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  • 特開-空調装置及び空調システム 図1
  • 特開-空調装置及び空調システム 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023085805
(43)【公開日】2023-06-21
(54)【発明の名称】空調装置及び空調システム
(51)【国際特許分類】
   B60H 1/22 20060101AFI20230614BHJP
   B60H 1/14 20060101ALI20230614BHJP
【FI】
B60H1/22
B60H1/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021200056
(22)【出願日】2021-12-09
(71)【出願人】
【識別番号】593063161
【氏名又は名称】株式会社NTTファシリティーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000578
【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】二渡 直樹
(72)【発明者】
【氏名】宇田川 陽介
(72)【発明者】
【氏名】福光 超
(72)【発明者】
【氏名】平松 美紀
【テーマコード(参考)】
3L211
【Fターム(参考)】
3L211AA12
3L211BA31
3L211DA41
3L211GA41
3L211GA47
3L211GA61
(57)【要約】
【課題】 水素ガス等の燃料ガスを用いた空調装置の一例を開示する。
【解決手段】 非常用空調装置20は、燃料ガスを用いて発電する発電機21と、燃料ガスを減圧して発電機21に供給する減圧器22と、減圧器22にて減圧された燃料ガスと室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を冷却する冷却器23と、発電機21の発電時に発生する熱と室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を加熱する加熱器24とを備える。これにより、当該非常用空調装置20では、発電時に利用する燃料ガスを用いて空調風を生成することが可能となる。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
室内に供給する空気の温度を調整する空調装置において、
燃料ガスを用いて発電する発電機と、
燃料ガスを減圧して前記発電機に供給する減圧器と、
前記減圧器にて減圧された燃料ガスと室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を冷却する冷却器と、
前記発電機の発電時に発生する熱と室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を加熱する加熱器と
を備える空調装置。
【請求項2】
前記減圧器は、膨張タービンであり、
さらに、前記膨張タービンにより駆動される送風ファンを備える請求項1に記載の空調装置。
【請求項3】
室内に供給する空気の温度を調整する空調システムにおいて、
電動圧縮機にて稼働する蒸気圧縮式冷凍機にて構成された常用空調装置と、
請求項1又は2に記載の空調装置にて構成された非常用空調装置と
を備える空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、空調装置及び空調システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1に記載の発明では、高圧の水素ガスを減圧して燃料電池に供給し、当該燃料電池にて発電するとともに、熱交換を終えた媒体を調圧機構の減圧機構部により冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2020-123510号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、水素ガス等の燃料ガスを用いた空調装置の一例を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
室内に供給する空気の温度を調整する空調装置は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも1つを備えることが望ましい。すなわち、当該構成要件は、燃料ガスを用いて発電する発電機(21)と、燃料ガスを減圧して発電機(21)に供給する減圧器(22)と、減圧器(22)にて減圧された燃料ガスと室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を冷却する冷却器(23)と、発電機(21)の発電時に発生する熱と室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を加熱する加熱器(24)とである。
【0006】
これにより、当該空調装置では、発電時に利用する燃料ガスを用いて空調風を生成することが可能となる。
【0007】
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】第1実施形態に係る空調システムを示す図である。
