JP2008128538A - 熱発生設備の冷却方法、および冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は熱発生設備の冷却方法、および冷却装置に関し、例えばコンピュータのサーバルームのように熱源となる設備から発生する熱を効率良く、迅速かつ確実に冷却しようとするものである。
【解決手段】室内１に暖気Ｄまたは冷気Ｃを吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段２と、室内の床面３もしくは該床面近くの所望位置に設けた熱源となる設備４と、設備の直下の床面を除いて空気調和手段の吹出口２ａから床下５に導入されるか、もしくは、外気６が床下に導入される床下空気７を床下から床上８へ送気可能となす多数の開口部９ａを有する開口パネル９と、開口パネルの開口部９ａを通じて床下空気を設備間の床面上の通路１０に床下から床上へ吹き出すことにより設備から発生する熱を床下空気にて冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は熱発生設備の冷却方法、および冷却装置に関し、例えばコンピュータのサーバルームのように熱源となる設備から発生する熱を効率良く、迅速かつ確実に冷却しようとするものである。

従来、例えばＣＰＵ、ＵＰＳ、サーバなどのコンピュータあるいはネットワークの本体部、あるいは照明器具における安定器等のＯＡ機器等の発熱機器から発生する発熱を建物外に放出するようにした建物の廃熱構造として、複数階を備えた建物のうち各階または所定の階にＯＡ機器などの発熱機器を収容するための機器収容ボックスと、この機器収容ボックスと連通し、該機器収容ボックス内の空気を前記建物の外に排気するための排気縦シャフトと、前記機器収容収容ボックスと連通し、該機器収容ボックス内に前記建物の外の空気を給気するための給気縦シャフトとを備え、発熱機器で生じた熱が機器収容ボックスから排気縦シャフトを通じて屋上階に設けた煙突から建物の外に排気されるとともに、機器収容ボックスに給気縦シャフトを通じて建物の外気が導入されるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、例えば居住空間を構成する壁、天井あるいは床面などにおける結露の発生防止と、当該居住空間に設置される家具などの什器類により滞留空気の生ずる余地を無くすことにより結露の発生を防止する結露の防止構造として、天井面に沿い、または天井裏にエアー流通間隙が設けられ、また、壁面に沿いまたは壁面内にエアー流通間隙が設けられ、さらに床面に沿い、または床下にエアー流通間隙を設けたことにより、エアー流通間隙の閉回路を構成し、この閉回路内に居住空間内のエアーを吹き入れ、または引き入れることによりエアーを循環して流通させることにより還流させ、天井、壁、床面の結露を防止するものがあった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３３６３２６号公報 特開平８−２２６１１７７号公報

特許文献１記載の上記従来の建物の廃熱構造では、例えばＣＰＵ、ＵＰＳ、サーバなどのコンピュータあるいはネットワークの本体部、あるいは照明器具における安定器等のＯＡ機器等の発熱機器から発生する発熱を建物外に放出するには、建物のうち各階または所定の階に機器収容ボックス内に収容されたＯＡ機器などの発熱機器が発熱すると、この機器収容ボックスに各階層毎に連通された排気縦シャフト内を、発熱機器から発生される熱が暖められて上昇し、屋上階に設けた煙突から排気されるとともに、機器収容ボックスに給気縦シャフトを通じて地上階での建物の外気が導入されるものであった。ところが、特許文献１記載の上記従来の建物の廃熱構造では、廃熱構造自体が、建物に付帯するものなので、工事は大規模化し、工事費および設備費は多大であった。

しかも、特許文献１記載の上記従来の建物の廃熱構造では、ＯＡ機器などの発熱機器が発熱すると、各階層毎に設けられた機器収容ボックスに連通する給気縦シャフト内を暖められた熱が上昇され、廃熱が行われるが、各階層において各部屋から出る熱が給気縦シャフトに下層階から上層階に集約されて排気されて行くため、給気縦シャフトにおいて下層階よりも上層階の温度が高い熱気が溜まり易い。従って、下層階の各部屋に置かれたＯＡ機器に比べて上層階の各部屋に置かれたＯＡ機器が過熱による影響を受けて故障し易かったり、性能が低下し、誤作動することがあった。

