特許 6271128 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6271128

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/00 20060101AFI20180122BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20180122BHJP

   F24F 7/06 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   F24F3/00 Z

   F24F5/00 K

   F24F7/06 B

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-4111(P2013-4111)

(22)【出願日】2013年1月11日

(65)【公開番号】特開2014-134371(P2014-134371A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2015年11月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124084

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 久人

(72)【発明者】

【氏名】豊原 範之

(72)【発明者】

【氏名】安田 孝

(72)【発明者】

【氏名】新田 隆雄

(72)【発明者】

【氏名】庄司 研

【審査官】 関口 知寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０７８０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２３４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３８５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９４３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ３／００

Ｆ２４Ｆ ５／００

Ｆ２４Ｆ ７／０６

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下階の２つの空間を空調する空調システムであって、
前記上下階のそれぞれには、冷却対象となる冷却対象物が収容され、
前記上階の天井裏に設けられた排気チャンバと、前記下階から前記上階の床を貫通して前記排気チャンバに至る排気シャフトと、少なくとも前記下階に冷却空気を送る給気装置と、を備え、
前記下階および上階の冷却対象物は、前記排気シャフトに排熱し、
前記上下階のうち少なくとも一方は、通気口が形成された間仕切壁で仕切られており、
当該間仕切壁で仕切られた２つの室の一方には、サーバが収容され、他方には、キュービクルが収容され、
前記給気装置は、前記下階の壁に設けられて当該下階のサーバが収容された室に冷却空気を吹き出す壁吹出ユニット、あるいは、前記上階の天井に設けられて当該上階に冷却空気を吹き出す天井吹出ユニットおよび前記上階の床に設けられて前記上階と前記下階のサーバが収容された室とを連通する床通気口、を備えることを特徴とする空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調システムに関する。詳しくは、上下に配置された２つの室を一体として空調する空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、上下に配置された２つの室を一体として空調する空調システムが知られている。
例えば、上階の室にサーバを収容し、下階の室に無停電電源を収容する空調システム（特許文献１参照）が提案されている。
この特許文献１に記載の空調システムでは、上階の床面（下階の天井面）に全面亘って通気口を設けておき、下階の室に冷却空気を供給する。この冷却空気は、下階の無停電電源を冷却した後、通気口を通って上階の室に流れ込み、上階のサーバを冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−７８０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、以上の空調システムでは、下階に供給された冷却空気が下階の排気と混合してある程度暖められてしまう。そのため、この暖められた冷却空気が上階に流れ込むこととなり、冷却効果が低下する、という問題があった。

【0005】

本発明は、上下階の２つの空間を一体的に空調する場合に、冷却効果が低下するのを防止できる空調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】

【0006】

請求項１に記載の空調システム（例えば、後述の空調システム１、１Ａ、１Ｂ）は、上下階の２つの空間（例えば、後述の室２０、３０）を空調する空調システムであって、前記上下階のそれぞれには、冷却対象となる冷却対象物（例えば、後述のサーバ２、キュービクル３）が収容され、前記上階の天井裏に設けられた排気チャンバ（例えば、後述の排気チャンバ１１）と、前記下階から前記上階の床を貫通して前記排気チャンバに至る排気シャフト（例えば、後述の排気シャフト１２、１２Ｂ）と、少なくとも前記下階に冷却空気を送る給気装置（例えば、後述の壁吹出ユニット１３）と、を備え、前記下階の冷却対象物は、前記排気シャフトに排熱し、前記給気装置は、前記下階の壁に設けられて当該下階に冷却空気を吹き出す壁吹出ユニット（例えば、後述の壁吹出ユニット１３）、あるいは、前記上階の天井に設けられて当該上階に冷却空気を吹き出す天井吹出ユニット（例えば、後述の天井吹出ユニット１７）および前記上階の床に設けられて前記上階と前記下階とを連通する床通気口（例えば、後述の床通気口１８）と、を備えることを特徴とする。

