JP2007232312A - 空調システム - Google Patents
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Abstract
【課題】
コンピュータルームのような空調制御する部屋において、バックアップ機能を有する空気調和機を省スペースにし、制作費用の安価することの出来る空調システムを提供する。
【解決手段】
空気調和機を配備した空調制御する部屋において、空気調和機は少なくとも独立駆動する二台以上のファンモータ及びファン並びに二台以上のコイルを備え、該ファンモータは回転制御のためのインバータを備え、通常運転時は全てのファンモータを駆動するとともに全てのコイルを稼働し、どれか１台ファンが停止した異常運転時には駆動しているファンモータの回転数をインバータにより高めるとともにコイルへの熱媒体の供給量を調整し、又は、どれか１台のコイルの稼働が停止した異常運転時には稼働しているコイルへの熱媒体の供給量を調整して、通常運転時の空気調和状態とほぼ同等の状態に維持する空調システム。
【選択図】図４
コンピュータルームのような空調制御する部屋において、バックアップ機能を有する空気調和機を省スペースにし、制作費用の安価することの出来る空調システムを提供する。
【解決手段】
空気調和機を配備した空調制御する部屋において、空気調和機は少なくとも独立駆動する二台以上のファンモータ及びファン並びに二台以上のコイルを備え、該ファンモータは回転制御のためのインバータを備え、通常運転時は全てのファンモータを駆動するとともに全てのコイルを稼働し、どれか１台ファンが停止した異常運転時には駆動しているファンモータの回転数をインバータにより高めるとともにコイルへの熱媒体の供給量を調整し、又は、どれか１台のコイルの稼働が停止した異常運転時には稼働しているコイルへの熱媒体の供給量を調整して、通常運転時の空気調和状態とほぼ同等の状態に維持する空調システム。
【選択図】図４
Description
本発明は、空気を調和する空調システムに係り、特に、コンピュータ室のように急激に温度が上昇するとコンピュータシステムがダウンするような、常時に空調を制御する必要のある部屋の空調システム関する。
近時、コンピュータシステムの大型化に伴い、作業量も多くコンピュータシステムがダウンする事故が多く発生している。
コンピュータシステムがダウンするのを防ぐために、電源に関しては、例えば、特許文献１に開示されているように、商用電源の他にバックアップの無停電電源装置を配備したりしているが、システムダウンの原因としては、コンピュータルームの空気調和機が故障して、コンピュータの電子部品の冷却が不十分となり、システムが暴走したり破損したりすることも多かった。
このため、近時の大型のコンピュータルームでは、複数台の空気調和機を配備するとともに、それと複数台の空気調和機と並列して、バックアップ用の予備の空気調和機を配備して、複数台の空気調和機のどれかが故障して送風が停止、あるは、冷房できなくなった場合には、その空気調和機の背後の空気調和機を稼働する空調システムが開発されている。
特開２００５−２６９８１１号公報
コンピュータシステムがダウンするのを防ぐために、電源に関しては、例えば、特許文献１に開示されているように、商用電源の他にバックアップの無停電電源装置を配備したりしているが、システムダウンの原因としては、コンピュータルームの空気調和機が故障して、コンピュータの電子部品の冷却が不十分となり、システムが暴走したり破損したりすることも多かった。
このため、近時の大型のコンピュータルームでは、複数台の空気調和機を配備するとともに、それと複数台の空気調和機と並列して、バックアップ用の予備の空気調和機を配備して、複数台の空気調和機のどれかが故障して送風が停止、あるは、冷房できなくなった場合には、その空気調和機の背後の空気調和機を稼働する空調システムが開発されている。
ところで、大型のコンピュータルームでの空気調和機は台数も多く、そのバックアップ用の空気調和機の台数も多くしなければならず、そのために、大きなスペースも必要となり、経費が多額になるといった問題点があった。