特開 2024-131581 空調システム、空調方法及び空調システムの製造方法

(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】P2024131581

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】空調システム、空調方法及び空調システムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20240920BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240920BHJP

   G06F 1/20 20060101ALI20240920BHJP

   H01M 10/627 20140101ALI20240920BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240920BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20240920BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20240920BHJP

   H01M 10/6566 20140101ALI20240920BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240920BHJP

   H01M 10/663 20140101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H05K7/20 H

H05K7/20 V

G06F1/20 B

G06F1/20 D

H01M10/627

H01M10/613

H01M10/617

H01M10/6563

H01M10/6566

H01M10/615

H01M10/663

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041932

(22)【出願日】2023-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000141060

【氏名又は名称】株式会社関電工

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】藤倉 律也

(72)【発明者】

【氏名】森 公一

(72)【発明者】

【氏名】内藤 喜久雄

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 雅博

(72)【発明者】

【氏名】トゥライラッタナピラック ナワクン

(72)【発明者】

【氏名】孫 如凱

【テーマコード（参考）】

5E322

5H031

【Ｆターム（参考）】

5E322AB10

5E322BA05

5E322BB03

5E322BB05

5E322BB08

5E322EA02

5E322EA05

5H031HH06

5H031KK08

(57)【要約】

【課題】複数の発熱機器の温度を均平化しつつ、空気調和機の消費電力を抑制することが可能な空調システム、空調方法及び空調システムの製造方法を提供すること。
【解決手段】空調システムは、筐体内を、発熱体が格納可能な格納部１に区画する、上下方向に沿って設けられる仕切部と、前記筐体の内部温度を所定範囲に保つよう動作する空気調和機３と、前記格納部１毎に設けられ、前記格納部外部の空気を内部へ吸入する、又は、前記格納部内部の空気を外部へ排出する送風機２とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体内を、発熱体が格納可能な格納部に区画する、上下方向に沿って設けられる仕切部と、
前記筐体の内部温度を所定範囲に保つよう動作する空気調和機と、
前記格納部毎に設けられ、前記格納部外部の空気を内部へ吸入する、又は、前記格納部内部の空気を外部へ排出する送風機と
を備える空調システム。

【請求項2】

前記空気調和機が冷房運転を行っている場合、前記送風機を吸入制御し、前記空気調和機が暖房運転を行っている場合、前記送風機を排出制御する制御部
を更に備える請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記仕切部は前記筐体内の第１方向に沿って複数設けられており、
前記仕切部は前記第１方向と交差する第２方向に向けて開口部を有する
請求項１又は請求項２に記載の空調システム。

【請求項4】

前記仕切部は板状樹脂で形成してある
請求項１又は請求項２に記載の空調システム。

【請求項5】

前記送風機は上下方向に送風可能なように、前記格納部の上部に取り付けられており、
前記制御部は、
前記筐体の上部に取り付けられた前記空気調和機が冷房運転を行っている場合、前記送風機を吸入制御して、前記空気調和機から前記筐体の上部へ排出された冷気を、前記格納部内に導入し、
前記空気調和機が暖房運転を行っている場合、前記送風機を排出制御して、前記空気調和機から前記筐体の下部へ排出され前記格納部内から導入された暖気を排出する
請求項２に記載の空調システム。

【請求項6】

前記格納部それぞれには温度センサが設けられ、
前記制御部は各温度センサが検出した温度に基づき、対応する前記格納部に設けられた前記送風機を個別に制御する
請求項２に記載の空調システム。

【請求項7】

前記格納部内の上部に第１温度センサ、下部に第２温度センサが設けられ、
前記制御部は前記第１温度センサ及び前記第２温度センサが検出する温度、並びに、所定の第１閾値及び第２閾値に基づき、前記送風機を制御する
請求項２に記載の空調システム。

【請求項8】

前記制御部は温度センサが検出した温度と目標温度とにより算出される標準偏差に基づき、評価指数を算出し、
前記評価指数に基づく評価指標を表示出力する
請求項６に記載の空調システム。

【請求項9】

筐体内に、発熱体が格納可能な格納部に区画する仕切部を、上下方向に沿って設け、
空気調和機を、前記筐体の内部温度を所定範囲に保つよう動作させ、
前記格納部毎に設けた送風機を、前記格納部外部の空気を内部へ吸入する、又は、前記格納部内部の空気を外部へ排出するよう動作させる
空調方法。

【請求項10】

筐体内を、発熱体が格納可能な格納部に区画する仕切部を、上下方向に沿って設け、
前記筐体の内部温度を所定範囲に保つよう動作する空気調和機を前記筐体に設置し、
前記格納部外部の空気を内部へ吸入する、又は、前記格納部内部の空気を外部へ排出する送風機を前記格納部毎に設置する
空調システムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、筐体内の温度を調整する空調システム、空調方法及び空調システムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

データセンターのサーバコンピュータや瞬時電圧低下補償装置等の発熱機器や蓄電池類はコンテナ等に収容され、空気調和機（以下、「空調機」ともいう。）により適切な温度管理が行われている。その中で、瞬時電圧低下補償装置等で使用される蓄電池は、停電時や必要時に放電し発熱する。いずれの機器も温度が上昇すると寿命や信頼性の低下を招く。一般的な運用では、これらの発熱機器をコンテナ等に一括して収容し、コンテナ等の内部に設置した空調機でコンテナ等の内部の温度管理し、寿命や信頼性の低下を抑制している。