【0007】

この発明によれば、少なくとも下階の冷却対象物から排出された暖かい空気は、排気シャフトを通って排気チャンバに集約される。その後、この排気チャンバ内の空気の少なくとも一部は、壁吹出ユニットあるいは天井吹出ユニットにより室内に吹き出されて、冷却対象物を冷却する。このようにして、上下階の２つの空間を一体に空調する。
ここで、下階の冷却対象物は排気シャフトに排熱するので、下階において冷却空気が排気と混合するのを防いで、冷却効果が低下するのを防止できる。
また、壁や天井に空調機である吹出ユニットを設けたので、室内に空調機を設置した場合に比べて、各階の室内のスペースを有効活用できる。

【0008】

また、排気チャンバ内の空気を吹出ユニットにより室内に吹き出す際、この排気チャンバ内の空気を、混合チャンバにて外気と混合したり、冷却コイルを通したりすることで冷却してもよい。

【0009】

請求項１に記載の空調システムは、前記上階の冷却対象物は、前記排気シャフトに排熱することを特徴とする。

【0010】

この発明によれば、上階の冷却対象物も排気シャフトに排熱するので、上階においても、冷却空気が排気と混合することはなく、冷却効果が低下するのをより確実に防止できる。

【0011】

請求項１に記載の空調システムは、前記上下階のうち少なくとも一方には、移動可能な間仕切壁（例えば、後述の間仕切壁４０）が設けられることを特徴とする。

【0012】

この発明によれば、サーバ室や電気室を上下階の任意の位置に自由に配置できるので、サーバ室と電気室との面積比を最適に設定できる。例えば、電気室の面積を最小にし、サーバ室の面積を最大に設定できる。

【0013】

本発明の空調システム（例えば、後述の空調システム１Ｃ）は、上下階の２つの空間（例えば、後述の室２０、３０）を空調する空調システムであって、前記上下階のそれぞれには、冷却対象となる冷却対象物（例えば、後述のサーバ２、キュービクル３）が収容され、前記上階の天井裏に設けられた排気チャンバ（例えば、後述の排気チャンバ１１）と、前記下階から前記上階の床を貫通して前記上階に至る給気シャフト（例えば、後述の給気シャフト５０）と、少なくとも前記下階に冷却空気を送る給気装置（例えば、後述の壁吹出ユニット１３）と、を備え、当該給気装置は、前記下階の壁に設けられて当該下階に冷却空気を吹き出す壁吹出ユニット（例えば、後述の壁吹出ユニット１３）を備えることが好ましい。

【0014】

この発明によれば、下階に吹き出した冷却空気は、給気シャフトを通って上階に供給される。このようにして、上下階の２つの空間を一体に空調する。
よって、上階において冷却空気が排気と混合するのを防いで、冷却効果が低下するのを防止できる。
また、壁に空調機である吹出ユニットを設けたので、室内に空調機を設置した場合に比べて、各階の室内のスペースを有効活用できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、上階や下階において冷却空気が排気と混合するのを防いで、冷却効果が低下するのを防止できる。また、壁や天井に空調機である吹出ユニットを設けたので、室内に空調機を設置した場合に比べて、各階の室内のスペースを有効活用できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る空調システムの断面図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る空調システムの断面図である。

【図3】本発明の第３実施形態に係る空調システムの断面図である。

【図4】本発明の参考例に係る空調システムの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る空調システム１の断面図である。

【0018】

空調システム１は、上階にサーバ室を有し、下階にサーバ室または電気室を有する上下二層のデータセンターを空調するものである。
具体的には、空調システム１は、上下階に配置された２つの室２０、３０を空調する。ここで、下階には、室２０が設けられ、上階でかつ室２０の直上には、室３０が設けられている。
この空調システム１は、室２０、３０の壁の内部に設けられた混合チャンバ１０と、上階の室３０の天井裏に設けられた排気チャンバ１１と、下階の室２０から上方に延びて排気チャンバ１１に至る２本の排気シャフト１２と、各室２０、３０の壁面に設けられて各室２０、３０に冷却空気を送る給気装置としての壁吹出ユニット１３と、を備える。

【0019】

各室２０、３０は、移動可能な間仕切壁４０で２つに仕切られている。この間仕切壁４０で仕切られた一方の空間（図１中左側の空間）は、冷却対象となる冷却対象物としてのサーバ２が収容されたサーバ室２１、３１である。
一方、間仕切壁４０で仕切られた他方の空間（図１中右側の空間）は、冷却対象となる冷却対象物としてのキュービクル３が収容された電気室２２、３２である。

