高負荷空調システム
【課題】サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応し、サーバ室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減し、冷却コイルの凝縮水又は結露水等がサーバ機器等に影響するのを防止する空調システムを提供する。
【解決手段】空調機(10)がコールドアイル(C)の直下において床下チャンバ(9)内に配置される。空調機は、空気冷却用冷却器(12)、空気循環用給気ファン(11)及び冷気送風口(8)を備える。給気ファンは、床吸込口(7)を介してホットアイル(H)の暖気を吸引し、冷却器によって冷却し、冷気を床吹出口から上向きにコールドアイルに送風する空気循環回路を形成する。電子機器(S)と熱交換した暖気がホットアイルに流出する。冷却器は暖気を冷却して電子機器の顕熱を除熱する。
【解決手段】空調機(10)がコールドアイル(C)の直下において床下チャンバ(9)内に配置される。空調機は、空気冷却用冷却器(12)、空気循環用給気ファン(11)及び冷気送風口(8)を備える。給気ファンは、床吸込口(7)を介してホットアイル(H)の暖気を吸引し、冷却器によって冷却し、冷気を床吹出口から上向きにコールドアイルに送風する空気循環回路を形成する。電子機器(S)と熱交換した暖気がホットアイルに流出する。冷却器は暖気を冷却して電子機器の顕熱を除熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高負荷空調システムに関するものであり、より詳細には、多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室に設けられる高負荷空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数のサーバ機器、ルーター、ＩＴ機器、通信機器等の高負荷電子機器を収容するデータセンタ、ＩＴ機器管理施設又は携帯電話基地局のサーバ室、電算室又は通信機器室等の建設が近年急増している。この種の施設は、多量の顕熱を発熱する多数の電子機器を室内に収容することから、電子機器の顕熱を除熱するための高負荷空調システムが設けられる。
【０００３】
例えば、データセンタ等におけるサーバ機器の高集積化・高密度化が近年殊に進んでおり、サーバ室内において大量の顕熱が発生する結果として、サーバ室の冷却に要する電力消費量が急速に増加する傾向が生じている。サーバ機器の多くは、前面から冷気の吸込みを行い、背面から暖気を排気する構造を有する。このため、このようなサーバ室においては、サーバラック前面の吸気面を対向配置して吸気面間にコールドアイルを形成し、サーバラック背面の排気面を対向配置して排気面間にホットアイルを形成し、これにより、空調システムの熱効率を向上するホットアイル・コールドアイル方式のレイアウトが一般に採用されている。
【０００４】
特許第3835615号公報（特許文献１）には、このようなデータセンタ又はサーバルームの空調システムが記載されている。サーバ室を冷却する空調装置は、床下チャンバに冷気を送風し、コールドアイルの通気性床を介してコールドアイルに冷気を供給する。冷気は、コールドアイル内に上向きに吹出し、サーバラックの吸気面（前面）からサーバラック内に給気される。サーバ機器を除熱して昇温した暖気は、サーバラックの排気面からホットアイル又は室内上部空間に排気され、空調装置に還流する。
【０００５】
このようなデータセンタ又はサーバルームの空調システムに関し、コールドアイルの頂部に空調機を設置し、コールドアイル頂部から下方に冷気を送風するダウンフロー方式の空調システムが特開2009-133617号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第3835615号公報
【特許文献２】特開2009-133617号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、単一系統の空調システムによってサーバ室全体を空調する従来の空調システム（特許文献１）は、空調空気をサーバ室全域に循環するように構成されているので、送風負荷が大きく、多大な空気搬送動力を要する。また、この空調システムは、室全体を単位とした構成のものであるので、全サーバ機器を実装した状態を想定して空調システムを設計せざるを得ず、従って、段階的なサーバ機器の実装、交換又は撤去等に相応して空調システムを拡充し又は縮小することは困難である。
【０００８】
また、このようにサーバ室全体を空調する空調システムでは、不均一な室内熱負荷分布に適応した空調を行うことができず、このため、熱効率を十分に向上させることができない。
【０００９】
他方、コールドアイル頂部に空調機を分散配置した空調システム（特許文献２）によれば、サーバ機器の実装、交換又は撤去等に相応して空調機の増設・撤去等を任意に実施することができ、しかも、熱負荷分布に相応して空調機の配置、制御等を行うことが可能となる。
【００１０】
しかし、このような空調システムでは、空調機の保守又は維持・管理や、増設・撤去等をサーバ室内で行う必要が生じる。しかも、冷却コイルの凝縮水、結露水等がサーバラック頂部において発生する虞があり、また、仮に冷却コイルの破損・損傷等が生じた場合、熱媒体がサーバ室内に漏出することも懸念される。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応するとともに、サーバ室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減し、しかも、冷却コイルの凝縮水又は結露水、或いは、冷却コイルの破損・損傷等がサーバ機器等に影響するのを防止することができる空調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】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は、多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室に設けられる空調システムにおいて、
コールドアイルの直下において床下チャンバ内に配置された空調機を有し、
該空調機は、空気冷却用冷却器、空気循環用給気ファン及び冷気送風口を備え、
前記冷気送風口は、コールドアイルの床面に配置された床吹出口からなり、又は該床吹出口に接続されており、
前記給気ファンは、ホットアイルの床面に配置された床吸込口を介してホットアイルの暖気を吸引し、前記冷却器によって冷却し、冷気を前記床吹出口から上向きにコールドアイルに送風する空気循環回路を形成し、
前記冷気は、前記電子機器と熱交換し、前記暖気としてホットアイルに流出し、
前記冷却器は、前記暖気を冷却して前記電子機器の顕熱を除熱することを特徴とする空調システムを提供する。
【００１３】