図2】第2実施形態に係る空調システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の「発明の実施形態」は、本開示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ない。
【0010】
少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「1つの」等の断りがされた場合を除き、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。本開示に示された空調システムは、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素、並びに図示された構造部位を備える。
【0011】
(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本開示を適用したものである。なお、サーバ室には、少なくとも1台の情報通信技術用機器等が設置されている。
【0012】
すなわち、図1に示される空調システム1は、サーバ室内の供給する空気の温度を調整する。当該空調システム1は、常用空調装置10及び非常用空調装置20等を備えて構成されている。
【0013】
<常用空調装置>
常用空調装置10は、電力が供給されているときに稼働する空調装置である。具体的には、常用空調装置10は、電動圧縮機11にて稼働する蒸気圧縮式冷凍機にて構成された空調装置である。
【0014】
すなわち、常用空調装置10は、電動圧縮機11、放熱器12、減圧器13、蒸発器14及び送風ファン16等を少なくとも備える。なお、本実施形態では、電動圧縮機11の吸入側に気液分離器15が設けられている。
【0015】
電動圧縮機11は、電動機(図示せず。)によって駆動される圧縮機であって、蒸発器14から流出した低圧の気相冷媒を圧縮する。放熱器12は、電動圧縮機11から吐出されて温度が上昇した高圧冷媒を冷却する。なお、本実施形態に係る放熱器12では、冷却された冷媒は、凝縮(液化)する。
【0016】
減圧器13は、放熱器12から流出した冷媒を減圧する。蒸発器14は、減圧器13にて減圧された液相の冷媒を蒸発させて冷凍能力、つまり冷熱を生成する。具体的には、蒸発器14は、サーバ室に供給される空気と当該冷媒とを熱交換し、当該空気を冷却する熱交換器である。
【0017】
送風ファン16は、蒸発器14を通過する気流を発生させる電動式の送風機である。気液分離器15は、電動圧縮機11の回転数が小さい場合やその他の蒸発器14での熱負荷が小さい場合に余剰冷媒を液相冷媒として蓄える。
【0018】
<2.非常用空調装置>
非常用空調装置20は、電力の供給が停止したとき、つまり停電時に稼働する空調装置である。なお、常用空調装置10は、停電時に空調風をサーバ室に供給できない。空調風とは、温度が調整された空気をいう。
【0019】
<2.1 非常用空調装置の構成>
非常用空調装置20は、発電機21、減圧器22、冷却器23、加熱器24及び送風ファン25等を少なくとも備える。発電機21は、燃料ガスを用いて発電する発電機である。本実施形態に係る発電機21は、水素と酸素との化学反応を利用して発電する燃料電池である。
【0020】
したがって、本実施形態に係る燃料ガスは、水素ガスである。なお、発電機21にて発電された電力は、バッテリ(図示せず。)等に供給される。当該バッテリは、停電時に情報通信技術用機器等に電力を供給する。
【0021】
燃料ガスは、燃料貯蔵タンク27に蓄えられている。燃料貯蔵タンク27には、水素ガスが高圧(例えば、約70MPa)にて充填されている。このため、本実施形態に係る燃料貯蔵タンク27は、複数の高圧ガス容器にて構成されている。
【0022】
減圧器22は、燃料ガスを減圧して発電機21に供給する。本実施形態に係る減圧器22は、膨張タービンにて構成されている。そして、当該膨張タービンにて取り出された回転力により送風ファン25が駆動される。送風ファン25は、室内に空調風を送風する送風機である。なお、膨張タービンから出力される回転力は、減速機(図示せず。)に減速されて送風ファン25に伝達される。
【0023】
冷却器23は、減圧器22にて減圧されて低温になった燃料ガスと室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を冷却する熱交換器である。加熱器24は、発電機21の発電時に発生する廃熱と室内に供給する空気とを熱交換し、当該空気を加熱する熱交換器である。
【0024】
なお、発電時に発生する廃熱は、水等の熱媒体(以下、廃熱水という。)に吸熱される。そして、当該廃熱水が加熱器24と発電機21との間を循環することにより、廃熱が加熱器24に供給される。
【0025】
このため、非常用空調装置20は、二方弁26を備える。二方弁26は、廃熱水の循環流量を調節するための電動式の流量調整弁である。当該二方弁26は、制御部(図示せず。)により制御される。
【0026】
制御部は、例えば、空調風の温度が予め決められた温度となるように、二方弁26の開度又は廃熱水を循環させる電動ポンプ(図示せず。)を制御する。なお、二方弁26、電動ポンプ及び制御部には、図示しないバッテリから電力が供給される。
【0027】
なお、加熱器24は冷却器23より上流側に配置されている。つまり、加熱器24にて加熱された空気は、その後に冷却器23により冷却されてサーバ室に供給される。これは、サーバ室に供給される空調風が過度に除湿されることを防ぐためである。