【0020】

この間仕切壁４０は、上下階で同じ位置に配置されており、サーバ室２１とサーバ室３１、および、電気室２２と電気室３２とは、床面積が同一となっている。
また、間仕切壁４０には、壁通気口４１が設けられており、この壁通気口４１により、サーバ室２１、３１と電気室２２、３２とが連通している。

【0021】

各排気シャフト１２は、下階のサーバ室２１の床面から上方に延びて、上階のサーバ室３１の床を貫通し、排気チャンバ１１に到達している。サーバ室２１、３１では、サーバ２は、それぞれ、排気シャフト１２に沿って設けられて、この排気シャフト１２に排熱する。
また、サーバ室２１、３１には、この排気シャフト１２に沿って、ケーブルラック４が設けられている。

【0022】

排気チャンバ１１は、外部に開放されるとともに、混合チャンバ１０に接続されており、この排気チャンバ１１と混合チャンバ１０との接続部分には、冷却コイル１４が設けられている。また、電気室３２の天井面には、排気チャンバ１１に連通する天井通気口１５が設けられている。
これにより、排気チャンバ１１は、排気シャフト１２および電気室３２内の空気を集約し、この集約した空気の一部を、冷却コイル１４で冷却して混合チャンバ１０に供給するとともに、残りの空気を外部に排出する。

【0023】

混合チャンバ１０は、外部に開放されており、外部の冷たい空気を取り込むとともに、この外部から取り込んだ空気と、排気チャンバ１１から冷却コイル１４を通して供給された空気と、を混合することで空調する。

【0024】

壁吹出ユニット１３には、ファンが設けられているが、冷却コイルは設けられておらず、混合チャンバ１０内の空気をサーバ室２１、３１内に吹き出して供給する。また、この壁吹出ユニット１３は、サーバ室２１、３１の壁面のみに設けられており、電気室２２、３２の壁面には設けられていない。

【0025】

この空調システム１では、空気の流れは以下のようになる。
すなわち、サーバ室２１、３１のサーバ２から排出された暖かい空気は、排気シャフト１２を通って、排気チャンバ１１に流入する。また、上階の電気室３２のキュービクル３から排出された暖かい空気も、天井通気口１５を通って、排気チャンバ１１に流入する。
この排気チャンバ１１内の空気の一部は、混合チャンバ１０に供給され、残りの空気は、排気チャンバ１１から外部に排出される。

【0026】

排気チャンバ１１から混合チャンバ１０に供給された空気は、混合チャンバ１０にて外部の冷たい空気と混合して空調され、その後、壁吹出ユニット１３によりサーバ室２１、３１内に吹き出されて、サーバ２を冷却するとともに、一部の空気は、間仕切壁４０の壁通気口４１を通って電気室２２、３２に流れ込んで、キュービクル３を冷却する。

【0027】

このように、上下二層のサーバ室２１、３１、電気室２２、３２に対して、上下階を一体に空調する。このとき、外気冷房に対応して、空調熱源の代わりに外気と室内還気とを混合することで、吹出し空気の温度や湿度を調整する。
また、排気チャンバ１１から混合チャンバ１０に供給される空気を、必要に応じて冷却コイル１４で冷却することで、吹出し空気の温度をさらに低くする。

【0028】

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）上下階のサーバ室２１、３１のサーバ２は排気シャフト１２に排熱するので、下階において、冷却空気が排気と混合するのを防いで、冷却効果が低下するのを防止できる。
また、壁に空調機である壁吹出ユニット１３を設けたので、室内に空調機を設置した場合に比べて、各階の室内のスペースを有効活用できる。

【0029】

（２）サーバ室２１、３１、電気室２２、３２を上下階の任意の位置に自由に配置できるので、サーバ室と電気室との面積比を最適に設定できる。例えば、電気室の面積を最小にし、サーバ室の面積を最大に設定できる。