特に、通常運転時の空気調和機とは別に同じ規格の予備の空気調和機を待機させる形式、所謂、完全バックアップ方式では二台の独立駆動される空気調和機の全体のサイズ、スペースをコンパクトにするのに限界があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、コンピュータルームのような空調制御する部屋において、バックアップ機能を有する空気調和機を省スペースにし、制作費用を安価にすることの出来る空調システムを提供することにある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、コンピュータルームのような空調制御する部屋において、バックアップ機能を有する空気調和機を省スペースにし、制作費用を安価にすることの出来る空調システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、空気調和機を配備した空調制御する部屋において、空気調和機は少なくとも独立駆動する二台以上のファンモータ及びファン並びに二台以上のコイルを備え、該ファンモータは回転制御のためのインバータを備え、通常運転時は全てのファンモータを駆動するとともに全てのコイルを稼働し、どれか１台ファンが停止した異常運転時には駆動しているファンモータの回転数をインバータにより高めるとともにコイルへの熱媒体の供給量を調整し、或いは、どれか１台のコイルの稼働が停止した異常運転時には稼働しているコイルへの熱媒体の供給量を調整して、通常運転時の空気調和状態とほぼ同等の状態に維持することを特徴とする空調システムである。
請求項２の発明は、前記空気調和機を配備する空気調和機は、複数台であることを特徴とする請求項１に記載の空調システムである。
請求項３の発明は、前記ファンモータ及びファン並びにコイルは、それぞれ二台であることを特徴とする請求項１及び２に記載の空調システムである。
請求項２の発明は、前記空気調和機を配備する空気調和機は、複数台であることを特徴とする請求項１に記載の空調システムである。
請求項３の発明は、前記ファンモータ及びファン並びにコイルは、それぞれ二台であることを特徴とする請求項１及び２に記載の空調システムである。
本発明によれば、コンピュータルームのような電子部品を常に冷却するために空調制御を必要とする部屋において、ファンモータは常に稼働しているが、ファンの何れかが故障しても他のファンモータと２台の熱交換器であるコイルを制御することでバックアップ機能を有すようにし、また、熱交換器であるコイルの何れかの故障やコイル系の熱媒体を供給する熱源・配管系統に運転が停止する等の支障が生じても、稼働しているコイルへの熱媒体の供給量を調整制御することでバックアップ機能を有すようにしたので、部屋や装置全体の省スペースを可能し、基本的には空気調和機の１台だけでバックアップ空気調和機を配備する必要がなく制作費用を安価にすることが出来る。
[実施例１]
本発明の好適な実施例を図面に沿って説明するが、図１はコンピュータルーム１の全体を示す図で、部屋１の中央部分にサーバー等のコンピュータ２の列２１の二列毎に配列され、左側の電気室や通信機器スペース２３が配置され、部屋中央部には中央通路２２が設けられ、部屋１の両端側にはコンピュータ２の列２１が二列配置されるが、このコンピュータ二列２１毎に対応して空気調和機３（3-1・・・3-N（8））が各８台が設けられ、図２に示すように、空気調和機３の空調された給気ＳＡは、部屋の床下のダクト１１に送られ、隣り合うコンピュータ１列の中間通路の吹き出しグリル１２から上方に吹き出して、各コンピュータ２の内部或いは外枠を冷房し、空気調和を終えた還気ＲＡは、部屋の天井に設けられた二列２１のコンピュータの真上の中央近傍に設けられた吸気グリル１３から吸気され、還気ダクト１４を介して空気調和機３の吸入口３８に戻り再び空気調和される。
空気調和機３に対して、コンピュータ２の上部位置に温度センサーＴＣ１と、空気調和機３の還気口１５に温度センサーＴＣ２が設けられ、空気調和機３の稼働を制御するは、公知の空気調和システムと同じである。
本発明の好適な実施例を図面に沿って説明するが、図１はコンピュータルーム１の全体を示す図で、部屋１の中央部分にサーバー等のコンピュータ２の列２１の二列毎に配列され、左側の電気室や通信機器スペース２３が配置され、部屋中央部には中央通路２２が設けられ、部屋１の両端側にはコンピュータ２の列２１が二列配置されるが、このコンピュータ二列２１毎に対応して空気調和機３（3-1・・・3-N（8））が各８台が設けられ、図２に示すように、空気調和機３の空調された給気ＳＡは、部屋の床下のダクト１１に送られ、隣り合うコンピュータ１列の中間通路の吹き出しグリル１２から上方に吹き出して、各コンピュータ２の内部或いは外枠を冷房し、空気調和を終えた還気ＲＡは、部屋の天井に設けられた二列２１のコンピュータの真上の中央近傍に設けられた吸気グリル１３から吸気され、還気ダクト１４を介して空気調和機３の吸入口３８に戻り再び空気調和される。
空気調和機３に対して、コンピュータ２の上部位置に温度センサーＴＣ１と、空気調和機３の還気口１５に温度センサーＴＣ２が設けられ、空気調和機３の稼働を制御するは、公知の空気調和システムと同じである。