また、特許文献１記載の上記従来の建物の廃熱構造では、建物の各階層毎に設けられた機器収容ボックスに連通する給気縦シャフトを通じて建物の屋上階に設けられた煙突からＯＡ機器などの発熱機器から生ずる発熱が廃熱されるとともに、地上階から各階の機器収容ボックスに給気縦シャフトを通じて換気用の外気が導入されるものであるので、例えばコンピュータのサーバルームでは、数台乃至は十数台のサーバが各階毎に設置されている場合に、熱源となる各サーバから多量の熱が発生されるため、夏期等において、発熱機器に対して周囲の外気が高温になると、サーバルーム内の温度が一層、高温になることにより、サーバ自体が故障し易くなり、性能が低下したり、誤作動を防止する原因になっていた。

しかも、特許文献１記載の上記従来の建物の廃熱構造では、地上の下層階から建物の屋上階に設けた煙突までの給気縦シャフトの設置長さが長いので、エアーの移動距離が長くなり、屋上階の排気用の煙突に、サーバルームの熱発生設備から発生される熱を排気するために設けられた排気ファンは大容量の大型のものを必要としていた。このファンを駆動するためのモータには多大の消費電力を必要としていた。そして、従来、冷房用の空気調和機から吹き出される冷気やファンを何台も使用し、その風圧によりサーバを冷却していたが、多大の電力を消費し、不経済になっていた。

また、特許文献２に記載の上記従来の結露の防止構造は、居住空間を構成する天井面に沿い、または天井裏に設けられたエアー流通間隙と、壁面に沿い、または壁面内に設けられたエアー流通間隙と、さらに床面に沿い、または床下に設けられたエアー流通間隙とで構成される居住空間に形成される閉回路内にエアーを吹き入れ、または引き入れることにより循環して流通させ、天井、壁、床面の結露を防止するものであるので、居住空間からエアー流通隙間へ、また、エアー流通隙間から居住空間へのエアーの滞留を防止し、エアーを流通させるのには、必ずファン駆動によるエアーの強制的な吹き入れ、または引き入れが必要になる。

また、特許文献２に記載の上記従来の結露の防止構造は、例えば床下空気を床上に吹き入れるのに、ファン駆動による強制的な吹き入れ、または、引き入れ操作を必要とするものであった。即ち、床下から床上への床下空気の導入は、居住空間を仕切るように設置されている収納家具における台輪の内部空間と室内とに連通する孔を設けた構成により、エアー流通隙間に導入されたエアーを孔から一度、収納家具の台輪の内部空間にファンにより強制的に吹き入れるか、又は引き入れる。その後、台輪の側面に設けたエアー流通路を通じて居住空間に還流させることにより、床材に沿った面での結露を防止するものであった。そのため、床下空気を床上に吹き出すか、または、吹き上げるのに、複雑な流通経路になるので、床下空気の吹出時の風圧は弱まり、到達距離も短いものであった。そのため、エアー流通隙間の随所にエアーを強制的に流通させるためのファンが必要になるので、そのフアンを駆動するために多くの消費電力を必要とし、設備費が高額になっていた。

本発明は上記従来の欠点を解決し、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を効率良く、容易かつ確実に冷却が行え、しかも、構造は簡単で小規模な設備で済み、施工性は良く、しかも、消費電力や設備費が少額で済み、省エネルギー化を目指した熱発生設備の冷却方法、および冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、
室内に暖気または冷気を吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段と、
室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
前記設備が設置された直下の床面を除いて前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入される床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する開口パネルと、
前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路に床下から床上へ吹き出すことにより前記設備から発生する熱を前記床下空気により冷却することを特徴とした。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルームであることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の発明は、
室内に暖気または冷気を吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段と、
室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
前記設備が設置された直下の床面を除いて前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入される床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する開口パネルと、を備え、
前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路に床下から床上へ吹き出すことにより前記設備から発生する熱を前記床下空気により冷却することを特徴とした。

また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３において、熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルームであることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３または４において、前記床下空気の吹き出距離が床面から冷却をするために冷気を必要とする高さ１．８ｍ程度であることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３−５の何れかにおいて、前記開口パネルは、金属板に多数の開口部を設けたもの、スリットを縦若しくは横に多数設けたもの、および、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリットを有するものの何れかから選択されることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記開口パネルのフィンが、平面中央部では設置角度が略９０°、該中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°、略６０°、略４５°に緩傾斜に設けられる複数種を複数枚づつ配列することを特徴とした。