【0003】

例えば、特許文献１には、閉空間内に設けられた複数の蓄電池モジュールと、冷却装置と、冷却装置から閉空間へ冷却した空気を供給する吹き出し口と、閉空間から冷却装置へ温度が上昇した空気を排出する排気口と、蓄電池モジュールへと送風を行うファンと、蓄電池モジュールの温度を検知する温度検知手段と、蓄電池モジュール監視制御装置と、ファンの起動または停止の制御指令を発信するシステム監視制御装置とを備える蓄電システムが提案されている。当該システムでは、閉空間内で温度にむらが生じた場合にファンの起動または停止により温度偏差の低減を目指すものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６１５１０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来技術では以下の問題が生じる。温度偏差を低減するため、空気調和機の出力風量を増加すると、増加分に応じて空気調和機の消費電力が増大する。また、発熱機器の隅々まで効率的に冷気が届かず、十分な冷却ができていない。

【0006】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものである。その目的は、複数の発熱機器の温度を均平化しつつ、空気調和機の消費電力を抑制することが可能な空調システム、空調方法及び空調システムの製造方法の提供である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願の一態様に係る空調システムは、筐体内を、発熱体が格納可能な格納部に区画する、上下方向に沿って設けられる仕切部と、前記筐体の内部温度を所定範囲に保つよう動作する空気調和機と、前記格納部毎に設けられ、前記格納部外部の空気を内部へ吸入する、又は、前記格納部内部の空気を外部へ排出する送風機とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本願の一態様にあっては、複数の発熱機器の温度を均平化しつつ、空気調和機の消費電力を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】空調システムの構成例を示す斜視図である。

【図2】空調システムの構成例を示す平面図である。

【図3】ラックの構成例を示す斜視図である。

【図4】電池ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図5】制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図6】設定ＤＢの例を示す説明図である。

【図7】履歴ＤＢの例を示す説明図である。

【図8】キュービクル内での空気の流れの例を示す説明図である。

【図9】送付機の回転数制御の例を示す説明図である。

【図10】基本制御処理の手順例を示すフローチャートである。

【図11】冷房時制御処理又は暖房時制御処理の手順例を示すフローチャートである。

【図12】制御装置の処理部に含まれる機能部の例を示す機能ブロック図である。

【図13】起動処理の手順例を示すフローチャートである。

【図14】ポーリング処理の手順例を示すフローチャートである。

【図15】ＡＣファン及びＤＣファンの性能を比較するグラフ図である。

【図16】通報処理の手順例を示すフローチャートである。

【図17】製造手順の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下実施の形態を、図面を参照して説明する。以下の説明においては、発熱体の一例として蓄電池を取り上げる。発熱体を収容する筐体は、キュービクル式高圧受変電設備に用いられる筐体とする。キュービクル式高圧受変電設備を省略してキュービクルというが、キュービクル式高圧受変電設備に用いる直方体状の金属製の筐体をキュービクルと呼ぶことも有る。以下の説明においては、キュービクルは当該金属製の筐体を示すものとする。

【0011】

図１は空調システムの構成例を示す斜視図である。図２は空調システムの構成例を示す平面図である。空調システム１００はラック１、送風機２、空気調和機３、制御装置４、電池ユニット５、上部温度センサ６、下部温度センサ７、搬送ファン８及びキュービクル９を含む。ラック１はキュービクル９内に複数設置が可能である。電池ユニット５、送風機２、上部温度センサ６及び下部温度センサ７は、ラック１毎に設置する。ラック１は格納部の一例である。上部温度センサ６は第１温度センサの一例であり、下部温度センサ７は第２温度センサの一例である。図１において、ラック１の並び方向が第１方向の一例であり、上下方向が、第２方向の一例である。

【0012】

図３はラックの構成例を示す斜視図である。ラック１は直方体状をなす。ラック１は天板１１、背板１２、左側板１３、右側板１４、正面右板１５及び正面左板１６を含む。ラック１は底板を有せず、下方が開口部としてある。ラック１は既存製品の利用を想定している。例えば、ラック１は、図示しない複数のＬ型アングルを互いに接続して形成した直方体状のフレームに、鉄又はステレンス等の金属製の上記各板をネジ止め等で固定して形成されている。また、ラック１は板金加工等で形成したものでもよく、１枚の板を曲げて複数の板部を形成してもよい。天板１１には円形状の孔部１１１が形成してある。天板１１には送風機２が取り付けられ、孔部１１１は給排気口として機能する。正面右板１５及び正面左板１６は、ラック１内に納める電池ユニット５の出し入れを行うために、取り外しが容易となっていることが望ましい。正面右板１５及び正面左板１６は上下方向にわたる開口部が形成されるよう左右方向に間を隔てて、固定されている。ラック１はキュービクル９の床面に作られたベースの上に載せられ、ボルトによって、ベースに固定される。ラック１は棚板を備えている。図３に示すラック１は、１つのラック１で１つの区画を形成する構成であるが、１つのラックに複数の仕切壁を設けて、複数の区画を形成する構成であってもよい。この場合、隣り合う区間の左側板と右側板とを共通化することが可能である。左側板１３及び右側板１４は仕切部の一例である。正面右板１５及び正面左板１６はラック１の内部が見えるように透明な樹脂板（板状樹脂）、例えば、アクリル板で構成してもよい。また、正面右板１５及び正面左板１６に替えて、断熱性がある間仕切りカーテンやスリットカーテンを採用してもよい。