ここで、図２における空気調和機３の拡大側面図が図３、その前方からの正面図が図４であるが、本発明の特徴の１つは、二台のファン３２を稼働させ、片方のファンが故障した片肺運転も可能とし、冷房能力が高く余力のある二台のコイル３６とを配備し、片肺運転時での一台当たりの送風量を(例えば、25％程度)増加し、コイル温度差を大きくすることにより、通常の運転時と同等の冷房を実現したものである。
そのために、本実施例の構成は、先ず、図４に示されるように２台のファン駆動モータ31a,31bとファン32a,32bとが並列に配置され、これらファンの上流にエリミネータ３９と直列に２台の熱交換器であるコイル36a,36bと、更に上流にフィルター37aとが配備され、部屋１からの還気ＲＡを吸気している。
このコイル３６は、従来はコイル主管が４列（空気の流れに直交する列数）のものを２台設けているが、本実施例では、能力に余裕のあるコイル主管361が６列を有するコイル36a,36bを、図３に示すように、空気の流れに直交して二台配備したものである。また、コイル主管361を６列（361-1,361-2・・・361-6）にすることにより、従来の主管が４列のものに比べて伝熱面積を増やして、通過する空気を必要に応じて、より冷却することができるように構成する。
そして、コイルの前面のフィルター37aは床下等からの亜鉛ヒゲ状結晶等を除去するウイスカ対策が施された高性能フィルタを配備している。なお、コンピュータルーム１での空気調和機３の運転では、このウイスカ対策を厳重に行う必要があり、空気調和機３のファン32a,32bの下流側の吹出口33a,33bにもウイスカ対策が施された高性能フィルター37bがフィルター37aに加えて二重に設けられている。勿論、ウイスカ対策が必要でなければ、これらのフィルター37a,37bは通常のフィルターでも良く、どちらか１台だけでもよい。
そのために、本実施例の構成は、先ず、図４に示されるように２台のファン駆動モータ31a,31bとファン32a,32bとが並列に配置され、これらファンの上流にエリミネータ３９と直列に２台の熱交換器であるコイル36a,36bと、更に上流にフィルター37aとが配備され、部屋１からの還気ＲＡを吸気している。
このコイル３６は、従来はコイル主管が４列（空気の流れに直交する列数）のものを２台設けているが、本実施例では、能力に余裕のあるコイル主管361が６列を有するコイル36a,36bを、図３に示すように、空気の流れに直交して二台配備したものである。また、コイル主管361を６列（361-1,361-2・・・361-6）にすることにより、従来の主管が４列のものに比べて伝熱面積を増やして、通過する空気を必要に応じて、より冷却することができるように構成する。
そして、コイルの前面のフィルター37aは床下等からの亜鉛ヒゲ状結晶等を除去するウイスカ対策が施された高性能フィルタを配備している。なお、コンピュータルーム１での空気調和機３の運転では、このウイスカ対策を厳重に行う必要があり、空気調和機３のファン32a,32bの下流側の吹出口33a,33bにもウイスカ対策が施された高性能フィルター37bがフィルター37aに加えて二重に設けられている。勿論、ウイスカ対策が必要でなければ、これらのフィルター37a,37bは通常のフィルターでも良く、どちらか１台だけでもよい。
また、ファン32,32a,32bの下流側の吹出口33a,33bには,それぞれ片肺運転時での逆流防止を兼ねた風量調整ダンパ34,34a,34bが設けられ、部屋１の床下の送風ダクト１１にファン32,32a,32bからの空気調和された空気を送風する。
前記二台のファン駆動モータ31a,31bには、図５に示すように、それぞれインバータ35a,35bが設けられ、ファン駆動モータ31,31a,31bの回転数が制御可能となっている。
前記二台のファン駆動モータ31a,31bには、図５に示すように、それぞれインバータ35a,35bが設けられ、ファン駆動モータ31,31a,31bの回転数が制御可能となっている。
次に、前記実施例の構成での作動を説明すると、例えば、従来例である所謂完全バックアップ方式での１台の空気調和機において、冷房能力が86.3KWを必要とする場合、コイルでの温度差７.２℃（K）とし、通常運転のファンの送風能力が36,000ｍ3／hを必要とするが、待機する予備の空気調和機のファンの送風能力も、コイルでの温度差７.２℃で、同等の36,000ｍ3／hの構成の空気調和機を必要とする。これによって、通常運転の空気調和機のファンが故障し、所定の冷房された空気を送風することが出来なくなった場合には、これを自動感知して、予備の空気調和機を稼働させ、コンピュータが過熱されて暴走や破損されることを防止している。
[通常運転時]
