JP7081928B2 - 送風量変化検出装置 - Google Patents

Description

本願は、電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置（以下、ＩＣＴ装置ともいう。）を備えるサーバ室に適用される送風量変化検出装置に関する。

ＩＣＴ装置は、ＣＰＵ等の発熱体を冷却するための冷却ファンを備える。ＩＣＴ装置の消費電力は、概ねＣＰＵ等の消費電力と冷却ファンの消費電力との和である。冷却ファンは、当該冷却ファンに吸い込まれる空気の温度（以下、吸込温度という。）が下がると、回転数が低下して冷却ファンの消費電力が低下する。

このため、例えば、特許文献１に記載の空調装置では、吸込温度が予め決められた上限温度を超えている場合には設定温度を下げる制御を行っている。設定温度は、空調装置がサーバ室に供給する空調風の温度である。

特開２０１４－２１４９４４号公報

上記のように、冷却ファンの消費電力を低減するには、冷却ファンの回転数が増大することを抑制することが望ましい。つまり、冷却ファンの消費電力を低減するには、冷却ファンの回転数変化に即応して空調装置を作動させることが望ましい。

したがって、空調装置がＩＣＴ装置と直接的に連動可能であれば、冷却ファンの消費電力を低減することが可能となり得る。しかし、ＩＣＴ装置が冷却ファンの回転数を示す情報を外部に出力することができない場合には、冷却ファンの回転数変化に即応して空調装置を作動させることが難しい。

本願は、上記点に鑑み、冷却ファンの回転数変化、つまり冷却ファンの送風量が変化したか否かを検出するための送風量変化検出装置の一例を開示する。

本願に係る送風量変化検出装置の一例では、送風機への通電量を示す情報値を取得する情報取得部と、送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部とを備える。

これにより、ＩＣＴ装置が冷却ファンの回転数を示す情報を外部に出力することができない場合であっても、冷却ファンの回転数変化、つまり冷却ファンの送風量が変化したか否かを検出することが可能となる。

実施形態に係る空調システムを示す図である。 実施形態に係る空調システムを示す図である。 第１実施形態に係る空調装置を示す図である。 実施形態に係る送風機の特性を示すグラフである。 第１実施形態に係る制御部の作動を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る空調装置を示す図である。 第３実施形態に係る空調装置を示す図である。 第４実施形態に係る制御部の作動を示すフローチャートである。

以下の「発明の実施形態」は、本願発明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。

少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「１つの」等の断りがある場合を除き、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。

（第１実施形態）
１．空調システムの構成
本実施形態は、通信機器室やサーバ室等（以下、サーバ室という。）の空調を行う空調システムに送風量変化検出装置を適用したものである。図１に示されるように、サーバ室内には、少なくとも１台（本実施形態では、複数）の情報通信技術用機器（以下、ＩＣＴ装置という。）１が、少なくとも１つ（本実施形態では、複数）のラック２に搭載された状態で設置されている。

各ラック２は棚状の部材である。各ラック２は、図２に示されるように、隣り合うラック２の長手方向が互いに平行となるように設置されている。各ラック２の両側には、ラック２の長手方向と平行な方向に延びる空気通路２Ａ、２Ｂが設けられている。

サーバ室には、少なくとも１台の空調装置３等が設置されている。空調装置３は、サーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する。つまりサーバ室内の空気を冷却することにより、当該空気を介して各ＩＣＴ装置１を冷却する。

空調装置３は、図３に示されるように、蒸発器等の冷却用熱交換器４及び電動式の送風機５等を少なくとも有して構成されている。送風機５は、電動モータ（図示せず。）及び当該電動モータにより回転駆動される羽根車（ファン）等を有して構成されている。