また、本発明の請求項８に記載の発明は、請求項３−７の何れかにおいて、前記開口パネルの何れかに送風ファンを付加することにより床下空気を床下から床上の前記通路に吹き出すことを特徴とする。

また、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項３−８の何れかにおいて、前記開口パネルは、開口部に対して開口度を調整可能に蓋体を設けるとか、または開口部を開閉可能に蓋体が設けられたことを特徴とした。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、室内に暖気または冷気を吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段と、室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、前記設備が設置された直下の床面を除いて前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入される床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する開口パネルと、前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路に床下から床上へ吹き出すことにより前記設備から発生する熱を前記床下空気により冷却することを特徴としたので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を簡単なエアーの流通経路によって効率良く、冷却が容易かつ確実に行える。しかも、構造は簡単で小規模な設備で済み、施工が容易である。しかも、ファン等の設備を駆動するための消費電力や設備費が少額で済み、省エネルギー化が果たせる。

また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルームであることを特徴とするので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を簡単なエアーの流通経路によって効率良く、冷却が容易かつ確実に行える。

また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、室内に暖気または冷気を吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段と、室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、前記設備が設置された直下の床面を除いて前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入される床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する開口パネルと、を備え、前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路に床下から床上へ吹き出すことにより前記設備から発生する熱を前記床下空気により冷却することを特徴としたので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を簡単なエアーの流通経路によって効率良く、冷却が容易かつ確実に行える。しかも、構造は簡単で小規模な設備で済み、施工は容易である。さらに、ファン等の設備を駆動するためのモータの消費電力や設備費が少額で済み、省エネルギー化が果たせる。

また、本発明の請求項４に記載の発明によれば、熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルームであることを特徴とするので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を簡単なエアーの流通経路によって効率良く、冷却が容易かつ確実に行える。

また、本発明の請求項５に記載の発明によれば、前記床下空気の吹き出距離が床面から冷却をするために冷気を必要とする高さ１．８ｍ程度であることを特徴とするので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を簡単なエアーの流通経路によって床下から床上に導入される床下空気を利用して効率良く、冷却が容易かつ確実に行える。

また、本発明の請求項６に記載の発明によれば、前記開口パネルは、金属板に多数の開口部を設けたもの、スリットを縦若しくは横に多数設けたもの、および、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリットを有するものの何れかから選択されることを特徴とするので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を簡単なエアーの流通経路によって床下から床上に導入される床下空気を利用して効率良く、冷却が容易かつ確実に行える。また、開口パネルは、構造簡単で製作、および組み付けは容易である。

また、本発明の請求項７に記載の発明によれば、前記開口パネルのフィンが、平面中央部では設置角度が略９０°、該中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°、略６０°、略４５°に緩傾斜に設けられる複数種を複数枚づつ配列することを特徴としたので、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を設置角度が異なるフィンにより床下空気を床下から設備間の床面上の通路に吹き出すことにより前記設備から発生する熱を効率良く、冷却することができる。また、開口パネルは、構造簡単で製作、および組み付けは容易である。

また、本発明の請求項８に記載の発明によれば、前記開口パネルの何れかに送風ファンを付加することにより床下空気を床下から床上の前記通路に吹き出すことを特徴とするので、床下空気の加圧度が低く、開口パネルから吹き出される床下空気の吹き上げ流速が殆ど無い場合には送風ファンにより床下空気を床下から設備間の床面上の通路に吹き出すことにより前記設備から発生する熱を効率良く、冷却することができる。

また、本発明の請求項９に記載の発明によれば、前記開口パネルは、開口部に対して開口度を調整可能に蓋体を設けるとか、または開口部を開閉可能に蓋体が設けられたことを特徴としたので、蓋体により開口パネルにおける開口部の開口度を調整することにより開口パネルから床面上の設備間の通路に吹き出される床下空気の吹き上げ量を加減し、前記設備から発生される熱を効率良く、冷却することができる。

