の間に形成されるコールドアイルＣに流入する空調システム１をモデルにしている。
【００３９】
また、本解析では、縮流を軽減する装置を３種類用意し、これらについて比較を行っている。図１３は、縮流軽減装置の態様を示した図である。図１３（Ａ）に示す比較例１は、単なる板状の部材で構成した縮流軽減装置である。また、図１３（Ｂ）に示す比較例２は、半円柱状の部材のみで構成した縮流軽減装置である。一方、図１３（Ｃ）に示す実施例は、上述した実施形態に係る空調システム１の縮流軽減装置８Ｓに相当するものであり、半円柱状の部材と角柱状の部材とを組み合わせて構成した縮流軽減装置である。
【００４０】
図１４は、実施例および比較例１，２のそれぞれのラック吸込み最大温度を、ラック端部からの突き出し量Ｔを０．１ｍ刻みで解析した場合の解析結果を示すグラフである。なお、本解析において、比較例２の半円柱状の部材の周面の曲率半径は、突き出し量Ｔを半分に割った値である。また、本解析において、比較例３の半円柱状の部材の周面の曲率半
径は、０．１０ｍとしている。
【００４１】
図１４のグラフから明らかなように、ラック吸込み最大温度が最も低くなる場合の突き出し量Ｔの大きさは、比較例１では０．４ｍであり、比較例２では０．３ｍであり、実施例では０．２ｍである。この結果から、実施例が、比較例１，２に比べてラック端部からの突き出し量を小さくすることができることが判る。縮流軽減装置のラック端部からの突き出し量が大きいと、人が移動する際の障害となり得るが、実施例であれば、比較例１，２に比べてコンパクト化を図ることが可能である。
【００４２】
なお、上記実施形態に係る空調システム１は、次のように変形してもよい。以下、空調システム１の各変形例について説明する。なお、下記に示す各変形例は、上記実施形態に係る空調システム１を変形したものであるため、以下、実施形態に係る空調システム１との相違点についてのみ説明し、その他の構成については同様であるものとする。
【００４３】
図１５は、第一変形例に係る空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。第一変形例に係る空調システム１”は、空気吹出口５が壁のみならず、天井にも設けられている。そして、冷気が壁の空気吹出口５と天井の空気吹出口５からコールドアイルＣへ流入する。空気吹出口５がこのように設けられていても、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕや整流装置７Ｌ，７Ｓが有機的に作用することにより、ホットスポットの発生が防止される。なお、天井に設けられている空気吹出口５がコールドアイルＣの直上ではなく、異なる位置にある場合、例えば、コールドアイルＣの上側に、コールドアイルＣの長手方向に沿って延在する整流板を設けてもよい。このような整流板を設ければ、壁の空気吹出口５から吹き出る冷気を整流する整流装置７Ｌと同様、天井の空気吹出口５から吹き出る冷気が整流されるので、ホットスポットの発生を防止することができる。
【００４４】
図１６は、第二変形例に係る空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。第二変形例に係る空調システム１”は、空気吹出口５が壁や天井のみならず、床にも設けられている。そして、冷気が壁の空気吹出口５と天井の空気吹出口５と床の空気吹出口５からコールドアイルＣへ流入する。空気吹出口５がこのように設けられていても、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕや整流装置７Ｌ，７Ｓが有機的に作用することにより、ホットスポットの発生が防止される。
【００４５】
図１７は、第三変形例に係る空調システム１”を設けたデータセンタ２の構成図である。第三変形例に係る空調システム１”は、空気吹出口５が壁、天井および床に設けられている他、ラック３が床から離間するように設置されている。ラック３は、例えば、脚が設けられていることにより床から離間していてもよいし、通気性の架台の上に設置されることで床から離間していてもよいし、床と天井との間に配した支柱に支持されることで床から離間していてもよい。
【００４６】
第三変形例に係る空調システム１”は、整流装置７Ｓが、天井とラック列６との隙間の入り口部分のみならず、床とラック列６との隙間の入り口部分にも設けられている。また、第四変形例に係る空調システム１”は、ラック列６の側端部に設けた縮流軽減装置８Ｓや上端部に設けた縮流軽減装置８Ｕのみならず、コールドアイルＣを囲むラック列６の下端部にも、周面が下方へ向けて膨らむ縮流軽減装置８Ｂが設けられている。ラック列６がこのように床から離間することにより、ラック列６の下を冷気が通過する場合であっても、縮流軽減装置８Ｓ，８Ｕ，８Ｂや整流装置７Ｌ，７Ｓが有機的に作用することにより、ホットスポットの発生が防止される。