空調装置３は、空気通路２Ａに冷風を供給し、ＩＣＴ装置１から熱を回収して温度が上昇した温風を空気通路２Ｂから吸引している。つまり、冷風は空気通路２Ａ（以下、冷風通路２Ａという。）から各ＩＣＴ装置１に分配供給される。各ＩＣＴ装置１から排出される温風は、空気通路２Ｂ（以下、温風通路２Ｂという。）に集合した後、空調装置３に吸引される。

空調装置３の制御部（図示せず。）は、供給する冷風の温度、又は吸引する温風温度が予め決められた温度範囲となるように、冷却用熱交換器４で発生する冷凍能力及び送風機５の送風量等を制御する。

サーバ室内には、図１に示されるように、区画部材２Ｃ、２Ｄ及び閉塞パネル２Ｅ等が設けられている。区画部材２Ｃ、２Ｄは、冷風通路２Ａと温風通路２Ｂとを区画する。閉塞パネル２Ｅは、ラック２内において、ラック２とＩＣＴ装置１との隙間やＩＣＴ装置１間の隙間を閉塞し、かつ、冷風通路２Ａと温風通路２Ｂとを区画する。

これにより、（ａ）冷風通路２Ａに供給された冷風がＩＣＴ装置１を迂回して直接的に温風通路２Ｂに流入すること、及び（ｂ）ＩＣＴ装置１内を流通して温風通路２Ｂに排出された空気が空調装置３を迂回して冷風通路２Ａに流入すること等が抑制される。

各ＩＣＴ装置１は、情報処理演算ユニット（以下、ＣＰＵという。）及び電動式の冷却ファン１Ａ（図２参照）等を有する。ＣＰＵは情報処理を実行する。冷却ファン１Ａは、ＣＰＵ等の発熱体に冷却用の室内空気（以下、冷却風という。）を供給する。

つまり、冷却ファン１Ａは、冷風通路２Ａ内の空気を冷却風としてＣＰＵ等の発熱体に供給する。発熱体に供給された冷却風は、当該発熱体から熱を奪って温風通路２Ｂに排出される。冷却ファン１Ａは、発熱体の温度上昇等に応じて冷却風の送風量を増加させる。

なお、図２に示された冷却ファン１Ａは、軸流ファンで記載されている。しかし、図２に示された冷却ファン１Ａは、現実の構造を示す図ではない。したがって、冷却ファン１Ａの羽根車は、軸流ファンは勿論のこと、その他形式の羽根車であってもよい。

２．送風量変化検出装置
２．１ 送風量変化検出装置の概要
送風量変化検出装置１０（図３参照）は、冷却ファン１Ａによる送風量が変化したか否かを検出するための装置である。なお、本実施形態に係る送風量変化検出装置１０は、空調装置３の制御部に組み込まれたソフトウェア（プログラム）により実現されている。

当該制御部は、送風機５等の作動を制御するコントローラであって、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有して構成されたマイクロコンピュータである。上記ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

２．２ 送風量変化の検出手法
＜検出手法の概要＞
送風機５は、サーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給するので、冷却ファン１Ａによる送風量が変化すると、当該送風量の変化を受けて送風機５の状態が変化する。

図４は、送風機５の回転数を制御する指令信号が変化していない状態時における当該送風機５の特性を示している。回転数を制御する指令信号とは、例えば、交流電動モータを用いた送風機の場合には、当該交流電動モータへの印加電圧周波数である。

図４に示される特性を有する送風機５においては、冷却ファン１Ａによる送風量が増大変化すると、当該送風量の増大変化を受けて送風機５の送風量が増大変化するので、当該送風機５の電動モータへの通電量が増大変化するとともに、当該送風機５の送風圧力が低下する。

そこで、本実施形態に係る送風量変化検出装置１０は、上記通電量の変化量が予め決められた変化量を越えて増加変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断する。さらに、当該送風量変化検出装置１０は、上記通電量の変化量が予め決められた変化量未満のときには、冷却ファン１Ａによる送風量が増加変化していないと判断する。