本発明の上記構成によれば、コールドアイル、電子機器、ホットアイル及び冷却器から構成される局所的な空気循環回路が形成される。この空気循環回路は、床下チャンバの空調機によって形成されるので、空調機の増設又は撤去により、サーバ機器等の段階的実装又は撤去に相応した複数の空気循環回路を形成することができる。また、空調機の位置及び冷房能力の設定により、熱負荷分布に相応した空気循環回路を形成することができるので、不均一な室内熱負荷分布等に適応することが可能となる。更には、床下チャンバに配置された空調機は、床下チャンバにおいて保守又は維持・管理等の作業を行うことができ、冷却コイルの凝縮水又は結露水や、冷却コイルの破損・損傷等は、室内の電子機器に影響を及ぼさない。
【００１４】
好ましくは、上記空調機は、床下チャンバに配置された架台によって支持され、室の床面のレベルに近接し且つ床下チャンバの床面から間隔を隔てて配置される。所望により、上記冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成する。
【００１５】
所望により、補助空調機がコールドアイルの頂部に配置される。補助空調機は、電子機器と熱交換した暖気を吸引して冷却し、冷却後の空気をコールドアイルに下向きに送風する。好ましくは、補助空調機の空気冷却用冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の空調システムによれば、サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応するとともに、サーバ室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減し、しかも、冷却コイルの凝縮水又は結露水、或いは、冷却コイルの破損・損傷等がサーバ機器等に影響するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。
【図２】図２は、図１に示す空調システムを備えたサーバ室の構造を示す縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図４】図４は、図２のII−II線における断面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。
【図６】図６は、図５に示す実施形態の変形例を示す空調システムフロー図である。
【図７】図５及び図６に示す空調システムを備えたサーバ室の構造を示す縦断面図である。
【図８】図７のIII-III線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。図１には、空気循環回路を循環する空気流の流れが、矢印によって概念的に示されている。
【００２０】
サーバ室１は、床面構成材３及び床版４とから構成される二重床構造の床構造体２と、サーバ室１を他室、屋外空間等から平面的に区画する隔壁５と、サーバ室１を上階から区画する天井構造体６とを有する。天井構造体６は、上階の床構造体、或いは、屋根構造体からなる。床面構成材３の下方には床下チャンバ９が形成される。サーバ室１の天井高Ｇは３．５〜４．０ｍ、例えば、３．７ｍに設定される。床版４の上面から床面Ｆまでの距離Ｎは、２．０〜２．５ｍ、例えば、２．２ｍに設定される。
【００２１】
サーバ室１の床面Ｆには、多数の空冷式サーバラックＳが整列配置される。各サーバラックＳ内には、複数のサーバ機器等（図示せず）が実装される。各サーバラックＳは、操作面を構成する筐体前面Ｓａから冷気を取り込み、筐体背面Ｓｂからサーバ室１の室内に熱排気するためのファン（図示せず）を有する。サーバラックＳは、この種のサーバ室において一般に採用されるホットアイル・コールドアイル方式に配置されている。ホットアイル・コールドアイル方式のレイアウトにおいては、給気を要する筐体前面Ｓａ同士が対向配置され、筐体前面Ｓａの間にコールドアイルＣが形成されるとともに、熱排気を行う筐体背面Ｓｂ同士が対向配置され、筐体背面Ｓｂの間にホットアイルＨが形成される。コールドアイルＣを室内上部空間から遮蔽する遮蔽板Ｂが、隣り合うサーバラックＳの上部を架橋するように配置される。遮蔽板ＢはコールドアイルＣを室内上部空間から確実に区画し、コールドアイルＣ内の冷気が室内上部空間に流出するのを阻止する。また、図４に示す如く、コールドアイルＣの両端部も又、遮蔽体Ｅによってサーバ室１の室内空間から遮蔽することが望ましい。好ましくは、遮蔽体Ｅは、引き戸又は開き戸等の扉Ｄと、扉Ｄの周囲を囲む枠又は盲パネルＰとから構成される。遮蔽板Ｂ及び遮蔽体Ｅは、コールドアイルＣを明確に区画し、コールドアイルＣ内の空間に供給された冷気は、実質的に全量が確実且つ効率的にサーバラックＳ内のサーバ機器に給気される。なお、遮蔽体Ｅは、スクリーン、シート等の可撓膜材によって形成しても良い。
【００２２】
図１に示すように、多数の床吸込口７及び床吹出口８が床面Ｆに配置される。床吸込口７及び床吹出口８は、例えば、床面の一部を構成する歩行可能な金属製グレーチング等の有孔部材又は通気性部材からなり、床吸込口７及び床吹出口８の開口率は、６０〜８０％の範囲、例えば、約７０％に設定される。
【００２３】
ヒートポンプ式空調機１０が床下チャンバ９に配置される。空調機１０は、床面構成材３又はその支持部材から懸吊される。床吹出口８は空調機１０の冷気送風口を構成する。
【００２４】
調整外気を床下チャンバ９に送風する空冷ヒートポンプ式の外調機３０が、床下チャンバ９内に配設される。外調機３０は外気導入ダクト３１に接続され、外気導入ダクト３１は、外気ＯＡを取り込むための外気取入口３２に接続される。外調機３０は、送風機３３及び冷却コイル３４を備える。冷却コイル３４は、熱媒体循環配管３５、３６を介して屋外機３７に接続される。冷却コイル３４は、冷媒が循環する直膨式コイルからなり、屋外機３７は凝縮器及び送風機を有する。
【００２５】
外調機３０は、外気取入口３２及び外気導入ダクト３１を介して取り込んだ外気ＯＡを冷却コイル３４によって調温・調湿し、送風機３３の送風圧力下に調整外気を床下チャンバ９に送風する。所望により、冷却コイル３４を冷却・加熱コイルとして使用し、或いは、再熱コイル等を外調機３０内に組込んでも良い。
【００２６】
サーバ室１に供給された外気と実質的に同量の室内空気が排気系４０によってサーバ室１から系外に排気される。排気系４０は、サーバ室１の上部に配置された排気口４１と、排気口４１に接続された排気ダクト４２及び排気ファン４３とを有する。
【００２７】
各コールドアイルの直下に配置された空調機１０は、給気ファン１１及び冷却コイル１２を備える。冷却コイル１２は、熱媒体循環配管１３、１４を介して屋外機１５に接続される。各冷却コイル１２は、冷媒を循環する直膨式コイルからなり、各屋外機１５は凝縮器及び送風機を有する。
【００２８】
空調機１０は、給気ファン１１の吸引圧力下に、冷却コイル１２を介して床下チャンバ９の空気を取込み、冷却コイル１２によって冷却する。例えば、空調機１０の吸込み空気温度は２９℃に設定され、空調機１０の吹出し空気温度は１６℃に設定される。冷却コイル１２によって調温した冷気は、給気ファン１１の吐出圧力下に床吹出口８から上向きに吹き出す。