【0030】

（３）ファンおよびコイルを１台の空調機に設けるのではなく、壁吹出ユニット１３と冷却コイル１４とにファンとコイルとを分離した。よって、ファンおよびコイルを建物内部に分散配置して、建物全体を空調機として機能させることができるので、必要な個所に必要な冷却空気を送って、空調の制御性を高めることができる。

【0031】

（４）サーバ室２１、３１や電気室２２、３２の発熱量の変化に応じて、空調機器を適宜増設して、空調能力を増大させることができる。

【0032】

（５）電気室とメンテナンスエリアとを一体化できるので、スペースを有効利用できる。

【0033】

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係る空調システム１Ａの斜視図である。
本実施形態では、間仕切壁４０の配置、壁吹出ユニット１３の配置、および、排気シャフト１２Ｂが設けられている点が、第１実施形態と異なる。

【0034】

具体的には、室３０では、間仕切壁が設けられておらず、この室３０には、サーバ２のみが収容されて、室３０の全体がサーバ室３３となっている。
また、室２０では、間仕切壁４０に通気口が設けられておらず、さらにこの間仕切壁４０は、第１実施形態に比べて、図２中左側に寄っている。室２０のうち間仕切壁４０で仕切られた図２中左側の空間は、冷却対象物としてのキュービクル３が収容された電気室２３である。一方、間仕切壁４０で仕切られた図２中右側の空間は、冷却対象物としてのサーバ２が収容されたサーバ室２４である。

【0035】

また、排気シャフトとしては、１本の排気シャフト１２のほか、２本の排気シャフト１２Ｂが設けられている。このうち排気シャフト１２は、第１実施形態と同様に、下階のサーバ室２４の床面から上方に延びて、上階のサーバ室３３の床を貫通し、排気チャンバ１１に到達している。

【0036】

一方、排気シャフト１２Ｂは、下階の電気室２３の天井面から上方に延びて排気チャンバ１１に到達している。つまり、排気シャフト１２Ｂの下端は、サーバ室３３の床面に設けられた床通気口１６であり、電気室２３に連通している。
上述の電気室２３のキュービクル３およびケーブルラック４は、排気シャフト１２Ｂの床通気口１６の直下に設けられている。

【0037】

また、壁吹出ユニット１３は、サーバ室２４、３３の壁面だけではなく、電気室２３の壁面にも設けられている。

【0038】

この空調システム１Ａでは、空気の流れは以下のようになる。
すなわち、サーバ室２４、３３のサーバ２から排出された暖かい空気は、排気シャフト１２、１２Ｂを通って、排気チャンバ１１に流入する。また、電気室２３のキュービクル３から排出された暖かい空気も、排気シャフト１２Ｂを通って、排気チャンバ１１に流入する。
その後、この排気チャンバ１１内の空気の一部は、冷却コイル１４で冷却されて混合チャンバ１０に供給され、残りの空気は、排気チャンバ１１から外部に排出される。

【0039】

排気チャンバ１１から混合チャンバ１０に供給された空気は、混合チャンバ１０にて外部の冷たい空気と混合して空調され、その後、壁吹出ユニット１３によりサーバ室２４、３３や電気室２３に吹き出されて、サーバ２やキュービクル３を冷却する。

【0040】

本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）と同様の効果がある。

【0041】

〔第３実施形態〕
図３は、本発明の第３実施形態に係る空調システム１Ｂの斜視図である。
本実施形態では、壁吹出ユニット１３ではなく、給気装置としての天井吹出ユニット１７が設けられている点が、第１実施形態と異なる。
具体的には、サーバ室３１の天井面には、冷却空気を下方に向かってサーバ室３１に吹き出す天井吹出ユニット１７が設けられている。
また、サーバ室３１の床で天井吹出ユニット１７の直下には、サーバ室３１とサーバ室２１とを連通する給気装置としての床通気口１８が設けられている。

【0042】

この空調システム１Ｂでは、空気の流れは以下のようになる。
すなわち、サーバ室２１、３１のサーバ２から排出された暖かい空気は、排気シャフト１２を通って、排気チャンバ１１に流入する。また、上階の電気室３２のキュービクル３から排出された暖かい空気も、天井通気口１５を通って、排気チャンバ１１に流入する。
この排気チャンバ１１内の空気の一部は、混合チャンバ１０に供給され、残りの空気は、排気チャンバ１１から外部に排出される。