【0013】

送風機２は、例えば羽根をモータにて回転することにより回転軸方向の空気の流れを起こす装置である。送風機２はモータを正転又は逆転することにより、方向が互いに約１８０度異なる２つの空気の流れを選択的に起こすことが可能である。また、モータは回転速度の制御が可能であり、流れる空気の量を調整可能である。なお、２つの空気の流れを形成でき、流れる空気の量を調整可能であるならば、送風機２をファンレス扇風機と言った羽根を有しない扇風機で構成してもよい。

【0014】

空気調和機３はいわゆるエアコン（エアコンディショナー）と呼ばれる装置である。空気調和機３はキュービクル９内の温度が、所定範囲となるように、温風又は冷風を吹き出す。空気調和機３は吹き出す風がキュービクル９の内に行き渡るよう、キュービクル９の上方に設置する。空気調和機３はキュービクル９の出入口が設置された壁と対向する側壁に設置する。

【0015】

制御装置４は上部温度センサ６及び下部温度センサ７による計測結果により、送風機２の制御を行う。制御装置４はワンボードマイコン、シングルボードコンピュータ等で構成する。

【0016】

図４は電池ユニットの構成例を示す斜視図である。電池ユニット５は複数の蓄電池モジュール５１の集合体である。蓄電池モジュール５１の数は、出力として要求される電圧等によって異なる。

【0017】

上部温度センサ６及び下部温度センサ７は室温を計測可能な温度センサである。上部温度センサ６及び下部温度センサ７は、測温抵抗体、サーミスタ又は熱電対を用いて、温度を計測する。上部温度センサ６及び下部温度センサ７が計測した温度は有線又は無線通信により、制御装置４へ送信される。通信の信頼性や安定性の観点からから有線通信が望ましいが、設備の重要度があまり高くない場合は、無線通信でもよい。上部温度センサ６はラック１の上部に、下部温度センサ７はラック１の下部に設置ずる。以降、上部温度センサ６及び下部温度センサ７をまとめて温度センサと呼ぶ。

【0018】

搬送ファン８はキュービクル９内の空気を循環させるため、吸気及び排気を行う。搬送ファン８はキュービクル９の出入口上方に設置する。搬送ファン８はエアーカーテンとしても動作し、出入口開放時の外気の侵入遮断や、外部からのホコリ、虫などの侵入防止の機能を持たせてもよい。なお、搬送ファン８は、空調システム１００において必須の構成ではない。

【0019】

キュービクル９は、上述したようにキュービクル式高圧受変電設備に用いる直方体状の金属製の筐体である。キュービクル９は高圧受変電設備に用いることから、強度が高く、感電・火災の危険性が低い。そのため、キュービクル９は大量の蓄電池モジュール５１を収納するのに適している。なお、十分な性能を発揮できるのであれば、キュービクル９以外の筐体を採用してもよい。通常のキュービクルは換気できる構造となっているが、本明細書におけるキュービクル９は、空調システム１００による温度制御を行うため、気密性に特化した構造である。

【0020】

図５は制御装置の構成例を示すブロック図である。制御装置４は処理部４１、記憶部４２、入出力部４３及び通信部４４を含む。

【0021】

処理部４１は、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算処理装置や、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の主記憶部装置を含む。処理部４１は、記憶部４２に記憶されたプログラム４Ｐ（プログラム製品）を読み出して実行することにより、種々の情報処理、制御処理等を行い、計画取得部４１ａ、冷暖判定部４１ｂ、温度取得部４１ｃ、回転数制御部４１ｄ、履歴記憶部４１ｅ等の機能部を実現する。基本機能を実現にあたっては、処理部４１の機能をこのように細く切り分けることは必要ではない。これらの機能部については、追加機能の説明において言及する。

【0022】

記憶部４２はフラッシュメモリ又はＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、処理部４１が処理を実行するために必要なプログラム４Ｐや各種ＤＢ（Database）を記憶する。記憶部４２は、設定ＤＢ４２１及び履歴ＤＢ４２２を記憶する。記憶部４２を着脱可能なmicroSDカードとしてもよい。基本機能を実現にあたっては、設定ＤＢ４２１及び履歴ＤＢ４２２は必須の構成ではない。

【0023】

入出力部４３は入出力インタフェースである。送風機２、空気調和機３、上部温度センサ６及び下部温度センサ７と通信を行う。通信形式はパラレル通信、シリアル通信であってもよい。また、通信路は有線でも無線でもよい。

【0024】

通信部４４はインターネット等の通信ネットワークＮを介して、キュービクル９の外部と通信を行う。通信部４４は例えば、キュービクル９内の状況を監視する監視センタ１０と通信を行う。また、処理部４１は、通信部４４を介して、気象情報提供サイトと通信を行い、予想最高気温、予想最低気温の情報を取得する。