【００２９】
床吹出口８は各コールドアイルＣの床部分に配置されており、空調機１０の冷気を各コールドアイルＣに上向きに送風する。コールドアイルＣ内に送風された冷気は、各サーバラックＳは内蔵ファン（図示せず）によって筐体内に吸引され、筐体内のサーバ機器等を除熱する。サーバ機器等との熱交換によって昇温した空気は、暖気として筐体背面からホットアイルＨに流出する。
【００３０】
ホットアイルＨに流出した暖気は、給気ファン１１の吸引圧力下に床吸込口７を流通して床下チャンバ９内に流下し、給気ファン１１に吸引され、前述の如く、冷却コイル１２によって冷却され、床吹出口８からコールドアイルＣに供給される。
【００３１】
従って、本実施形態の空調システムは、各コールドアイルＣの直下において床下チャンバに配設された空調機１０を有し、空調機１０の冷気送風口は、サーバ室１の床面に床吹出口８として配置され、空調機１０の給気ファン１１は、ホットアイルＨ、床吸込口７、床下チャンバ９、冷却コイル１２、床吹出口８及びコールドアイルＣからなる空気循環回路を形成し、空調機１０の冷却コイル１２は、空気循環回路を循環する空気を冷却し、サーバラックＳ内のサーバ機器等の発熱を除熱する。
【００３２】
このような空調システムによれば、サーバラックＳの直近に局所的な空気循環回路を形成し、サーバ機器等の発熱を効率的に除去し得るので、システム全体の熱効率を向上することができる。
【００３３】
また、上記空調システムは、空調機１０をコールドアイル単位に分散配置した構成を有するので、サーバラックＳの段階的設置又は撤去に相応して空調機１０を床下チャンバ９内に段階的に設置し又は撤去することができる。即ち、上記空調システムによれば、サーバラックＳの実装に相応した局所的な冷気循環が可能となるので、サーバ室１全域に冷気循環を要する従来の空調システムと比べ、送風動力削減、熱効率向上、制御性向上等の点で極めて有利である。
【００３４】
更には、床下チャンバ９は、操作員、作業員等が移動可能且つ作業可能な高さ（距離Ｎ）を有するので、空調機１０の増設、撤去、交換、維持管理等を比較的容易に行うことができ、しかも、熱媒体循環配管１３、１４は床下チャンバ９内に配管されるので、凝縮水又は結露水の発生、熱媒体の漏出等が発生したとしても、サーバ室１内のサーバ機器等は実質的な影響を受けない。従って、上記空調システムは、空調機１０の維持・管理及び増設・撤去・交換や、サーバ機器の運転保守の点においても有利である。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。図５には、空気循環回路を循環する空気流の流れが、矢印によって概念的に示されている。なお、図５において、図１に示す各構成要素と実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００３６】
本実施形態の空調システムにおいては、空調機１０及び外調機３０の冷却コイル１２、３４は、冷水循環方式の熱交換器からなり、冷水給送管１７及び冷水還流管１８が冷却コイル１２、３４に接続される。冷水給送管１７及び冷水還流管１８は、チラー等の冷熱源（図示せず）に接続される。冷却コイル１２、３４は、冷水給送管１７及び冷水還流管１８を含む冷水循環回路を循環する冷水によって空気又は外気を冷却する。冷却コイル１２、３４、冷水給送管１７及び冷水還流管１８は、床下チャンバ９内に配管されるので、凝縮水又は結露水や、管路又は熱交換器の漏水等が発生したとしても、サーバ室１内のサーバ機器等は実質的な影響を受けない。
【００３７】
本実施形態においては、補助的な空調機５０がコールドアイルＣの頂部に配置される。空調機５０は、コールドアイルＣ内の温度分布に不均衡又は温度ムラ等が生じた場合等に補助的又は過渡的に運転され、或いは、コールドアイルＣ内の気流分布を補正する補助的な冷気流をコールドアイルＣ内に生じさせるように定常的に運転される。
【００３８】
空調機５０は、コールドアイルＣの頂部に配置された筐体内に給気ファン５１及び冷却コイル５２を内蔵した構成を有する。空調機５０の筐体は、サーバラックＳのフレーム（図示せず）によって支持され、或いは、独立した架台（図示せず）によって支持される。空調機５０の筐体下面には、コールドアイルＣに面する水平な吹出口６０が配設される。冷却コイル５２は、熱媒体循環配管５３、５４を介して冷水循環タンク５６内の熱交換器５５に接続される。冷水循環タンク５６には、冷水給送管１７及び冷水還流管１８の分岐管が接続され、冷水循環回路の冷水が冷水循環タンク５６内を循環する。冷却コイル５２、熱媒体循環配管５３、５４、熱交換器５５及び冷水循環タンク５６は、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ（本出願人の登録商標））を構成し、熱交換器５５において凝縮した冷媒は、熱媒体循環配管５３内を重力下に流下して冷却コイル５２に供給され、冷却コイル５２において気化した冷媒は、熱媒体循環配管５４内を上昇し、熱交換器５５に還流する。このような冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）については、例えば、特開平１１−２３０５７７号公報等に詳細に記載されているので、更なる詳細な説明は、省略する。
【００３９】
本実施形態に係る空調システムによれば、空調機５０の冷気によってコールドアイルＣ内の気流分布及び温度分布を最適化し、或いは、サーバ機器の熱負荷の変化に相応して空調システム全体の冷房能力を調整し又は増大することができる。また、本実施形態においては、空調機１０の熱源として冷水を使用しているので、熱源の共用又は集中管理によって、サーバ室１を含む建築物全体の熱効率を向上させることができる。更に、本実施形態の空調機５０は、冷媒自然循環方式の冷媒循環回路を用いた構成のものであるので、漏水等のリスクをなくし又は低減することができる。
【００４０】
図６は、図５に示す実施形態の変形例を示す空調システムフロー図である。
【００４１】
図５に示す実施形態は、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）を空調機５０のみに適用した構成のものであるが、本実施形態（図６）の空調システムは、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）を空調機１０、５０及び外調機３０に適用した構成を有する。
【００４２】
空調機１０、５０及び外調機３０の冷却コイル１２、３４、５２は、熱媒体循環配管５３、５４、５７、５８を介して冷水循環タンク５６内の熱交換器５５、５９に接続される。冷水循環タンク５６には、冷水給送管１７及び冷水還流管１８が接続され、冷水循環回路の冷水が冷水循環タンク５６内を循環する。冷却コイル１２、３４、５２、熱媒体循環配管５３、５４、５７、５８、熱交換器５５、５９及び冷水循環タンク５６は、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）を構成し、熱交換器５５、５９において凝縮した冷媒は、熱媒体循環配管５３、５７内を重力下に流下して冷却コイル１２、３４、５２に供給され、冷却コイル１２、３４、５２において気化した冷媒は、熱媒体循環配管５４、５８内を上昇し、熱交換器５５、５９に還流する。このような構成によれば、冷媒循環のための動力を大幅に削減することができる。