【0028】
<3.本実施形態に係る空調システムの特徴>
非常用空調装置20は、発電時に利用する燃料ガスを用いて空調風を生成することが可能であるので、停電時のサーバ室温内の温度が過度に上昇することを抑制でき得るとともに、非常用発電機への投資を抑制でき得る。
【0029】
(第2実施形態)
上述の実施形態に係る減圧器22は、膨張タービンにて構成されていた。これに対して、本実施形態に係る減圧器22は、膨張弁等の可変バルブ又はキャピラリーチューブ等の固定絞りにて構成されている。
【0030】
本実施形態に係る送風ファン25は、電動ファンである。当該電動ファンには、バッテリ(図示せず。)から電力が供給される。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が付されている。
【0031】
(その他の実施形態)
上述の実施形態は、サーバ室の空調を行う空調システムに本開示が適用されたものであった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、オフィスビル等の空調システムにも適用可能である。同様に、発電機21にて発電された電力が情報通信技術用機器以外の電気機器に供給される構成であってもよい。
【0032】
上述の実施形態に係る二方弁26は、制御部にて制御される電動弁であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、温度を感知するサーモスタット等により弁開度を機械的に調整する非電動式の感温弁であってもよい。
【0033】
上述の実施形態に係る空調システムは、常用空調装置10及び非常用空調装置20を備えていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、非常用空調装置20のみを備え、当該非常用空調装置20を常用空調装置としても利用してもよい。
【0034】
上述の実施形態に係る発電機21は、燃料電池であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、ガスタービンエンジンやロータリエンジン等の熱機関にて稼働する発電機であってもよい。なお、熱機関を用いた発電の場合には、燃料ガスとして、水素ガス、又は水素ガス以外の可燃性ガス(例えば、プロパンガスや天然ガス等)を用いてもよい。
【0035】
上述の実施形態では、燃料貯蔵タンクに気体の燃料ガスが充填されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、液化された燃料ガス(例えば、液体水素、LPGやLNG等)が燃料貯蔵タンクに充填された構成、又は燃料ガスがガス管等にて非常用空調装置20に供給される構成であってもよい。
【0036】
上述の実施形態では、加熱器24が冷却器23より上流側に配置されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、冷却器23が加熱器24より上流側に配置された構成であってもよい。
【0037】
上述の第1実施形態では、減圧器22をなす膨張タービンにて送風ファン25が駆動される構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、減圧器22が膨張器で構成され、かつ、送風ファン25が電動式である構成であってもよい。
【0038】
上述の実施形態では、送風ファン25、二方弁26、電動ポンプ及び制御部にはバッテリから電力が供給された。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、発電機21で発電された電力が供給される構成であってもよい。
【0039】
上述の実施形態では、電動式の送風ファン25、及び電動ポンプが用いられた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、発電機21がエンジンである場合には、送風ファン25及び電動ポンプが当該エンジンから駆動力を得て稼働する構成であってもよい。
【0040】
上述の実施形態に係る常用空調装置10は蒸気圧縮式冷凍機にて構成されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、吸収式又は吸着式冷凍機にて常用空調装置が構成されていてもよい。
【0041】
上述の実施形態では、発電機21で発生した廃熱を電動ポンプにて加熱器24に移動させた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、ヒートパイプを利用して廃熱を加熱器24に移動させる構成、又は発電機21に放熱フィンを設け、当該放熱フィンを加熱器として利用する構成であってもよい。
【0042】
さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示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つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。
【符号の説明】
【0043】
1… 空調システム 10…常用空調装置 20… 非常用空調装置
21… 発電機 22…減圧器 23… 冷却器
24… 加熱器 25…送風ファン 26… 二方弁
27… 燃料貯蔵タンク
図1
図2