＜検出手法の詳細＞
図３に示されるように、電流センサ１１Ａは、送風機５への通電量を示す信号を出力する。つまり、電流センサ１１Ａは、当該通電量を示す情報値を取得する情報取得部の一例である。

送風量変化検出装置１０、つまり制御部は、印加電圧周波数が変化していない状態において、電流センサ１１Ａが取得した電流値（以下、入力電流値ともいう。）の変化量が予め決められた変化量（以下、閾値Ａという。）を越えて増大変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増大変化したと判断する。

なお、図５は上記判断制御を示すフローチャートの一例である。当該判断制御を実行するためのプログラムは、制御部のＣＰＵに読み込まれて当該ＣＰＵ、つまり制御部にて実行される。当該プログラムは、制御部に設けられたＲＯＭ等の不揮発性記憶部に記憶されている。

図５に示されるように、制御部は、送風機５への回転数指令、つまり印加電圧周波数（入力電圧周波数ともいう。）が変化していないか、換言すれば、印加電圧周波数が現時以前と同一であるか否かを判断する（Ｓ１）。

制御部は、印加電圧周波数が変化していない、つまり印加電圧周波数が現時以前と同一であると判断した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、印加電圧（入力電圧ともいう。）が変化していないか、換言すれば、印加電圧が現時以前と同一であるか否かを判断する（Ｓ５）。

制御部は、印加電圧が変化していない、つまり印加電圧が現時以前と同一であると判断した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、入力電流値の変化量が閾値Ａを越えて変化したか否かを判断する（Ｓ１０）。

制御部は、入力電流値の変化量が閾値Ａを越えて変化したと判断した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、入力電流値の変化が増加変化であるか否かを判断する（Ｓ１５）。制御部は、入力電流値の変化が増加変化であると判断した場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断する（Ｓ２０）。

制御部は、入力電流値の変化が増加変化でないと判断した場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、冷却ファン１Ａによる送風量が減少したと判断する（Ｓ２５）。制御部は、入力電流値の変化量が閾値Ａを越えて変化していないと判断した場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、冷却ファン１Ａによる送風量が変化していないと判断する（Ｓ３０）。

制御部は、印加電圧周波数が変化したと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、及び印加電圧が変化したと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）には、本制御を終了させる。因みに、本制御は、空調装置３が稼働している際に、予め決められた時間毎に自動的に実行される。

なお、制御部は、冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断したときには、少なくとも送風機５の送風量を増大させる。そして、制御部は、送風機５の送風量を増大させた後、予め決められた条件を満たすと判断したときに、サーバ室に供給する冷風の温度を現時以前に比べて低下させる。

３．本実施形態に係る空調装置の特徴
本実施形態に係る送風量変化検出装置１０は、入力電流値の変化量が閾値Ａを越えて増大変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増大変化したと判断する。これにより、ＩＣＴ装置１が冷却ファン１Ａの回転数を示す情報を外部に出力することができない場合であっても、冷却ファン１Ａの回転数変化、つまり冷却ファン１Ａの送風量が変化したか否かを検出することが可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態に係る送風量変化検出装置１０は、冷却ファン１Ａによる送風量が増大変化すると、送風機５の送風圧力が低下する特性（図４参照）を利用したものである。

すなわち、本実施形態に係る送風量変化検出装置１０は、図６に示されるように、送風機５の吸入側と吹出側との気圧差を示す情報値を取得する情報取得部として、第１圧力センサ１１Ｂ及び第２圧力センサ１１Ｃを有している。

第１圧力センサ１１Ｂは、送風機５の吸入側の気圧を検出する。第２圧力センサ１１Ｃは、送風機５の吹出側の気圧を検出する。制御部は、第１圧力センサ１１Ｂにより検出された気圧と第２圧力センサ１１Ｃにより検出された気圧との差を情報値として、冷却ファン１Ａの送風量が変化したか否かを判断する。