【実施例】
【００４３】
図２は、図１に示す空調システムを備えたサーバ室１の構造を示す縦断面図であり、図３及び図４は、図２のＩ−Ｉ線及びII−II線における断面図である。なお、図２〜図４には、空気循環回路を循環する空気流の流れが、矢印によって概念的に示されている。また、図２〜図４の各図において、図１に示す各構成要素と実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００４４】
サーバ室１の床構造体２は、鋼構造トラスからなるトラス梁２０の上弦材２１によって床面構成材３を支持し、トラス梁２０の下弦材２２によってコンクリート構造の床版４を支持する構造を有する。トラス梁２０を相互連結する小梁２３には、空調機１０の支持架台２５を床下チャンバ９内に懸吊するための横架材２４が懸架される。架台２５の支柱２６は横架材２４から垂下し、架台２５の支持ステージ２７が、支柱２６の下端部に水平に固定され、床版４の上面から間隔を隔てて配置される。
【００４５】
空調機１０は、防振装置等を介して支持ステージ２７上に支持される。冷却コイル１２は、コールドアイルＣの両側に配置されたサーバラックＳと対応するように対をなして空調機１０の筐体内に配置される。空調機１０の給気ファン１１は、左右の冷却コイル１２を介して床下チャンバ９の空気を吸引する。なお、冷却コイル１２は、図１に示すように熱媒体循環配管１３、１４を介して屋外機１５に接続される。
【００４６】
前述の如く、ホットアイルＨから床吸込口７を介して床下チャンバ９に至る暖気の流れ（二重線の矢印で示す）と、冷却コイル１２から床吹出口８を介してコールドアイルＣに至る冷気の流れ（実線矢印で示す）と、サーバラックＳ内の気流（破線で示す）とから構成される空気循環回路が、給気ファン１１の送風圧力下に形成される。冷却コイル１２は、空気循環回路を循環する空気を冷却し、サーバラックＳ内のサーバ機器等の発熱を除熱する。
【００４７】
図７及び図８は、図５及び図６に示す空調システムを備えたサーバ室１の構造を示す断面図である。
【００４８】
空調機５０は、コールドアイルＣ内の温度分布や、気流分布等を改善するのに適した位置のみに配置され、間隔を隔てた空調機５０の間には、遮蔽板Ｂが配置される。その他の構成は、前述の実施例（図２〜図４）と実質的に同じであるので、更なる説明は、省略する。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において種々の変更又は変形が可能であり、かかる変更又は変形例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００５０】
例えば、上記実施形態及び実施例においては、空冷ヒートポンプ式空調機又は冷水循環式空調機をコールドアイル直下の空調機として使用しているが、床下チャンバに冷却水循環系配管を配管し、水冷式ヒートポンプ式空調機を床下チャンバ内に配設しても良い。
【００５１】
また、筐体頂面にファンを備え、筐体頂面から熱排気する型式のサーバラックを用いたサーバ室に本発明を適用し、例えば、コールドアイル上部の補助的な空調機によって頂面からの熱排気を冷却するようにしても良い。
【００５２】
更には、底面から冷気を導入する型式のサーバラックを用いたサーバ室に本発明を適用し、例えば、コールドアイル直下の空調機の冷気をサーバラックの底面に供給するようにしても良い。
【００５３】
また、上記実施形態及び実施例においては、コールドアイル直下の空調機を等間隔に配置しているが、空調機を不規則な間隔に配置し、或いは、相互間隔を隔てることなく連接配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室を冷房するための空調システムに適用される。本発明の空調システムは、多数又は大容量のＩＴ機器、電算機、通信機器等を室内に収容したサーバ室、データセンタ、ＩＴ機器管理施設、携帯電話基地局等の空調システムとして好適に使用し得る。本発明の空調システムによれば、多量の顕熱を除去すべく多量の冷気循環を要する室又は施設において、サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応するとともに、室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減することができ、しかも、冷却コイルの凝縮水又は結露水等がサーバ機器等に影響する事態を防止することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ サーバ室
２ 床構造体
３ 床面構成材
４ 床版
７ 床吸込口
８ 床吹出口
９ 床下チャンバ
１０ 空調機
１１ 給気ファン
１２ 冷却コイル
１３、１４ 熱媒体循環配管
１５ 屋外機
１７ 冷水給送管
１８ 冷水還流管
２０ トラス梁
２５ 支持架台
２７ 支持ステージ
３０ 外調機
４０ 排気系
５０ 空調機
５１ 給気ファン
５２ 冷却コイル
５３、５４、５７、５８ 熱媒体循環配管
５５、５９ 熱交換器
５６ 冷水循環タンク
６０ 吹出口
Ｂ 遮蔽板
Ｃ コールドアイル
Ｅ 遮蔽体
Ｈ ホットアイル
Ｓ 空冷式サーバラック
Ｓａ 筐体前面
Ｓｂ 筐体背面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高負荷空調システムに関するものであり、より詳細には、多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室に設けられる高負荷空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数のサーバ機器、ルーター、ＩＴ機器、通信機器等の高負荷電子機器を収容するデータセンタ、ＩＴ機器管理施設又は携帯電話基地局のサーバ室、電算室又は通信機器室等の建設が近年急増している。この種の施設は、多量の顕熱を発熱する多数の電子機器を室内に収容することから、電子機器の顕熱を除熱するための高負荷空調システムが設けられる。
【０００３】
例えば、データセンタ等におけるサーバ機器の高集積化・高密度化が近年殊に進んでおり、サーバ室内において大量の顕熱が発生する結果として、サーバ室の冷却に要する電力消費量が急速に増加する傾向が生じている。サーバ機器の多くは、前面から冷気の吸込みを行い、背面から暖気を排気する構造を有する。このため、このようなサーバ室においては、サーバラック前面の吸気面を対向配置して吸気面間にコールドアイルを形成し、サーバラック背面の排気面を対向配置して排気面間にホットアイルを形成し、これにより、空調システムの熱効率を向上するホットアイル・コールドアイル方式のレイアウトが一般に採用されている。