【００４７】
なお、上記各変形例において、空気吹出口５を天井に設ける場合は、天井を二重構造とし、二重構造の天井内部に設けた空調ダクトを通った冷気が空気吹出口から吹き出るよう
にしてもよいし、あるいは、一重構造の天井に吊るした空調ダクトを通った冷気が、天井から吊り下げられた空気吹出口から吹き出るようにしてもよい。また、空気吹出口５を床に設ける場合は、床を二重構造とし、二重構造の床内部に設けた空調ダクトを通った冷気が空気吹出口から吹き出るようにしてもよいし、あるいは、二重構造の床内部に送り込まれた冷気が、床に設けた空気吹出口から吹き出るようにしてもよい。
【００４８】
また、縮流軽減装置８Ｕは、必ずしもラック列の長手方向全体に渡って取り付けられている必要はなく、例えば情報処理機器が収容されていないラックの上端部などに途切れている箇所があってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１’，１”・・・空調システム；２・・・データセンタ；３・・・ラック；４・・・サーバールーム；５・・・空気吹出口；６・・・ラック列；７Ｌ，７Ｓ・・・整流装置；８Ｓ，８Ｕ，８Ｂ・・・縮流軽減装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、
前記情報処理機器室内において前記ラックへ向けて開口する、前記情報処理機器を冷却するための冷気を前記情報処理機器室内へ吹き出す空気吹出口と、
前記冷気を前記ラック内に吸引するために前記ラックに設けられている吸気面の縁のうち前記空気吹出口から吹き出た前記冷気が通過する部位の少なくとも一部分から、周面が吸気面の延長方向であって前記空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させた縮流軽減装置と、を備える、
情報処理機器室の空調システム。
【請求項２】
前記縮流軽減装置は、前記半円柱状の部材と前記ラックとの間に角柱状の部材を挟むようにして前記半円柱状の部材を前記ラックから突出させたものである、
請求項１に記載の情報処理機器室の空調システム。
【請求項３】
前記空気吹出口から吹き出た冷気の気流が前記ラックの吸気面に沿うように、前記空気吹出口から前記ラックへ流れる前記冷気を整流する整流装置を更に備える、
請求項１または２に記載の情報処理機器室の空調システム。
【請求項１】
情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、
前記情報処理機器室内において前記ラックへ向けて開口する、前記情報処理機器を冷却するための冷気を前記情報処理機器室内へ吹き出す空気吹出口と、
前記冷気を前記ラック内に吸引するために前記ラックに設けられている吸気面の縁のうち前記空気吹出口から吹き出た前記冷気が通過する部位の少なくとも一部分から、周面が吸気面の延長方向であって前記空気吹出口の方へ向けて膨らむように半円柱状の部材を前記ラックから突出させた縮流軽減装置と、を備える、
情報処理機器室の空調システム。
【請求項２】
前記縮流軽減装置は、前記半円柱状の部材と前記ラックとの間に角柱状の部材を挟むようにして前記半円柱状の部材を前記ラックから突出させたものである、
請求項１に記載の情報処理機器室の空調システム。
【請求項３】
前記空気吹出口から吹き出た冷気の気流が前記ラックの吸気面に沿うように、前記空気吹出口から前記ラックへ流れる前記冷気を整流する整流装置を更に備える、
請求項１または２に記載の情報処理機器室の空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−１０４６２７（Ｐ２０１３−１０４６２７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９３９２（Ｐ２０１１−２４９３９２）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００１６９４９９）高砂熱学工業株式会社 (287)
【出願人】（５０９０８６４６４）株式会社関電エネルギーソリューション (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００１６９４９９）高砂熱学工業株式会社 (287)
【出願人】（５０９０８６４６４）株式会社関電エネルギーソリューション (9)
【Ｆターム（参考）】
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