【0025】

図６は設定ＤＢの例を示す説明図である。設定ＤＢ４２１は空気調和機３の運転設定等を記憶する。設定ＤＢ４２１は開始列、終了列、モード列及び変更条件列を含む。開始列は期間の開始日を記憶する。終了列は期間の終了日を記憶する。モード列は空気調和機３の運転モードを記憶する。変更条件列はモード列に記憶した運転モードを変更する条件を記憶する。図６の例では、２月２５日から１０月１０日までの期間では、空気調和機３は冷房運転を行い、１０月１１日から２月２４日までの期間では、空気調和機３は暖房運転を行う旨の設定がされている。但し、予想最低気温が１０度以下の場合は、２月２５日から１０月１０日までの期間であっても暖房運転をし、予想最高気温が１５度以上の場合は、１０月１１日から２月２４日までの期間であっても冷房運転をすることが、変更条件として設定されている。

【0026】

図７は履歴ＤＢの例を示す説明図である。履歴ＤＢ４２２は温度センサによる計測結果を記憶する。履歴ＤＢ４２２は日付列、時刻列、区画列、上部温度列及び下部温度列を含む。日付列は温度を計測した日付を記憶する。時刻列は温度を計測した時刻を記憶する。区画列は温度を計測した区画を記憶する。例えば区画はラック１毎に振られた順番号である。上部温度列は上部温度センサ６で計測した温度を記憶する。下部温度列は下部温度センサ７で計測した温度を記憶する。履歴ＤＢ４２２が記憶する計測結果は、定期的に監視センタ１０へ送信してもよい。なお、履歴ＤＢ４２２は各送風機２の回転数、空気調和機３の運転モードと設定温度とを記憶してもよい。

【0027】

次に、空調システム１００の動作について説明する。図８はキュービクル内での空気の流れの例を示す説明図である。図８Ａは空気調和機３を冷房運転する場合を示す。冷房運転の場合、空気調和機３から冷気を天井（筐体の上部）に沿うように排出させる。各ラック１では送風機２が、外部（格納部外部）の空気を内部（格納部内部）に取り込むような向きで回転している。冷気は送風機２により、ラック１の上部から内部に導かれ、発熱体である電池ユニット５を冷却する。温まった空気はラック１の下部から排出され、空気調和機３で冷やされる。このような空気循環により、発熱体が適正温度となるように空調システム１００は動作する。

【0028】

図８Ｂは空気調和機３を暖房運転する場合を示す。暖房運転の場合、空気調和機３から暖気を床（筐体の下部）に向かって下方に排出させる。各ラック１では送風機２が内部の空気を外部に排出するような向きで回転している。暖気は各ラック１の下部から内部に導かれ、電池ユニット５を加熱する。冷めた空気は送風機２により、ラック１の上部から外部に排出される。冷めた空気は空気調和機３で温められる。このような空気循環により、発熱体が適正温度となるように空調システム１００は動作する。

【0029】

図９は送付機の回転数制御の例を示す説明図である。図９は上部温度又は下部温度と、送風機２の回転数との関係を定めたグラフである。横軸が温度、単位は摂氏度である。縦軸は回転数、単位はｒｐｍ（revolutions per minute又はround per minute）である。Tloは下限温度、Thiは上限温度である。Tlo及びThiは予め定めておく。Tloは第１閾値の一例であり、Thiは第２閾値の一例である。

【0030】

図９Ａは空気調和機３が冷房運転している場合の例である。この場合、制御装置４は以下の動作を行う。処理部４１が上部温度センサ６及び下部温度センサ７から得た上部温度をＴ１、下部温度をＴ２とする。空気調和機３が冷房運転の場合、処理部４１はＴ１とＴ２の大きい方の値を選択する。選択した温度をＴとする。処理部４１は、ＴがTloを下回ったときは送風機２を停止する。処理部４１は、ＴがTlo以上のときは送風機２をグラフに従った回転数で動作させる。このとき送風機２をラック１外部の空気を内部に取り込む流れができるような向きで回転させる。処理部４１は、ＴがThiに達したときは、送風機２を最大の回転数で回転させる。最大の回転数とした後、所定時間以上、経過しても、ＴがThi以下とならないときは、制御装置４は異常事態と判定する。

【0031】

図９Ｂは空気調和機３が暖房運転をしている場合の例である。この場合、制御装置４は以下の動作を行う。処理部４１はＴ１とＴ２の小さい方の値を選択する。選択した温度をＴとする。処理部４１は、ＴがThiに達したときは、送風機２を停止させる。処理部４１はＴがThiを下回り、Tlo以上のときは送風機２をグラフに従った回転数で動作させる。このとき送風機２をラック１の内部の空気を外部に排出する流れができるような向きで回転させる。処理部４１は、ＴがTloまで下がったときは、送風機２を最大の回転数で回転させる。最大の回転数とした後、所定時間以上、経過しても、ＴがTlo 以上とならないときは、制御装置４は異常事態と判定する。