以下、図面に従い本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明の熱発生設備の冷却装置としてコンピュータのサーバルームに適用した場合の実施形態を示す断面図、図２は同じく断面図、図３は本実施形態を構成する開口部の開口度が２５％の開口パネルを示す拡大平面図、図４は同じく開口部の開口度が５０％の開口パネルを示す拡大平面図、図５は同じく斜スリットの開口部を有する開口パネルを示す拡大平面図、図６は横方向のスリットの開口部を設けた開口パネルを示す拡大平面図、図７は同じく送風ファンを付加した開口パネルを示す拡大平面図、図８は横方向のスリットの開口部を設けた開口パネルを示す拡大断面図である。

本発明の熱発生設備の冷却装置を示す実施形態は、室内１に暖気Ｄまたは冷気Ｃを吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段２と、室内１の床面３もしくは該床面３近くの所望位置に設けられた熱源となる設備４と、前記設備４が設置された直下の床面３を除いて前記空気調和手段２の吹出口２ａから床下５に導入されるか、もしくは、外気６が床下５に導入される床下空気７を床下５から床上８へ送気可能となす多数の開口部９ａを有する開口パネル９と、前記開口パネル９の前記開口部９ａを通じて前記床下空気７を前記設備４間の床面３上の通路１０に床下５から床上８へ吹き出すことにより前記設備４から発生する熱を前記床下空気７を冷却することを特徴とした。

本実施形態では部屋がコンピュータのサーバルーム１１であり、熱源となる設備４はこのサーバルーム１１内に所望複数列に通路１０を挟んで列設した載架棚１２に載置されたサーバ１３である。前記載架棚１２は、図示する実施形態では幅Ｗが約１ｍ、高さＨが約２ｍ、奥行Ｉが０．７ｍの大きさのオープンラックが用いられるが、載架棚１２の形状、大きさ、形式の変更は容易である。

また、前記床下５は、本実施形態では例えば高さｈが４００ｍｍ程度の空間として形成されているが、この床下５の空間の形状、大きさ、長さ、経路等は任意に変更可能である。

前記開口パネル９は、床下空気７を床下５からサーバルーム１１の床上８に送気可能になすことにより載架棚１２に設けられている熱源としてのサーバ１３を冷却するために、サーバルーム１１の床下５と床上８とを連通可能な多数の開口部９ａを金属板に設けたものとか、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１４′を有する（図５に示す）ものとか、またはスリット１４を縦若しくは横に平行に多数設ける（図６では横にスリット１４が示されている）ものとか、図７に示すように前記開口パネル９は、前述の何れかに送風ファン１５を付加して形成されるものもある。このうち、開口パネル９に設けられる多数の前記開口部９ａは、金属板をパンチング等により容易に形成される。そして、前記開口部９ａの開口度は、例えば２５％のもの（図３に示す）、また５０％のもの（図４に示すもの）と２種類が用意され、それぞれ床下空気７の流通量を異にする。

前記送風ファン１５は、例えば直流１２Ｖ（１２Ｗ）程度の消費電力にて複数個の整流羽根１５ａを回転駆動させる小型の低騒音型の送風ファン１５を用いられ、床下空気７の加圧度が低い場合であっても、この送風ファン１５の駆動力により床下空気７を床下５から吸引して開口パネル９の開口部９ａから床上８の通路１０上に吹き出して熱を発生する設備４を冷却するようになっており、月々の電力料金は約２００円／月程度である。

また、図６に示すようにスリット１４を横に平行に多数設ける前記開口パネル９は、その前記開口パネル９のフィンＦ１,Ｆ２,Ｆ３,Ｆ４が、図８に示すように例えば平面中央部では設置角度が略９０°、該中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°、略６０°、略４５°に緩傾斜に設けられる複数種を複数枚づつ配列される。

このように、前記開口パネル９のフィンが、例えば平面中央部では設置角度が略９０°のフィンＦ１、該中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°のフィンＦ２、略６０°のフィンＦ３、略４５°のフィンＦ４に緩傾斜に設けられる複数種を複数枚づつ配列されるようにしたのは、コンピュータのサーバルーム１１における、サーバ１３のように熱源となる設備４から発生される熱を設置角度が前述のように略９０°、略８０°、略６０°、略４５°と異なるフィンＦ１,Ｆ２,Ｆ３,Ｆ４を設けたことにより、床下空気７を床下５から設備４間の床面３上の通路１０に異なる流速にて各スリット１４,１４・・・から吹き出すことによって前記設備４から発生する熱を効率良く、冷却するようにした。