【０００４】
特許第3835615号公報（特許文献１）には、このようなデータセンタ又はサーバルームの空調システムが記載されている。サーバ室を冷却する空調装置は、床下チャンバに冷気を送風し、コールドアイルの通気性床を介してコールドアイルに冷気を供給する。冷気は、コールドアイル内に上向きに吹出し、サーバラックの吸気面（前面）からサーバラック内に給気される。サーバ機器を除熱して昇温した暖気は、サーバラックの排気面からホットアイル又は室内上部空間に排気され、空調装置に還流する。
【０００５】
このようなデータセンタ又はサーバルームの空調システムに関し、コールドアイルの頂部に空調機を設置し、コールドアイル頂部から下方に冷気を送風するダウンフロー方式の空調システムが特開2009-133617号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第3835615号公報
【特許文献２】特開2009-133617号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、単一系統の空調システムによってサーバ室全体を空調する従来の空調システム（特許文献１）は、空調空気をサーバ室全域に循環するように構成されているので、送風負荷が大きく、多大な空気搬送動力を要する。また、この空調システムは、室全体を単位とした構成のものであるので、全サーバ機器を実装した状態を想定して空調システムを設計せざるを得ず、従って、段階的なサーバ機器の実装、交換又は撤去等に相応して空調システムを拡充し又は縮小することは困難である。
【０００８】
また、このようにサーバ室全体を空調する空調システムでは、不均一な室内熱負荷分布に適応した空調を行うことができず、このため、熱効率を十分に向上させることができない。
【０００９】
他方、コールドアイル頂部に空調機を分散配置した空調システム（特許文献２）によれば、サーバ機器の実装、交換又は撤去等に相応して空調機の増設・撤去等を任意に実施することができ、しかも、熱負荷分布に相応して空調機の配置、制御等を行うことが可能となる。
【００１０】
しかし、このような空調システムでは、空調機の保守又は維持・管理や、増設・撤去等をサーバ室内で行う必要が生じる。しかも、冷却コイルの凝縮水、結露水等がサーバラック頂部において発生する虞があり、また、仮に冷却コイルの破損・損傷等が生じた場合、熱媒体がサーバ室内に漏出することも懸念される。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応するとともに、サーバ室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減し、しかも、冷却コイルの凝縮水又は結露水、或いは、冷却コイルの破損・損傷等がサーバ機器等に影響するのを防止することができる空調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】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は、多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室に設けられる空調システムにおいて、
コールドアイルの直下において床下チャンバ内に配置された空調機を有し、
該空調機は、空気冷却用冷却器、空気循環用給気ファン及び冷気送風口を備え、
前記冷気送風口は、コールドアイルの床面に配置された床吹出口からなり、又は該床吹出口に接続されており、
前記給気ファンは、ホットアイルの床面に配置された床吸込口を介してホットアイルの暖気を吸引し、前記冷却器によって冷却し、冷気を前記床吹出口から上向きにコールドアイルに送風する空気循環回路を形成し、
前記冷気は、前記電子機器と熱交換し、前記暖気としてホットアイルに流出し、
前記冷却器は、前記暖気を冷却して前記電子機器の顕熱を除熱することを特徴とする空調システムを提供する。
【００１３】
本発明の上記構成によれば、コールドアイル、電子機器、ホットアイル及び冷却器から構成される局所的な空気循環回路が形成される。この空気循環回路は、床下チャンバの空調機によって形成されるので、空調機の増設又は撤去により、サーバ機器等の段階的実装又は撤去に相応した複数の空気循環回路を形成することができる。また、空調機の位置及び冷房能力の設定により、熱負荷分布に相応した空気循環回路を形成することができるので、不均一な室内熱負荷分布等に適応することが可能となる。更には、床下チャンバに配置された空調機は、床下チャンバにおいて保守又は維持・管理等の作業を行うことができ、冷却コイルの凝縮水又は結露水や、冷却コイルの破損・損傷等は、室内の電子機器に影響を及ぼさない。
【００１４】
好ましくは、上記空調機は、床下チャンバに配置された架台によって支持され、室の床面のレベルに近接し且つ床下チャンバの床面から間隔を隔てて配置される。所望により、上記冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成する。
【００１５】
所望により、補助空調機がコールドアイルの頂部に配置される。補助空調機は、電子機器と熱交換した暖気を吸引して冷却し、冷却後の空気をコールドアイルに下向きに送風する。好ましくは、補助空調機の空気冷却用冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の空調システムによれば、サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応するとともに、サーバ室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減し、しかも、冷却コイルの凝縮水又は結露水、或いは、冷却コイルの破損・損傷等がサーバ機器等に影響するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。
【図２】図２は、図１に示す空調システムを備えたサーバ室の構造を示す縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図４】図４は、図２のII−II線における断面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。
【図６】図６は、図５に示す実施形態の変形例を示す空調システムフロー図である。
【図７】図５及び図６に示す空調システムを備えたサーバ室の構造を示す縦断面図である。
【図８】図７のIII-III線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。図１には、空気循環回路を循環する空気流の流れが、矢印によって概念的に示されている。
【００２０】