【0032】

（基本機能）
続いて、制御装置４が行う情報処理について、説明する。図１０は基本制御処理の手順例を示すフローチャートである。基本制御処理は、運用時、制御装置４で常に実行している処理である。処理部４１は動作判定を行う（ステップＳ１）。動作判定は空気調和機３の運転状態で判定する。空気調和機３はいわゆる自動運転モードで動作しており、キュービクル９の室温が予め設定された目標温度に近づくように、冷房運転又は暖房運転をしている。制御装置４が通信により空気調和機３から運転状態を取得可能である場合、処理部４１は空気調和機３から運転状態を取得して、冷暖判定を行う。通信により空気調和機３から運転状態を取得できない場合、例えば以下の方法で、処理部４１は判断を行う。空気調和機３の吸い込み口と吹き出し口とに、予め温度センサを設置しておく。吹き出し口の温度Ｔoが、吸い込み口の温度Ｔｉより、３度を上回って高いとき、処理部４１は暖房運転と判定する。吹き出し口の温度Ｔoが、吸い込み口の温度Ｔｉより、３度を上回って低いとき、処理部４１は冷房運転と判定する。どちらにも該当しない場合、処理部４１は冷暖いずれとも判定しない。処理部４１は結果が冷房または暖房か、いずれでもないかを判定する（ステップＳ２）。処理部４１は結果が冷房でも暖房でもないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。処理部４１は結果が冷房又は暖房あると判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、処理部４１は結果が冷房であるか否かを判定する（ステップＳ３）。処理部４１は結果が冷房であると判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、冷房時制御を行う（ステップＳ４）。処理部４１は結果が冷房でないと判定した場合（ステップＳ３でＮＯ）、暖房時制御を行う（ステップＳ５）。処理部４１は処理をステップＳ１へ戻す。なお、図１０に示す基本制御処理は無限ループとなっているので、割り込み等により、処理を終了するようにしてもよい。この場合、割り込みルーチンにより、送風機２を停止させてから、基本制御処理を終了させることが望ましい。

【0033】

図１１は冷房時制御処理又は暖房時制御処理の手順例を示すフローチャートである。冷房時制御処理及び暖房時制御処理は類似する処理であるため、一つのフローチャートで表現している。制御装置４の処理部４１は制御対象とする区画（ラック１）を選択する（ステップＳ１１）。処理部４１は選択した区画の送風機２の状態を取得する（ステップＳ１２）。例えば、状態は回転向き、回転数である。処理部４１は選択した区画の上部温度センサ６及び下部温度センサ７から、測定した温度を取得する（ステップＳ１３）。処理部４１は上部温度及び下部温度に基づいて、送風機２の回転数を決定する（ステップＳ１４）。決定方法は上述したとおりである。冷房時制御処理においては、図９Ａで示したグラフを用いて、回転数を決定する。暖房時制御処理においては、図９Ｂで示したグラフを用いて、回転数を決定する。なお、回転数０はファンの停止を意味する。処理部４１はステップＳ１２で取得した送風機２の回転数と、ステップＳ１４で決定した回転数とを対比し、回転数を変更するか否かを判定する（ステップＳ１５）。処理部４１は回転数を変更しないと判定した場合（ステップＳ１５でＮＯ）、処理をステップＳ１７へ進める。処理部４１は回転数を変更すると判定した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、送風機２へ決定した回転数で回転するよう制御信号を出力する（ステップＳ１６）。処理部４１は未処理の区画が有るか否かを判定する（ステップＳ１７）。処理部４１は未処理の区画が有ると判定した場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、処理をステップＳ１１へ戻し、未処理の区画に対する処理を行う。処理部４１は未処理の区画がないと判定した場合（ステップＳ１７でＮＯ）、処理を終了する。

【0034】

（性能評価）
空調システム１００の性能評価について述べる。空調システム１００においては、送風機２、空気調和機３として、種々なものが採用可能であり、発熱体も様々なものが採用可能である。そのため、個々の空調システム１００の性能を評価する場合において、統一的な評価指標が必要である。以下、評価指標の一例を説明する。

【0035】

空調システム１００は発熱体の周囲温度、すなわちラック１内の温度を一定に保つこと、また、ラック１毎に送風機２を設け、ファンの回転速度を個別制御することで、冷暖房効率を上げ、消費電力の抑制を実現する。その観点から評価指標の基となる評価指数は、目標温度に対する温度の標準偏差と消費電力量とに基づくものとする。評価指数の値は、例えば、以下の式（１）で計算する。

【0036】

評価指数＝α×１／温度標準偏差×β×１／電力量・・・（１）

【0037】

温度標準偏差Ｓは以下の式（２）で計算する。電力量は送風機２、空気調和機３及び搬送ファン８の消費電力の合計、単位は例えばkwh（キロワットアワー）である。α及びβは重みである。評価をするのにあたり、温度標準偏差、電力量の何れを重視するのかによって、重み付けをすればよい。また、温度標準偏差の値と電力量の値とのオーダの差を考慮して重み付けすることが望ましい。

【0038】

【数1】

nは温度センサの数、T_iは測定温度、T_Oは目標温度である。

【0039】

評価指数から評価指標の算出は、例えば次のように行う。９時から１９時の範囲において、１時間毎に評価指数を算出する。算出した１０個の評価指数の合計を評価指標の値とする。

【0040】

本実施の形態においては、次の効果を奏する。区画毎に設けた上部温度センサ６、下部温度センサ７により、発熱体の周囲温度を測定し、測定した温度に基づいて、ラック１毎に設置された送風機２の回転数を制御する。それによって、区画ごとに発熱体の発熱量に差があっても、区画ごとの周囲温度を均質化することが可能となる。また、その結果、空気調和機の運転効率が向上し、消費電力を抑制することが可能となる。さらに、評価指数により、空調システム１００の性能を数値評価することが可能となる。