また、開口パネル９は、前述のように金属板により形成されるもののほか、合成樹脂板や木材により形成されるものであってもよい。また、開口パネル９の大きさは、例えば横幅Ｗ１が３００ｍｍ、長さＬ１が９００ｍｍ、高さｈ１が約５０ｍｍに形成された大きさのものが使用されるが、その寸法、外形は変更が容易である。

そして、開口パネル９の設置位置は、コンピュータのサーバルーム１１内に所望複数列に設けた載架棚１２に配置しているサーバ１３を効率良く冷却するために、空気調和手段２としての空気調和機１６の吹出口２ａから床下５に導入されるか、もしくは、外気６が床下５に導入される床下空気７を床下５から床上８へ送気可能となす多数の開口部９ａを通じて床下空気７を前記設備４が設置された直下の床面３を除いて設備４間の通路１０に吹き出すように設置される。こうして、床下空気７は、床下５から床上８への設備４間の通路１０に吹き出されることにより前記設備４から発生する熱を前記床下空気７により冷却が行われる。

１７は開口パネル９の上面に摺動可能に設けられる蓋体であり、この蓋体１７は使用時に開口パネル９の開口部９ａに対する開口度を調整可能に設けるとか、または不使用時に開口部９ａを完全に閉じるように開閉可能に設けられる。

前記空気調和機１６は、本実施形態では室内１を冷房するための冷房機または／および暖房機が使用される。そして、この空気調和機１６は、室内空気Ａを吸込むための吸込口１６ａと冷気Ｃまたは暖気Ｄを吹出すための吹出口１６ｂとが設けられている。本実施形態では、吹出口１６ｂからダクト１８を使用して冷気Ｃを床下５へと導入することにより冷却された加圧度の高い床下空気７を利用して熱源となる設備としてのサーバ１３を冷却したり、室内１の空気調和を行うために使用するようにしているが、例えば冬期には必ずしも空気調和機１６からの冷気Ｃを床下５に導入することなく、ダクト１８の通路を閉鎖する等して空気調和機１６からの冷気Ｃの床下５への導入を遮断する代わりに室外Ｏから床下５へと流入される外気Ａ′を床下空気７として利用するようにしてもよい。

また、空気調和機１６は、本実施形態では図１に示されるように室内１の床面３上に設置される床置式が採用しているが、空気調和機１６はこれに限ることなく、例えば室内１の壁面１９に掛けられる壁掛式、場合によっては天井埋込み式の何れかであってもよい。

本発明の熱発生設備の冷却装置の実施形態は以上の構成からなり、以下作用とともに熱発生設備の冷却方法について工程順に説明する。

先ず、図示する実施形態１では、空気調和機１６としての冷房機から吹出される冷気Ｃは、前述のようにダクト１８を通じて床下５に導入されるので、床下空気７は冷気Ｃが開口パネル９の前記開口部９ａを通じて床下５から床上８へ送気可能になり、開口パネル９の多数の開口部９ａ、斜めスリット１４′、スリット１４を通じて床上８へ送気されることにより室内１に設けられる熱源として、サーバルーム１１に設けたオープンラック形式の載架棚１２,１２・・・に載架されたコンピュータのサーバ１３を冷却するとともに室内１の冷房が行われる。

今、熱源となる設備２としてサーバルーム１１のサーバ１３を冷却するという最適条件を探求するために、サーバルーム１１において空気調和機１６から離れた位置において、室内空気Ａの温度変化を１０個所について測定した。

この時の測定条件は、サーバルーム１１の載架棚１２,１２・・・間に設けられる通路１０の、載架棚１２,１２・・・に載置されたサーバ１３の直上を除いた床面３に敷設される開口パネル９は、横幅Ｗ１が３００ｍｍ、長さＬ１が９００ｍｍ、高さｈ１が５０ｍｍの大きさをなす。そして、開口パネル９は、例えば金属板にパンチング等により例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部９ａが形成されたもの、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部９ａが形成されたものが使用されるほか、図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１４′を有するものとか、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設けるものとか、図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル９に送風ファン１５を付加して形成されるものについてそれぞれの開口パネル９の直上にて床上８からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍと測定高さｓｈを違えた３点と、また、また中心から左右方向（水平方向）に５００ｍｍ離れた位地での温度を知るためにそれぞれの開口パネル９について測定高さｓｈ′がそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点と、さらに中心から左右方向（水平方向）に１０００ｍｍ離れた位地でのそれぞれの開口パネル９について測定高さｓｈ″が床上８からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点と、さらにかかる測定時点における床下温度につき１点との、合計１０点について温度を測定した。