冷却ファン１Ａの送風量が変化したか否かの判断手法は、第１実施形態と同様である。すなわち、制御部は、入力電圧周波数が変化していない状態において、上記情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて減少変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増大変化したと判断する（図４参照）。

制御部は、入力電圧周波数が変化していない状態において、上記情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて増加変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が減少変化したと判断する（図４参照）。

制御部は、入力電圧周波数が変化していない状態において、上記情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化していないときには、冷却ファン１Ａによる送風量が減少変化していないと判断する。

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を付したので、重複する説明は省略する。
（第３実施形態）
本実施形態に係る送風量変化検出装置１０は、図７に示されるように、空調装置３からサーバ室に供給される空気量を示す情報値を取得する情報取得部として、送風機５の吹出側に風量センサ１１Ｄを有している。

制御部は、風量センサ１１Ｄにより検出された風量を情報値として、冷却ファン１Ａの送風量が変化したか否かを判断する。すなわち、制御部は、入力電圧周波数が変化していない状態において、上記情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて増加変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増加変化したと判断する。

制御部は、入力電圧周波数が変化していない状態において、上記情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて減少変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が減少変化したと判断する。

制御部は、入力電圧周波数が変化していない状態において、上記情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化していないときには、冷却ファン１Ａによる送風量が変化したとていないと判断する。

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を付したので、重複する説明は省略する。
（第４実施形態）
本実施形態に係る制御部、つまり送風量変化検出装置は、情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化した時以降において、予め決められた条件を満たす状態となったときに、冷却ファン１Ａによる送風量が変化した否かの判断を実行する。

図８は、送風機５に関する情報値を取得する情報取得部として、電流センサ１１Ａを用いた例である。つまり、図８は、第１実施形態に本実施形態を適用した例である。
すなわち、制御部は、図８に示されるように、入力電流値の変化量が閾値Ａを越えて変化したと判断した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、変化前、つまり現時以前の入力電流値Ｉ１をＲＯＭに記憶させた後（Ｓ１３）、入力電流値の変化が増加変化であるか否かを判断する（Ｓ１５）。

制御部は、入力電流値の変化が増加変化であると判断した場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、現時の入力電流値Ｉ２から現時以前の入力電流値Ｉ１を減じた値、つまり入力電流値の変化量が閾値Ａを越える状態が予め決められた条件を満たすか否かを判断する（Ｓ１７）。

本実施形態では、入力電流値の変化量が閾値Ａを越える状態が予め決められた所定時間以上継続したとき、制御部は、上記の「予め決められた条件」を満たすと判断する。そして、制御部は、上記の「予め決められた条件」を満たすと判断した場合に（Ｓ１７：ＹＥＳ）、冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断する（Ｓ２０）。

制御部は、入力電流値の変化が増加変化でないと判断した場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、入力電流値の変化量が閾値Ａ未満となる状態が予め決められた条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２３）。制御部は、上記の「予め決められた条件」を満たすと判断した場合に（Ｓ２３：ＹＥＳ）、冷却ファン１Ａによる送風量が減少したと判断する（Ｓ２５）。

なお、制御部は、上記の「予め決められた条件」を満たさないと判断した場合には（Ｓ１７：ＮＯ、Ｓ２３：ＮＯ）、本制御を終了させる。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を付したので、重複する説明は省略する。

これにより、本実施形態では、例えば、（ａ）サーバ室の入退出ドアが開閉されたことによる送風量の過渡的変化やフィルタ交換時の送風量の過渡的変化、（ｂ）区画部材２Ｃ、２Ｄ及び閉塞パネル２Ｅ等のメンテナンス等による送風量の過渡的変化等の影響を受けて、送風量変化検出装置が誤った判断をしてしまうことを抑制でき得る。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、図４に示される特性を有する送風機を用いたので、制御部は、（ａ）入力電流値が増加変化したときに冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断し、かつ、（ｂ）送風機５の吸入側と吹出側との気圧差が減少変化したときに冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断した。