これに対して、前記の完全バックアップ方式で冷房能力の86.3KWを保持しようとする場合、本実施例では、コイルでの温度差７.２℃で、一対の２台のファン32a,32bを常時稼働させるので、１台当たり冷房能力は43.1KWでよく、送風能力も36,000ｍ3／hの半分の18,000ｍ3／hで常時稼働させればよい。
これに対して、前記の完全バックアップ方式で冷房能力の86.3KWを保持しようとする場合、本実施例では、コイルでの温度差７.２℃で、一対の２台のファン32a,32bを常時稼働させるので、１台当たり冷房能力は43.1KWでよく、送風能力も36,000ｍ3／hの半分の18,000ｍ3／hで常時稼働させればよい。
[異常運転時１(ファン故障の場合)]
本実施例における２台のファン32a,32bの内、一方のファン32a(32b)が故障し送風が止まってしまったとき、これをセンサー(図示せず)が感知し、稼働している他のファン32b（32a)の風量を２５％増強し、コイルに供給する冷媒をコイル温度差を高くするように、空気調和機３の制御手段(図示せず)により制御する。
具体的には、冷房能力が86.3KWが必要とする場合に、稼働している１台のファン32b(32a)の送風能力を22.700ｍ3／hとして風量を２５％増強し、コイルでの温度差11.0Kとなるように指令して運転制御すればよい。
このことを、図５に示すように、一方のファン32a(32b)が故障しことを感知するセンサーからの信号により、ファン32a(32b)のファン駆動モータ31a(31b)のインバータ35a(35b)を周波数を高く制御し、回転数を上げて送風能力を22.700ｍ3／hとして風量を２５％増強する。
本実施例における２台のファン32a,32bの内、一方のファン32a(32b)が故障し送風が止まってしまったとき、これをセンサー(図示せず)が感知し、稼働している他のファン32b（32a)の風量を２５％増強し、コイルに供給する冷媒をコイル温度差を高くするように、空気調和機３の制御手段(図示せず)により制御する。
具体的には、冷房能力が86.3KWが必要とする場合に、稼働している１台のファン32b(32a)の送風能力を22.700ｍ3／hとして風量を２５％増強し、コイルでの温度差11.0Kとなるように指令して運転制御すればよい。
このことを、図５に示すように、一方のファン32a(32b)が故障しことを感知するセンサーからの信号により、ファン32a(32b)のファン駆動モータ31a(31b)のインバータ35a(35b)を周波数を高く制御し、回転数を上げて送風能力を22.700ｍ3／hとして風量を２５％増強する。
また、冷房コイルは、通常運転での吹き出し温度１７℃を、異常運転時では１２.６℃の低温送風に切り換える。これに対応するために、前述したように、従来の４列のコイルから、本実施例の６列のコイルに増設しておけば、無理なく対処可能となる。
このように、送風風量の増加と、吹き出し温度の低温化による相乗効果により、冷房負荷の１００％をバックアップする運転を可能としている。
この際、一方のファン32a(32b)が故障したことをセンサーが感知し、ファンの片肺運転であることを管理センターに伝達し、故障したファン32aを正常に補修することになるが、この間は、片肺運転で冷房能力を低下させることなく、したがって、コンピュータ２が過熱されて暴走や破損されることが防止できる。
このように、送風風量の増加と、吹き出し温度の低温化による相乗効果により、冷房負荷の１００％をバックアップする運転を可能としている。
この際、一方のファン32a(32b)が故障したことをセンサーが感知し、ファンの片肺運転であることを管理センターに伝達し、故障したファン32aを正常に補修することになるが、この間は、片肺運転で冷房能力を低下させることなく、したがって、コンピュータ２が過熱されて暴走や破損されることが防止できる。
[異常運転時１(コイル系の場合)]
本実施例における２台のコイル36a,36bの内、一方のコイル36a(36b)が故障、或いは、コイル系の熱媒体を供給する熱源・配管系統に運転が停止する等の支障が生じたときも、これをセンサー(図示せず)が感知し、稼働しているコイル36b(36a)への熱媒体の供給量を増加、或いは、温度差を大きく調整制御することで冷房負荷の１００％をバックアップする運転を可能としている。
本実施例では、コイル36a,36bも、前述したように、従来の４列のコイルから、本実施例の６列のコイルに増設しておけば無理なく対処可能となる。この際、ファンの故障時と同様に、一方のコイル36a(36)が故障したことをセンサーが感知し、コイルの片肺運転であることを管理センターに伝達し、故障したコイル36aを正常に補修することになるが、この間は、片肺運転で冷房能力を低下させることなく、したがって、この場合も、コンピュータ２やその電子部品が過熱されて暴走や破損されることが防止できる（コンピュータシステムは、一時的にも過熱させることがシステムダウンに繋がるので許されない。）。