この時の、例えば金属板にパンチング等により例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部９ａに形成された開口パネル９の開口部９ａの開口面積は、６５０ｃｍ^２である。また、床下５から床面３への床下空気７の吹上流速は０．１〜１．６ｍ／ｓであり、また床下空気７の床下５から床上８への供給量は４〜６０ｍ^３／ｍｉｎである。また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部９ａが形成された開口パネル９は、開口部９ａの開口面積が１,２５０ｃｍ^２である。また、床下５から床上８への床下空気７の吹上流速は０．１〜１．６ｍ／ｓであり、さらに床下空気７の床下５から床上８への供給量は４〜６０ｍ^３／ｍｉｎである。

また、図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１４′を有する開口パネル９は、開口部９ａの開口面積は２０００ｃｍ^２である。また、床下５から床上８への床下空気７の吹上流速が０．１〜１．６ｍ／ｓであり、床下空気７の床下５から床上８への供給量は１２〜１９２ｍ^３／ｍｉｎである。また、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設けた開口パネル９は、開口部９ａの開口面積が２,２５０ｃｍ^２である。そして、床下５からの床下空気７の吹上流速は０．１〜１．６ｍ／ｓであり、さらに床下空気７の床下５から床上８への供給量は１４〜２１６ｍ^３／ｍｉｎである。

さらに、図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル９に送風ファン１５を付加して形成される開口パネル９は、開口部９ａの開口面積が２２７ｃｍ^２であり、また床下５から床上８への床下空気７の吹上流速は床下空気７の加圧度に関係なく一律に８．４ｍ／ｓであり、さらに床下空気７の床下５から床上８への供給量は８０ｍ^３／ｍｉｎである。

そして、代表的に例えば図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部９ａが形成された開口パネル９、また、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設け、開口度が９０％の開口パネル９、また、図７に示すように送風ファン１５を付加して形成される開口パネル９、さらに、比較例として開口パネル９の開口部９ａやスリット１４に蓋体１７を設けたものについて床上８から直上においてそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍと測定高さｓｈを違えた３点の床下空気７の加圧度が不充分な下での温度をそれぞれ測定した結果、[表１]を得た。

同様に、代表的に例えば図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部９ａが形成された開口パネル９、また、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設けた開口パネル９、また、図７に示すように送風ファン１５を付加して形成される開口パネル９、さらに、比較例として開口パネル９の開口部９ａに蓋体１７を設けた開口パネル９について中心から左右方向（水平方向）に５００ｍｍ離れた個所、および中心から左右方向（水平方向）に１０００ｍｍ離れた個所での温度をそれぞれ知るために、それぞれの開口パネル９における測定高さｓｈ′；ｓｈ″が、床上８からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点にて床下空気７が不充分な下での温度をそれぞれ測定した結果、[表２]および[表３]を得た。

上記[表１] 、[表２]、 [表３]を総合してわかることは、床下空気７の流が殆どなく、空気空調機１６からの影響がない離れた通路１０個所に設置された開口パネル９における開口部９ａ、斜めスリット１４′からの流速が、ほぼ０．０ｍ／ｓの状態では、開口パネル９を設けたことによる床上温度の変化は殆どないことがわかった。

また、送風ファン１５を付加して形成される開口パネル９では、送風ファン１５の駆動により床下５から床上８に強制的に床下空気７を吹出すことができるので、床下５と床上８との温度差が例えば±２．５℃程度の微量であっても送風ファン１５により強制的に開口パネル９の多数の開口部９ａ、または斜めスリット１４′から床上８へと吹出される床下空気７の冷気Ｃによりサーバ１３は冷却されることがわかった。この時の空気調和機１６の駆動状況は、本実施形態では、吸入口１6ａ付近では２９．２℃であり、吹出口１6ｂ付近では２０．７℃であり、床下温度は１５℃〜２０℃であって、熱源としてのサーバ１１を冷却するために充分に使用できることがわかった。