【0043】

排気チャンバ１１から混合チャンバ１０に供給された空気は、混合チャンバ１０にて外部の冷たい空気と混合して空調され、その後、天井吹出ユニット１７によりサーバ室３１内に吹き出されて、サーバ室３１のサーバ２を冷却するとともに、床通気口１８を通って下階のサーバ室２１に流入し、サーバ室３１のサーバ２を冷却する。また、サーバ室２１、３１の一部の空気は、間仕切壁４０の壁通気口４１を通って電気室２２、３２に流れ込んで、キュービクル３を冷却する。

【0044】

本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）と同様の効果がある。

【0045】

〔参考例〕
図４は、本発明の参考例に係る空調システム１Ｃの斜視図である。
本参考例では、間仕切壁４０の配置、壁吹出ユニット１３の配置、および、給気シャフト５０設けられている点が、第１実施形態と異なる。

【0046】

具体的には、室２０、３０では、間仕切壁が設けられておらず、室２０にはキュービクル３が収容されて、室２０全体が電気室２５となっている。また、室３０にはサーバ２が収容されて、室３０全体がサーバ室３４となっている。

【0047】

給気シャフト５０は、下階の電気室２５の天井面から上方に延びてサーバ室３４の天井面に到達している。つまり、この給気シャフト５０の下端は、サーバ室３３の床面に設けられた床通気口５１であり、電気室２５に連通している。

【0048】

本参考例では、サーバ室３４の給気シャフト５０以外の空間が、排気シャフト１２Ｃとなっている。サーバ室３４の天井面には、排気チャンバ１１に連通する天井通気口１５が設けられており、これにより、排気シャフト１２Ｃは、サーバ室３４の床面から上方に延びて排気チャンバ１１に到達していることになる。

【0049】

また、図４中左側の給気シャフト５０の床通気口５１の直下には、ファンを有する床下ファンユニット１９が設置されている。この床下ファンユニット１９により、電気室２５内の空気は排気シャフト１２に強制的に送られる。

【0050】

また、サーバ２は、給気シャフト５０に沿って設けられており、この給気シャフト５０から冷却空気を取り込んで、排気シャフト１２Ｃに排熱する。
また、給気装置としての壁吹出ユニット１３は、サーバ室３４の壁面には設けられておらず、電気室２５の壁面のみに設けられている。

【0051】

この空調システム１Ｃでは、空気の流れは以下のようになる。
すなわち、サーバ室３４のサーバ２から室内に排出された暖かい空気は、排気シャフト１２Ｃを通って、排気チャンバ１１に流入する。
その後、この排気チャンバ１１内の空気の一部は、冷却コイル１４で冷却されて混合チャンバ１０に供給され、残りの空気は、排気チャンバ１１から外部に排出される。

【0052】

排気チャンバ１１から混合チャンバ１０に供給された空気は、混合チャンバ１０にて外部の冷たい空気と混合して空調され、その後、壁吹出ユニット１３により電気室２５に吹き出されて、キュービクル３を冷却するとともに、床通気口５１を通って給気シャフト５０に流れ込んで、上階のサーバ室３４のサーバ２を冷却する。

【0053】

本参考例によれば、上述の（１）〜（５）と同様の効果がある。

【0054】

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0055】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…空調システム
２…サーバ
３…キュービクル
４…ケーブルラック
１０…混合チャンバ
１１…排気チャンバ
１２、１２Ｂ、１２Ｃ…排気シャフト
１３…壁吹出ユニット（給気装置）
１４…冷却コイル
１５…天井通気口
１６…床通気口
１７…天井吹出ユニット（給気装置）
１８…床通気口（給気装置）
１９…床下ファンユニット
２０…下階の室
２１…サーバ室
２２…電気室
２３…電気室
２４…サーバ室
２５…電気室
３０…上階の室
３１…サーバ室
３２…電気室
３３…サーバ室
３４…サーバ室
４０…間仕切壁
４１…壁通気口
５０…給気シャフト
５１…床通気口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】