【0041】

（追加機能）
上述した基本制御処理にて実現する基本機能に機能を追加した形態について説明する。 図１２は制御装置の処理部に含まれる機能部の例を示す機能ブロック図である。制御装置４の起動時又は所定の時刻に、計画取得部４１ａは設定ＤＢ４２１から運転設定等を読み出す。計画取得部４１ａは読み出した運転設定等を冷暖判定部４１ｂへ出力する。冷暖判定部４１ｂは計画取得部４１ａから得た運転設定等と、気象情報提供サイトから得た予想最高気温及び予想最低気温とに基づき、空気調和機３を冷房運転するか、暖房運転するかを判定する。冷暖判定部４１ｂは運転モードを空気調和機３へ指示する。冷暖判定部４１ｂは処理を温度取得部４１ｃへ渡す。温度取得部４１ｃは各ラック１の上部温度センサ６及び下部温度センサ７から測定温度を取得する。上部温度センサ６が計測した温度を上部温度、下部温度センサ７が計測した温度を下部温度という。上部温度、又は、下部温度は、内部温度の一例である。温度取得部４１ｃは取得した測定温度を、ラック１の区画と、測定時刻と、上部／下部の区別とを対応付けて、回転数制御部４１ｄ及び履歴記憶部４１ｅへ出力する。回転数制御部４１ｄは上部温度及び下部温度に基づいて、送風機２の回転数を決定する。回転数制御部４１ｄは決定した回転数で動作する旨の制御信号を送風機２へ出力する。回転数制御部４１ｄは、ラック１毎に回転数の決定、制御信号の送風機２への出力を行う。履歴記憶部４１ｅは温度取得部４１ｃより得たラック１毎の上部温度及び下部温度、並びに、区画、測定日及び測定時刻を対応付けて、履歴ＤＢ４２２に記憶する。温度取得部４１ｃ、回転数制御部４１ｄ及び履歴記憶部４１ｅは上記の動作を周期的に、例えば１０分毎に繰り返し行う。

【0042】

図１３は起動処理の手順例を示すフローチャートである。起動処理は制御装置４が起動した直後に実行される処理である。起動処理は起動時に一度実行するが、季節の変わり目などで日によって気温の高低が激しく、暖房運転と冷房運転とを日毎に切り替える可能性があるときは、１日に１回、朝などに起動してもよい。制御装置４の処理部４１は設定ＤＢ４２１から運転計画等の設定を取得する（ステップＳ３１）。処理部４１は、取得した設定、気象情報サービスから取得した予想最低気温や予想最高気温等から、空気調和機３の運転モードを、冷房運転、暖房運転のいずれにするかを判定する（ステップＳ３２）。処理部４１は判定結果を記憶するとともに（ステップＳ３３）、空気調和機３の運転モードを設定する。処理部４１は制御対象とする区画（ラック１）を選択する（ステップＳ３４）。処理部４１は選択した区画の送風機２を一旦停止させる（ステップＳ３５）。処理部４１は選択した区画の上部温度センサ６及び下部温度センサ７から、測定した温度を取得する（ステップＳ３６）。処理部４１は上部温度及び下部温度に基づいて、送風機２の回転数を決定する（ステップＳ３７）。決定方法は上述したとおりである。なお、回転数０はファンの停止を意味する。処理部４１はファンを作動させるか否かを判定する（ステップＳ３８）。処理部４１はファンを作動させないと判定した場合（ステップＳ３８でＮＯ）、処理をステップＳ４０へ進める。処理部４１はファンを作動させると判定した場合（ステップＳ３８でＹＥＳ）、決定した回転数でファンを作動するよう、送風機２へ制御信号を出力する（ステップＳ３９）。制御信号に含まれる回転数には符号が有り、例えば＋は順回転、－は逆回転を示す。例えば、順回転はラック１の外部の空気を内部へ吸い込む動作であり、逆回転はラック１の内部の空気を外部へ排出する動作である。回転方向と動作との対応は逆でもよいが、全ての送風機２において、同じとすることが望ましい。処理部４１は未処理の区画が有るか否かを判定する（ステップＳ４０）。処理部４１は未処理の区画が有ると判定した場合（ステップＳ４０でＹＥＳ）、処理をステップＳ３４へ戻し、未処理の区画に対する処理を行う。処理部４１は未処理の区画がないと判定した場合（ステップＳ４０でＮＯ）、区画、温度の測定日時、並びに、測定した上部温度及び下部温度を履歴ＤＢ４２２に記憶し（ステップＳ４１）、処理を終了する。