サーバ室１は、床面構成材３及び床版４とから構成される二重床構造の床構造体２と、サーバ室１を他室、屋外空間等から平面的に区画する隔壁５と、サーバ室１を上階から区画する天井構造体６とを有する。天井構造体６は、上階の床構造体、或いは、屋根構造体からなる。床面構成材３の下方には床下チャンバ９が形成される。サーバ室１の天井高Ｇは３．５〜４．０ｍ、例えば、３．７ｍに設定される。床版４の上面から床面Ｆまでの距離Ｎは、２．０〜２．５ｍ、例えば、２．２ｍに設定される。
【００２１】
サーバ室１の床面Ｆには、多数の空冷式サーバラックＳが整列配置される。各サーバラックＳ内には、複数のサーバ機器等（図示せず）が実装される。各サーバラックＳは、操作面を構成する筐体前面Ｓａから冷気を取り込み、筐体背面Ｓｂからサーバ室１の室内に熱排気するためのファン（図示せず）を有する。サーバラックＳは、この種のサーバ室において一般に採用されるホットアイル・コールドアイル方式に配置されている。ホットアイル・コールドアイル方式のレイアウトにおいては、給気を要する筐体前面Ｓａ同士が対向配置され、筐体前面Ｓａの間にコールドアイルＣが形成されるとともに、熱排気を行う筐体背面Ｓｂ同士が対向配置され、筐体背面Ｓｂの間にホットアイルＨが形成される。コールドアイルＣを室内上部空間から遮蔽する遮蔽板Ｂが、隣り合うサーバラックＳの上部を架橋するように配置される。遮蔽板ＢはコールドアイルＣを室内上部空間から確実に区画し、コールドアイルＣ内の冷気が室内上部空間に流出するのを阻止する。また、図４に示す如く、コールドアイルＣの両端部も又、遮蔽体Ｅによってサーバ室１の室内空間から遮蔽することが望ましい。好ましくは、遮蔽体Ｅは、引き戸又は開き戸等の扉Ｄと、扉Ｄの周囲を囲む枠又は盲パネルＰとから構成される。遮蔽板Ｂ及び遮蔽体Ｅは、コールドアイルＣを明確に区画し、コールドアイルＣ内の空間に供給された冷気は、実質的に全量が確実且つ効率的にサーバラックＳ内のサーバ機器に給気される。なお、遮蔽体Ｅは、スクリーン、シート等の可撓膜材によって形成しても良い。
【００２２】
図１に示すように、多数の床吸込口７及び床吹出口８が床面Ｆに配置される。床吸込口７及び床吹出口８は、例えば、床面の一部を構成する歩行可能な金属製グレーチング等の有孔部材又は通気性部材からなり、床吸込口７及び床吹出口８の開口率は、６０〜８０％の範囲、例えば、約７０％に設定される。
【００２３】
ヒートポンプ式空調機１０が床下チャンバ９に配置される。空調機１０は、床面構成材３又はその支持部材から懸吊される。床吹出口８は空調機１０の冷気送風口を構成する。
【００２４】
調整外気を床下チャンバ９に送風する空冷ヒートポンプ式の外調機３０が、床下チャンバ９内に配設される。外調機３０は外気導入ダクト３１に接続され、外気導入ダクト３１は、外気ＯＡを取り込むための外気取入口３２に接続される。外調機３０は、送風機３３及び冷却コイル３４を備える。冷却コイル３４は、熱媒体循環配管３５、３６を介して屋外機３７に接続される。冷却コイル３４は、冷媒が循環する直膨式コイルからなり、屋外機３７は凝縮器及び送風機を有する。
【００２５】
外調機３０は、外気取入口３２及び外気導入ダクト３１を介して取り込んだ外気ＯＡを冷却コイル３４によって調温・調湿し、送風機３３の送風圧力下に調整外気を床下チャンバ９に送風する。所望により、冷却コイル３４を冷却・加熱コイルとして使用し、或いは、再熱コイル等を外調機３０内に組込んでも良い。
【００２６】
サーバ室１に供給された外気と実質的に同量の室内空気が排気系４０によってサーバ室１から系外に排気される。排気系４０は、サーバ室１の上部に配置された排気口４１と、排気口４１に接続された排気ダクト４２及び排気ファン４３とを有する。
【００２７】
各コールドアイルの直下に配置された空調機１０は、給気ファン１１及び冷却コイル１２を備える。冷却コイル１２は、熱媒体循環配管１３、１４を介して屋外機１５に接続される。各冷却コイル１２は、冷媒を循環する直膨式コイルからなり、各屋外機１５は凝縮器及び送風機を有する。
【００２８】
空調機１０は、給気ファン１１の吸引圧力下に、冷却コイル１２を介して床下チャンバ９の空気を取込み、冷却コイル１２によって冷却する。例えば、空調機１０の吸込み空気温度は２９℃に設定され、空調機１０の吹出し空気温度は１６℃に設定される。冷却コイル１２によって調温した冷気は、給気ファン１１の吐出圧力下に床吹出口８から上向きに吹き出す。
【００２９】
床吹出口８は各コールドアイルＣの床部分に配置されており、空調機１０の冷気を各コールドアイルＣに上向きに送風する。コールドアイルＣ内に送風された冷気は、各サーバラックＳは内蔵ファン（図示せず）によって筐体内に吸引され、筐体内のサーバ機器等を除熱する。サーバ機器等との熱交換によって昇温した空気は、暖気として筐体背面からホットアイルＨに流出する。
【００３０】
ホットアイルＨに流出した暖気は、給気ファン１１の吸引圧力下に床吸込口７を流通して床下チャンバ９内に流下し、給気ファン１１に吸引され、前述の如く、冷却コイル１２によって冷却され、床吹出口８からコールドアイルＣに供給される。
【００３１】
従って、本実施形態の空調システムは、各コールドアイルＣの直下において床下チャンバに配設された空調機１０を有し、空調機１０の冷気送風口は、サーバ室１の床面に床吹出口８として配置され、空調機１０の給気ファン１１は、ホットアイルＨ、床吸込口７、床下チャンバ９、冷却コイル１２、床吹出口８及びコールドアイルＣからなる空気循環回路を形成し、空調機１０の冷却コイル１２は、空気循環回路を循環する空気を冷却し、サーバラックＳ内のサーバ機器等の発熱を除熱する。
【００３２】
このような空調システムによれば、サーバラックＳの直近に局所的な空気循環回路を形成し、サーバ機器等の発熱を効率的に除去し得るので、システム全体の熱効率を向上することができる。
【００３３】
また、上記空調システムは、空調機１０をコールドアイル単位に分散配置した構成を有するので、サーバラックＳの段階的設置又は撤去に相応して空調機１０を床下チャンバ９内に段階的に設置し又は撤去することができる。即ち、上記空調システムによれば、サーバラックＳの実装に相応した局所的な冷気循環が可能となるので、サーバ室１全域に冷気循環を要する従来の空調システムと比べ、送風動力削減、熱効率向上、制御性向上等の点で極めて有利である。
【００３４】
更には、床下チャンバ９は、操作員、作業員等が移動可能且つ作業可能な高さ（距離Ｎ）を有するので、空調機１０の増設、撤去、交換、維持管理等を比較的容易に行うことができ、しかも、熱媒体循環配管１３、１４は床下チャンバ９内に配管されるので、凝縮水又は結露水の発生、熱媒体の漏出等が発生したとしても、サーバ室１内のサーバ機器等は実質的な影響を受けない。従って、上記空調システムは、空調機１０の維持・管理及び増設・撤去・交換や、サーバ機器の運転保守の点においても有利である。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施形態に係る空調システムの構成を示す空調システムフロー図である。図５には、空気循環回路を循環する空気流の流れが、矢印によって概念的に示されている。なお、図５において、図１に示す各構成要素と実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００３６】