しかし、本願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、図４に示される特性と異なる特性を有する送風機を用いた場合には、制御部は、（ａ）入力電流値が減少変化したときに冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断し、かつ、（ｂ）送風機５の吸入側と吹出側との気圧差が増大変化したときに冷却ファン１Ａによる送風量が増加したと判断する場合もある。

上述の実施形態では、風量センサ１１Ｄにより検出された風量が増加変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増加変化したと判断した。しかし、本願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、送風機の特性によっては、風量センサ１１Ｄにより検出された風量が減少変化したときに、冷却ファン１Ａによる送風量が増加変化したと判断する場合もある。

さらに、本発明は、特許請求の範囲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つの実施形態を組み合わせてもよい。

１… ＩＣＴ装置
１Ａ… 冷却ファン
２Ａ… 冷風通路
２Ｂ… 温風通路
３… 空調装置
４… 冷却用熱交換器
５… 送風機
１０… 送風量変化検出装置
１１Ａ… 電流センサ

Claims (8)

1. 電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置が設置されたサーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する電動式の送風機を備える空調装置に適用され、前記冷却ファンによる送風量が変化したか否かを検出する送風量変化検出装置において、
   前記送風機への通電量を示す情報値を取得する情報取得部と、
   前記送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、前記冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部と
   を備える送風量変化検出装置。
2. 電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置が設置されたサーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する電動式の送風機を備える空調装置に適用され、前記冷却ファンによる送風量が変化したか否かを検出する送風量変化検出装置において、
   前記空調装置から前記サーバ室に供給される空気量を示す情報値を取得する情報取得部と、
   前記送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、前記冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部と
   を備える送風量変化検出装置。
3. 電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置が設置されたサーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する電動式の送風機を備える空調装置に適用され、前記冷却ファンによる送風量が変化したか否かを検出する送風量変化検出装置において、
   前記送風機の吸入側と吹出側との気圧差を示す情報値を取得する情報取得部と、
   前記送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、前記冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部と
   を備える送風量変化検出装置。
4. 前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化した時以降において、予め決められた条件を満たす状態となったときに、前記判断部を作動させる作動部を備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の送風量変化検出装置。
5. 電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置が設置されたサーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する電動式の送風機を備える空調装置の制御部に組み込まれ、前記冷却ファンによる送風量が変化したか否かを検出する送風量変化検出プログラムにおいて、
   前記制御部を、
   前記送風機への通電量を示す情報値を取得する情報取得部、及び
   前記送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、前記冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部
   として機能させる送風量変化検出プログラム。
6. 電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置が設置されたサーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する電動式の送風機を備える空調装
   置の制御部に組み込まれ、前記冷却ファンによる送風量が変化したか否かを検出する送風量変化検出プログラムにおいて、
   前記制御部を、
   前記空調装置から前記サーバ室に供給される空気量を示す情報値を取得する情報取得部、及び
   前記送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、前記冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部
   として機能させる送風量変化検出プログラム。
7. 電動式の冷却ファンを有する情報通信技術用装置が設置されたサーバ室から空気を吸引するとともに、当該サーバ室に空調された空気を供給する電動式の送風機を備える空調装置の制御部に組み込まれ、前記冷却ファンによる送風量が変化したか否かを検出する送風量変化検出プログラムにおいて、
   前記制御部を、
   前記送風機の吸入側と吹出側との気圧差を示す情報値を取得する情報取得部、及び
   前記送風機の回転数を制御する指令信号が変化していない状態において、前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化したときに、前記冷却ファンによる送風量が変化したと判断する判断部
   として機能させる送風量変化検出プログラム。
8. 前記制御部を、
   前記情報取得部が取得した情報値の変化量が予め決められた変化量を越えて変化した時以降において、予め決められた条件を満たす状態となったときに、前記判断部を作動させる作動部として機能させる請求項５ないし７のいずれか１項に記載の送風量変化検出プログラム。

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