【0043】

図１４はポーリング処理の手順例を示すフローチャートである。ポーリング処理は各ラック１内の温度が目標温度範囲内に有るか否かを定期的に測定し、必要に応じて送風機２の動作回転数を変更する処理である。図１３で説明した起動処理とほぼ同様であるので、起動処理と同じ内容については簡単に説明する。処理部４１は冷暖判定を行う（ステップＳ５１）。ポーリング処理においても冷暖判定を行うのは、キュービクル９の設置環境により、数時間単位で冷房運転と暖房運転とが入れ替わる可能性があるからである。例えば、冬場であっても昼間は直射日光がよく当たるため冷房運転をするが、夜間は暖房運転するような場合も想定されるからである。処理部４１は制御対象とする区画を選択する（ステップＳ５２）。処理部４１は選択した区画の送風機２への制御内容を取得する（ステップＳ５３）。制御内容は、送風機２へ出力した制御信号により指定した回転向き及び回転数等である。制御内容は履歴ＤＢ４２２又は記憶部４２に記憶しておく。また、処理部４１は制御内容を送風機２へ問い合わせて回答を得てもよい。処理部４１は選択した区画の上部温度センサ６及び下部温度センサ７から、測定した温度を取得する（ステップＳ５４）。処理部４１は上部温度及び下部温度に基づいて、送風機２の回転数を決定する（ステップＳ５５）。処理部４１は回転数を変更するか否かを判定する（ステップＳ５６）。ステップＳ５３で得た回転数と、ステップＳ５４で得た回転数とを比較して、処理部４１は判定する。処理部４１は回転数を変更しないと判定した場合（ステップＳ５６でＮＯ）、処理をステップＳ５８へ進める。処理部４１は回転数を変更すると判定した場合（ステップＳ５６でＹＥＳ）、送風機２へ変更後の回転数を含む制御信号を出力する（ステップＳ５７）。処理部４１は変更後の回転数を記憶部に記憶してもよい。処理部４１は未処理の区画が有るか否かを判定する（ステップＳ５８）。処理部４１は未処理の区画が有ると判定した場合（ステップＳ５８でＹＥＳ）、処理をステップＳ５２へ戻し、未処理の区画に対する処理を行う。処理部４１は未処理の区画がないと判定した場合（ステップＳ５８でＮＯ）、区画、温度の測定日時、並びに、測定した上部温度及び下部温度を履歴ＤＢ４２２に記憶し（ステップＳ５９）、処理を終了する。処理部４１は履歴ＤＢ４２２に変更後の回転数を記憶してもよい。処理部４１はポーリング処理を定期的に繰り返し実行する。

【0044】

上述の説明において、目標温度範囲（上限温度Thi 、及び、下限温度Tlo）は、区画毎に共通であることを前提としたが、それに限らない。区画毎に目標温度範囲を異ならせてもよい。但し、複数の区間で、目標温度範囲の重なりがない場合や、目標温度範囲に重なりがあったとしても、上限温度Thi 、又は、下限温度Tloに開きが大きい場合、送風機２の回転数制御だけでは、各区画の目標温度範囲を満たす制御は困難となるので、十分な考慮が必要である。

【0045】

発熱体の例として、蓄電池を上げたが、それに限らない。安定した動作のためには周囲温度の管理が必要なサーバコンピュータ、ファイアウォール機器、ネットワーク機器等を発熱体として採用してもよい。また、発熱体ではなく、周囲温度を一定範囲に保ちながら保管が望ましい食品や飲料、例えば、生鮮食品やチーズ等の発酵食品、ワインや日本酒等の酒類の保管場所として、ラック１を利用してもよい。

【0046】

履歴ＤＢ４２２の内容を定期的に収集し、ラック１の温度、発熱体の周囲温度が目標温度範囲内に保てていたことを示す報告書を作成してもよい。

【0047】

ラック１を納める筐体として、キュービクル９を採用した。キュービクル９を採用する利点は、上述した点以外に、サイズの自由度が高い（パーツ単位でサイズが調整可能）、小型から中型の機器の収容に適している、小さいパーツごとに運搬可能なため、運搬の負担が少ない等がある。ラック１をキュービクル９等の筐体に納めるのではなく、プレハブ建屋やコンテナ等に納めてもよい。また、ラック１を納める筐体等は壁となる部分に断熱材を入れて、外部温度によって内部の温度を大きく変動しないようにすることが望ましい。

【0048】

次に、送風機２について補足する。送風機２として採用するいわゆる冷却ファンとしては、ＡＣモータを用いたＡＣファンと、ＤＣモータを用いたＤＣファンとがある。以下に説明するように、本空調システム１００においては、ＤＣファンが望ましい。２つのファンについて、性能比較を行ったので、説明する。なお、発熱体は電池ユニットではなく、電気ヒータを用いた。評価を行う時間帯は９時から１９時とし、正午から午後３時の３時間、電気ヒータをオンとして、発熱負荷を与えた。評価指数を計算するあたり、電力量については、送風機２のみの消費電力量を用いた。

【0049】

図１５はＡＣファン及びＤＣファンの性能を比較するグラフ図である。図１５は時間帯毎の温度標準偏差と、送風機２としてＡＣファンを採用した場合と、ＤＣファンを採用した場合との消費電力量を示している。図１５ＡはＡＣファンの場合のグラフ図であり、図１５ＢはＤＣファンの場合のグラフ図である。図１５Ａ、図１５Ｂにおいて、横軸は時間帯である。縦軸は温度標準偏差及び消費電力量である。温度標準偏差の単位は摂氏度、消費電力量の単位はキロワットアワーである。図１５Ａと図１５Ｂとを比較すると、温度標準偏差は、ＤＣファンの場合の方が少なく、かつ電力量も少ないことがわかる。評価指標は、ＡＣファンの場合が３３，４２６であるの対して、ＤＣファンの場合は８７，６４４となった。ＤＣファンの方が評価指標の値が大きく、性能が高いことを示している。