本実施形態の空調システムにおいては、空調機１０及び外調機３０の冷却コイル１２、３４は、冷水循環方式の熱交換器からなり、冷水給送管１７及び冷水還流管１８が冷却コイル１２、３４に接続される。冷水給送管１７及び冷水還流管１８は、チラー等の冷熱源（図示せず）に接続される。冷却コイル１２、３４は、冷水給送管１７及び冷水還流管１８を含む冷水循環回路を循環する冷水によって空気又は外気を冷却する。冷却コイル１２、３４、冷水給送管１７及び冷水還流管１８は、床下チャンバ９内に配管されるので、凝縮水又は結露水や、管路又は熱交換器の漏水等が発生したとしても、サーバ室１内のサーバ機器等は実質的な影響を受けない。
【００３７】
本実施形態においては、補助的な空調機５０がコールドアイルＣの頂部に配置される。空調機５０は、コールドアイルＣ内の温度分布に不均衡又は温度ムラ等が生じた場合等に補助的又は過渡的に運転され、或いは、コールドアイルＣ内の気流分布を補正する補助的な冷気流をコールドアイルＣ内に生じさせるように定常的に運転される。
【００３８】
空調機５０は、コールドアイルＣの頂部に配置された筐体内に給気ファン５１及び冷却コイル５２を内蔵した構成を有する。空調機５０の筐体は、サーバラックＳのフレーム（図示せず）によって支持され、或いは、独立した架台（図示せず）によって支持される。空調機５０の筐体下面には、コールドアイルＣに面する水平な吹出口６０が配設される。冷却コイル５２は、熱媒体循環配管５３、５４を介して冷水循環タンク５６内の熱交換器５５に接続される。冷水循環タンク５６には、冷水給送管１７及び冷水還流管１８の分岐管が接続され、冷水循環回路の冷水が冷水循環タンク５６内を循環する。冷却コイル５２、熱媒体循環配管５３、５４、熱交換器５５及び冷水循環タンク５６は、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ（本出願人の登録商標））を構成し、熱交換器５５において凝縮した冷媒は、熱媒体循環配管５３内を重力下に流下して冷却コイル５２に供給され、冷却コイル５２において気化した冷媒は、熱媒体循環配管５４内を上昇し、熱交換器５５に還流する。このような冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）については、例えば、特開平１１−２３０５７７号公報等に詳細に記載されているので、更なる詳細な説明は、省略する。
【００３９】
本実施形態に係る空調システムによれば、空調機５０の冷気によってコールドアイルＣ内の気流分布及び温度分布を最適化し、或いは、サーバ機器の熱負荷の変化に相応して空調システム全体の冷房能力を調整し又は増大することができる。また、本実施形態においては、空調機１０の熱源として冷水を使用しているので、熱源の共用又は集中管理によって、サーバ室１を含む建築物全体の熱効率を向上させることができる。更に、本実施形態の空調機５０は、冷媒自然循環方式の冷媒循環回路を用いた構成のものであるので、漏水等のリスクをなくし又は低減することができる。
【００４０】
図６は、図５に示す実施形態の変形例を示す空調システムフロー図である。
【００４１】
図５に示す実施形態は、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）を空調機５０のみに適用した構成のものであるが、本実施形態（図６）の空調システムは、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）を空調機１０、５０及び外調機３０に適用した構成を有する。
【００４２】
空調機１０、５０及び外調機３０の冷却コイル１２、３４、５２は、熱媒体循環配管５３、５４、５７、５８を介して冷水循環タンク５６内の熱交換器５５、５９に接続される。冷水循環タンク５６には、冷水給送管１７及び冷水還流管１８が接続され、冷水循環回路の冷水が冷水循環タンク５６内を循環する。冷却コイル１２、３４、５２、熱媒体循環配管５３、５４、５７、５８、熱交換器５５、５９及び冷水循環タンク５６は、冷媒自然循環システム（ＶＣＳ）を構成し、熱交換器５５、５９において凝縮した冷媒は、熱媒体循環配管５３、５７内を重力下に流下して冷却コイル１２、３４、５２に供給され、冷却コイル１２、３４、５２において気化した冷媒は、熱媒体循環配管５４、５８内を上昇し、熱交換器５５、５９に還流する。このような構成によれば、冷媒循環のための動力を大幅に削減することができる。
【実施例】
【００４３】
図２は、図１に示す空調システムを備えたサーバ室１の構造を示す縦断面図であり、図３及び図４は、図２のＩ−Ｉ線及びII−II線における断面図である。なお、図２〜図４には、空気循環回路を循環する空気流の流れが、矢印によって概念的に示されている。また、図２〜図４の各図において、図１に示す各構成要素と実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００４４】
サーバ室１の床構造体２は、鋼構造トラスからなるトラス梁２０の上弦材２１によって床面構成材３を支持し、トラス梁２０の下弦材２２によってコンクリート構造の床版４を支持する構造を有する。トラス梁２０を相互連結する小梁２３には、空調機１０の支持架台２５を床下チャンバ９内に懸吊するための横架材２４が懸架される。架台２５の支柱２６は横架材２４から垂下し、架台２５の支持ステージ２７が、支柱２６の下端部に水平に固定され、床版４の上面から間隔を隔てて配置される。
【００４５】
空調機１０は、防振装置等を介して支持ステージ２７上に支持される。冷却コイル１２は、コールドアイルＣの両側に配置されたサーバラックＳと対応するように対をなして空調機１０の筐体内に配置される。空調機１０の給気ファン１１は、左右の冷却コイル１２を介して床下チャンバ９の空気を吸引する。なお、冷却コイル１２は、図１に示すように熱媒体循環配管１３、１４を介して屋外機１５に接続される。
【００４６】
前述の如く、ホットアイルＨから床吸込口７を介して床下チャンバ９に至る暖気の流れ（二重線の矢印で示す）と、冷却コイル１２から床吹出口８を介してコールドアイルＣに至る冷気の流れ（実線矢印で示す）と、サーバラックＳ内の気流（破線で示す）とから構成される空気循環回路が、給気ファン１１の送風圧力下に形成される。冷却コイル１２は、空気循環回路を循環する空気を冷却し、サーバラックＳ内のサーバ機器等の発熱を除熱する。
【００４７】
図７及び図８は、図５及び図６に示す空調システムを備えたサーバ室１の構造を示す断面図である。
【００４８】
空調機５０は、コールドアイルＣ内の温度分布や、気流分布等を改善するのに適した位置のみに配置され、間隔を隔てた空調機５０の間には、遮蔽板Ｂが配置される。その他の構成は、前述の実施例（図２〜図４）と実質的に同じであるので、更なる説明は、省略する。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において種々の変更又は変形が可能であり、かかる変更又は変形例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００５０】