本実施例における２台のコイル36a,36bの内、一方のコイル36a(36b)が故障、或いは、コイル系の熱媒体を供給する熱源・配管系統に運転が停止する等の支障が生じたときも、これをセンサー(図示せず)が感知し、稼働しているコイル36b(36a)への熱媒体の供給量を増加、或いは、温度差を大きく調整制御することで冷房負荷の１００％をバックアップする運転を可能としている。
本実施例では、コイル36a,36bも、前述したように、従来の４列のコイルから、本実施例の６列のコイルに増設しておけば無理なく対処可能となる。この際、ファンの故障時と同様に、一方のコイル36a(36)が故障したことをセンサーが感知し、コイルの片肺運転であることを管理センターに伝達し、故障したコイル36aを正常に補修することになるが、この間は、片肺運転で冷房能力を低下させることなく、したがって、この場合も、コンピュータ２やその電子部品が過熱されて暴走や破損されることが防止できる（コンピュータシステムは、一時的にも過熱させることがシステムダウンに繋がるので許されない。）。
本実施例のファン２台とコイル２台を組み込んだ空気調和機は、ファンやコイルの何れかが故障した異常運転時であっても、通常運転時の空気調和状態とほぼ同等の状態に維持できるが、それにも拘わらず、空気調和機２の枠体の大きさは、約幅3,360mm×高さ約3,080mm×奥行き約1,780mmであり、従来仕様の１台の枠体の大きさが約幅3,360mm×高さ約3,062mm×奥行き約1,690mmに比べればやや大きくなる程度で、従来仕様の空気調和機の２台分に比べれば著しく小さく、省スペース化を実現している。また、フレームやコイルも１台分としては多少高価になるが、２台分の費用にくらべれば著しく安価になる。
なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、例えば、２台のコイルの主管を計６列としたが、太い主管の計４列としてもよく、能力に余裕を持たせる為に８列にしてもよい。また、実施例では、二台のファン駆動モータ31a,31bに、それぞれインバータ35a,35bを設けたが、稼働可能側のファン駆動モータ31の回転数が制御可能であれば、一括して制御しうるインバータ35としてもよい。
１…コンピュータルーム、１１…床下のダクト、１２…吹き出しグリル、
１３…吸気グリル、１４…還気ダクト、１５…還気口、
２…コンピュータ、２１…コンピュータ列、２２…中央通路、
２３…電気室／通信機器スペース
３（3-1・・3-N(8)）…空気調和機、31,31a,31b…ファン駆動モータ、
32,32a,32b…ファン、33a,33b…吹出口、34a,34b…風量調整ダンパ、
35a,35b…インバータ、
36,36a,36b…コイル、361（361-1,361-2・・・361-6）…主管、
37a,37b…フィルター、３８…吸入口、３９…エリミネータ
１３…吸気グリル、１４…還気ダクト、１５…還気口、
２…コンピュータ、２１…コンピュータ列、２２…中央通路、
２３…電気室／通信機器スペース
３（3-1・・3-N(8)）…空気調和機、31,31a,31b…ファン駆動モータ、
32,32a,32b…ファン、33a,33b…吹出口、34a,34b…風量調整ダンパ、
35a,35b…インバータ、
36,36a,36b…コイル、361（361-1,361-2・・・361-6）…主管、
37a,37b…フィルター、３８…吸入口、３９…エリミネータ
Claims (3)
- 空気調和機を配備した空調制御する部屋において、空気調和機は少なくとも独立駆動する二台以上のファンモータ及びファン並びに二台以上のコイルを備え、該ファンモータは回転制御のためのインバータを備え、通常運転時は全てのファンモータを駆動するとともに全てのコイルを稼働し、どれか１台ファンが停止した異常運転時には駆動しているファンモータの回転数をインバータにより高めるとともにコイルへの熱媒体の供給量を調整し、又は、どれか１台のコイルの稼働が停止した異常運転時には稼働しているコイルへの熱媒体の供給量を調整して、通常運転時の空気調和状態とほぼ同等の状態に維持することを特徴とする空調システム。
- 前記空気調和機を配備する空気調和機は、複数台であることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
- 前記ファンモータ及びファン並びにコイルは、それぞれ二台であることを特徴とする請求項１及び２に記載の空調システム。
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