【0050】

（異常通報）
異常通報機能について説明する。空調システム１００において、送風機２及び空気調和機３の性能が十分でなく、発熱体の周囲温度が所定時間以上、目標温度範囲を外れた場合、人が駆けつけて対応する必要がある。異常通報は、発熱体の周囲温度が所定時間以上、目標温度範囲を外れた場合に通報を行う機能である。図１６は通報処理の手順例を示すフローチャートである。処理部４１は処理対象とする区画を選択する（ステップＳ７１）。処理部４１は選択した区画の直近の測定温度を、履歴ＤＢ４２２から取得する（ステップＳ７２）。処理部４１は温度異常であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。処理部４１は取得した測定温度が目標温度範囲内であれば、温度正常と判定する。処理部４１は取得した測定温度が目標温度範囲外であれば、温度異常と判定する。処理部４１は温度異常であると判定した場合（ステップＳ７３でＹＥＳ）、カウンタの値を加算する（ステップＳ７４）。加算値は例えば１である。カウンタの記憶領域は記憶部４２等に設ける。なお、カウンタは区画ごとに設ける。処理部４１はカウンタ値が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ７５）。処理部４１はカウンタ値が閾値を超えていると判定した場合（ステップＳ７５でＹＥＳ）、異常信号を監視センタ１０へ送信する（ステップＳ７６）。処理部４１は処理をステップＳ７７へ移す。処理部４１はカウンタ値が閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ７５でＮＯ）、処理をステップＳ７７へ移す。閾値は、異常判定すべき継続時間と通報処理を実行する間隔とに基づいて定める。処理部４１は温度異常でないと判定した場合（ステップＳ７３でＮＯ）、カウンタをクリアする（ステップＳ７８）。処理部４１は、未処理の区画が有るか否かを判定する（ステップＳ７７）。処理部４１は未処理の区画が有ると判定した場合（ステップＳ７７でＹＥＳ）、処理をステップＳ７１へ戻し、未処理の区画に対する処理を行う。処理部４１は未処理の区画がないと判定した場合（ステップＳ７７でＮＯ）、処理を終了する。処理部４１は通報処理を定期的に繰り返し実行する。なお、通報処理をポーリング処理に組み込んでもよい。

【0051】

異常通報機能により、ラック１に収められた発熱体の周囲温度が、所定時間以上、目標温度範囲外となった場合、監視センタ１０は制御装置４から異常信号を受信する。このとき、対処員をキュービクル９に向かわせて、対応を行えば、温度異常に起因する不具合や事故の発生を抑制することが可能となる。

【0052】

上述において、評価指標は、９時から１９時の範囲において、１時間毎に算出した評価指数を足し合わせた値としたがそれに限らない。９時から翌日９時までの範囲としてよい。評価指数を算出する間隔も１時間でなく、１時間以下であっても、１時間以上であってもよい。また、評価指標を運用時の履歴データの項目として、履歴ＤＢ４２２に記憶してもよい。

【0053】

（製造方法）
空調システム１００の製造方法について、述べる。図１７は製造手順の例を示すフローチャートである。まず、適切な容積のキュービクル９（筐体）を組み立てる（ステップＳ９１）。キュービクル９を区画する仕切板（仕切部）を設置する（ステップＳ９２）。区画の背面板としてキュービクル９の壁を利用する場合は、少なくとも区画の左右を仕切り、床から天井近傍まで上下方向に沿った仕切板を設置する。上述したようにラック１を用いて区画を構成する場合、キュービクル９内でラック１を組み立て設置するか、組み上がったラック１をキュービクル９内へ設置することで、ラック１に含む仕切板が設置される。キュービクル９内に空気調和機３を設置する（ステップＳ９３）。空気調和機３が排出する冷気又は暖気が、キュービクル９内に循環しやすいように、空気調和機３を設置することが望ましい。設置する空気調和機３の台数に制限はないが、消費電力を考慮すると１台が望ましい。キュービクル９内に制御装置４を設置する（ステップＳ９４）。各区画に送風機２並びに上部温度センサ６及び下部温度センサ７を設置する（ステップＳ９５）。送風機２は区画の天井部分に設置する。ラック１を利用する場合、送風機２並びに上部温度センサ６及び下部温度センサ７は、ラック１を組み立てる際に設置してもよい。区画内に発熱体を設置する（ステップＳ９６）。正面板（正面右板１５、正面左板１６）を取り付ける（ステップＳ９７）。ラック１を利用する場合、ラック１を組み立てる際に発熱体を設置し、正面板を取り付けてもよい。機器間の通信ケーブルの接続等の結線を行い、動作確認を行う（ステップＳ９８）。不具合があれば対処し、動作に問題がなければ終了する。上述したように、正面右板１５及び正面左板１６に替えて、断熱性がある間仕切りカーテンやスリットカーテンを採用した場合、間仕切りカーテンやスリットカーテンを取り付けた後に、発熱体を設置してもよい。

【0054】

各実施の形態で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
また、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載しても良い。

【符号の説明】

【0055】

１００ ：空調システム
１ ：ラック(格納部)
１１ ：天板
１２ ：背板
１３ ：左側板
１４ ：右側板
１５ ：正面右板
１６ ：正面左板
１１１ ：孔部
２ ：送風機
３ ：空気調和機
４ ：制御装置
４１ ：処理部
４１ａ ：計画取得部
４１ｂ ：冷暖判定部
４１ｃ ：温度取得部
４１ｄ ：回転数制御部
４１ｅ ：履歴記憶部
４２ ：記憶部
４２１ ：設定ＤＢ
４２２ ：履歴ＤＢ
４３ ：入出力部
４４ ：通信部
４Ｐ ：プログラム
５ ：電池ユニット
５１ ：蓄電池モジュール
６ ：上部温度センサ
７ ：下部温度センサ
８ ：搬送ファン
９ ：キュービクル
１０ ：監視センタ
Ｎ ：通信ネットワーク

【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】