次いで、例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部５が形成された開口パネル９、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部９ａが形成された開口パネル９、また図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１４′を有する開口パネル９、また、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設ける開口パネル９、また図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル９に送風ファン１５を付加して形成される開口パネル９、さらに、比較例として開口パネル９の開口部９ａに蓋体１７を設けた開口パネル９に対して床上８からそれぞれ中心を基準に左右方向（水平方向）に５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍと測定高さｓｈ′,ｓｈ″を違えた３点にて床下空気７が高加圧度の下での温度をそれぞれ測定した結果、[表４]を得た。

同様に、例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部９ａが形成された開口パネル９、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部９ａが形成された開口パネル９、また図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１４′を有する開口パネル９、またスリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設ける開口パネル９、また図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル９に送風ファン１５を付加して形成される開口パネル９、さらに、比較例として開口パネル９の開口部９ａに蓋体１７を設けたものについて中心から左右方向（水平方向）に５００ｍｍ、および中心から左右方向（水平方向）に１０００ｍｍに離れた個所での室内空気７の温度をそれぞれ知るために、それぞれの開口パネル９における測定高さｓｈ′；ｓｈ″が、床上８からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点にて床下空気７が高加圧度の下での温度をそれぞれ測定した結果、[表５]および[表６]を得た。

上記[表４] 、[表５]、 [表６]を総合してわかることは、空気調和機１６から冷気Ｃが吹出される等して床下空気７は床下５において高加圧度になって充分に冷えて充分な流が生じている状態で、空気調和機１６の吹出口１６ｂの正面から約７ｍと、吹出口１６ｂからの冷気Ｃによる直接冷却の影響が少ない離れた個所に、開口部９ａの開口度がそれぞれ２５％、５０％の図３、図４に示すような開口パネル９,９、また斜めスリット１４′を有する図５に示すような開口パネル９、また縦もしくは図６に示すような横にスリット１４を有する開口パネル９の何れもが、それぞれ多数の開口部９ａを通じての床下空気７の床下５から床上８への送気風量が常時１．３〜１．６ｍ／ｓで吹出しており、送風ファン１５を開口部９ａに付加した図７に示すような開口パネル９よりも上回わることがわかった。

しかも、斜めスリット１４′を有する床開口パネル９と、縦または図６に示すような横にスリット１４を有する図６に示すような開口パネル９との双方が、熱源となる設備４としての載架棚１２のサーバ１３に対する冷却機能が大きいことがわかった。すなわち、床下５での床下空気７の加圧度を充分に確保することにより開口パネル９の開口部９ａから１ｍ／ｓを越える充分な流速を確保できる床上８でのエリアでは、送風ファン１５を付加した開口パネル９よりも床下５からの吹出風量が上回り、床下空気７の床上８への送気を利用してサーバ１３に対する冷却機能が有意義に行えることがわかった。

そして、空気調和機１６の正面から約７ｍに位置する床面３下では、床下空気７の加圧度は充分であるとともに、平均１５〜１６℃と冷えていた。しかも、熱源となる設備４としてサーバ１３を載置した載架棚１２,１２・・・間に形成される通路１０に所定間隔に設けた開口パネル９,９・・・の多数の開口部９ａを通じて床下空気７は前記サーバ１３が設置された直下の床面３を除いて設備４間の床面３上の通路１０に吹き出される。各開口パネル９,９・・・の多数の開口部９ａからは、冷気が常時１．３〜１．５ｍ／ｓで吹き出ており、図７に示すように、送風ファン１５を付加した開口パネル９よりも床上８への床下空気７の供給風量が上回っている。こうして、床下空気７が、床下５から床上８へ吹き出されることによりサーバ１３から発生する熱を載架棚１２,１２間に形成される通路１０に導かれて迅速かつ確実に吹き上がる前記床下空気７を冷気Ｃとして冷却が行われる。

このうち、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設けた開口度が９０％の開口パネルと、図５に示すように斜めスリット１４′を有する開口パネル９が、熱源としてのサーバ１３を好適に冷却する。