例えば、上記実施形態及び実施例においては、空冷ヒートポンプ式空調機又は冷水循環式空調機をコールドアイル直下の空調機として使用しているが、床下チャンバに冷却水循環系配管を配管し、水冷式ヒートポンプ式空調機を床下チャンバ内に配設しても良い。
【００５１】
また、筐体頂面にファンを備え、筐体頂面から熱排気する型式のサーバラックを用いたサーバ室に本発明を適用し、例えば、コールドアイル上部の補助的な空調機によって頂面からの熱排気を冷却するようにしても良い。
【００５２】
更には、底面から冷気を導入する型式のサーバラックを用いたサーバ室に本発明を適用し、例えば、コールドアイル直下の空調機の冷気をサーバラックの底面に供給するようにしても良い。
【００５３】
また、上記実施形態及び実施例においては、コールドアイル直下の空調機を等間隔に配置しているが、空調機を不規則な間隔に配置し、或いは、相互間隔を隔てることなく連接配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室を冷房するための空調システムに適用される。本発明の空調システムは、多数又は大容量のＩＴ機器、電算機、通信機器等を室内に収容したサーバ室、データセンタ、ＩＴ機器管理施設、携帯電話基地局等の空調システムとして好適に使用し得る。本発明の空調システムによれば、多量の顕熱を除去すべく多量の冷気循環を要する室又は施設において、サーバ機器等の段階的実装又は撤去や、不均一な室内熱負荷分布等に適応するとともに、室内における空調機の保守又は維持・管理等の作業の頻度を低減することができ、しかも、冷却コイルの凝縮水又は結露水等がサーバ機器等に影響する事態を防止することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ サーバ室
２ 床構造体
３ 床面構成材
４ 床版
７ 床吸込口
８ 床吹出口
９ 床下チャンバ
１０ 空調機
１１ 給気ファン
１２ 冷却コイル
１３、１４ 熱媒体循環配管
１５ 屋外機
１７ 冷水給送管
１８ 冷水還流管
２０ トラス梁
２５ 支持架台
２７ 支持ステージ
３０ 外調機
４０ 排気系
５０ 空調機
５１ 給気ファン
５２ 冷却コイル
５３、５４、５７、５８ 熱媒体循環配管
５５、５９ 熱交換器
５６ 冷水循環タンク
６０ 吹出口
Ｂ 遮蔽板
Ｃ コールドアイル
Ｅ 遮蔽体
Ｈ ホットアイル
Ｓ 空冷式サーバラック
Ｓａ 筐体前面
Ｓｂ 筐体背面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室に設けられる空調システムにおいて、
コールドアイルの直下において床下チャンバ内に配置された空調機を有し、
該空調機は、空気冷却用冷却器、空気循環用給気ファン及び冷気送風口を備え、
前記冷気送風口は、コールドアイルの床面に配置された床吹出口からなり、又は該床吹出口に接続されており、
前記給気ファンは、ホットアイルの床面に配置された床吸込口を介してホットアイルの暖気を吸引し、前記冷却器によって冷却し、冷気を前記床吹出口から上向きにコールドアイルに送風する空気循環回路を形成し、
前記冷気は、前記電子機器と熱交換し、前記暖気としてホットアイルに流出し、
前記冷却器は、前記暖気を冷却して前記電子機器の顕熱を除熱することを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記コールドアイルの頂部に配置された補助空調機を更に有し、該補助空調機は、前記電子機器と熱交換した暖気を吸引して冷却し、冷却後の空気をコールドアイルに下向きに送風することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記補助空調機の空気冷却用冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成することを特徴とする請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記空調機の空気冷却用冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記空調機は、前記床下チャンバに配置された架台によって支持され、前記室の床面のレベルに近接し且つ前記床下チャンバの床面から間隔を隔てて配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項１】
多量の顕熱を発熱する電子機器をホットアイル・コールドアイル方式に配置した室に設けられる空調システムにおいて、
コールドアイルの直下において床下チャンバ内に配置された空調機を有し、
該空調機は、空気冷却用冷却器、空気循環用給気ファン及び冷気送風口を備え、
前記冷気送風口は、コールドアイルの床面に配置された床吹出口からなり、又は該床吹出口に接続されており、
前記給気ファンは、ホットアイルの床面に配置された床吸込口を介してホットアイルの暖気を吸引し、前記冷却器によって冷却し、冷気を前記床吹出口から上向きにコールドアイルに送風する空気循環回路を形成し、
前記冷気は、前記電子機器と熱交換し、前記暖気としてホットアイルに流出し、
前記冷却器は、前記暖気を冷却して前記電子機器の顕熱を除熱することを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記コールドアイルの頂部に配置された補助空調機を更に有し、該補助空調機は、前記電子機器と熱交換した暖気を吸引して冷却し、冷却後の空気をコールドアイルに下向きに送風することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記補助空調機の空気冷却用冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成することを特徴とする請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記空調機の空気冷却用冷却器は、冷媒自然循環方式の熱媒体回路の気化器又は蒸発器を構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記空調機は、前記床下チャンバに配置された架台によって支持され、前記室の床面のレベルに近接し且つ前記床下チャンバの床面から間隔を隔てて配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３９０（Ｐ２０１２−２３９０Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３５６１７（Ｐ２０１０−１３５６１７）
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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