そして、スリット１４を縦若しくは図６に示すように横に平行に多数設けた開口パネル９において、図８に示すように、前記開口パネル９のフィンが、例えば平面中央部では設置角度が略９０°のフィンＦ１、また、中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°のフィンＦ２、略６０°のフィンＦ３、略４５°のフィンＦ４と緩傾斜に設けられる複数種のフィンＦ１,Ｆ２,Ｆ３,Ｆ４を複数枚づつ配列している開口パネル９を通路１０に設けた場合には、コンピュータのサーバルーム１１における、サーバ１３のように熱源となる設備４から発生される熱を設置角度が前述のように平面中央から左右の側面部に近くなるのに応じて略９０°、略８０°、略６０°、略４５°と設置角度が異なるフィンＦ１,Ｆ２,Ｆ３,Ｆ４を設けた開口パネル９では、これらの設置角度が異なるフィンＦ１,Ｆ２,Ｆ３,Ｆ４により床下空気７を床下５から熱源となる設備４,４・・・間の床面３上の通路１０に異なる充分な流速と、充分な風圧にて各スリット１４・・・から吹き出されることによって天井面付近に暖気が上昇して滞留しているのに係わらずサーバ１３から発生する熱を効率良く、冷却することができることがわかった。

この時、開口パネル９のフィンが、例えば平面中央部では設置角度が略９０°のフィンＦ１を設けた個所におけるスリット１４から通路１０の上に吹き出される床下空気７は、直線的に直上し、また、平面中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°のフィンＦ２、略６０°のフィンＦ３、略４５°のフィンＦ４とそれぞれ異なる緩傾斜に設けた個所におけるスリット１４から通路１０上に吹き出される床下空気７はフィンＦ２,Ｆ３,Ｆ４の設置角度が略９０°に近いほど直線的に直上し、緩傾斜になるほど非直線的に曲げられ、載架棚１２,１２・・・の低段部へと吹き出し、オープンラック形式の載架棚１２,１２・・・の内部に床下空気７は下段から上段までの全てに万遍なく吹き込む。そして、開口パネル９に設けられた多数の開口部９ａから通路１０に吹き出される床下空気７の初速が４〜１０ｍ／ｓである場合に、この床下空気７の到達距離は床面３から上方に１．８ｍにも達し、この冷却をするために冷気を必要な冷却範囲は充分に載架棚１２,１２・・・の高さＨの２ｍをカバーする。因みに、夏期等の高温下において、床下空気７が１５℃、床上８の室内温度が３０℃である場合に、床面３から上方に１．８ｍの高さでの載架棚１２の前面での温度は２２．５℃であった。従って、載架棚１２,１２・・・の最上段に載置されているサーバ１３が、発熱しても開口パネル９の多数のスリット１４・・・から吹き出される床下空気７により載架棚１２,１２・・・の各棚に載置されているサーバ１３,１３・・・は迅速かつ確実に冷却されるので、サーバ１３自体が故障したり、性能が低下し、誤動作を防止することができる。

また、本実施形態の熱発生設備の冷却装置では、特許文献１記載の発明のように、地上
の下層階から建物の屋上階に設けた煙突までの給気縦シャフトの設置長さが長く、エアーの移動距離が長くなることにより、屋上階の排気用の煙突に設けた排気ファンを駆動してサーバルームの熱発生設備から発生される熱を排気するのとは異なり、空気調和手段２に連通された床下空気７を床上８に吹き上げるものであり、必ずしもファン駆動用のモータ１５を駆動する必要がないため多大な消費電力を必要としない。しかも、床下空気７を利用してサーバ１３の冷却を行うので、設備は簡単であり、特許文献１のように大規模化することなく、簡単なエアーの移動経路で済むため、施工も容易である。しかも、従来のように、空気調和機から吹き出される冷気やファンを何台も使用し、その風圧によりサーバを冷却していたのとは異なり、多大の電力を消費することなく、経済的である。

また、空気調和機１６の冷房機による室内１の冷房が、設定温度以下になり、冷え過ぎる場合には、冷房状況に応じて、蓋体１７を開口パネル９に対して摺動することにより開口パネル９の開口部９ａの開口度を調整するか、または開口部９ａを閉じる等の操作を行ったり、または送風ファン１５の運転を必要時に限り行う等して床下５から床上８への床下空気７の送気量を容易に加減することができ、熱源としての設備４としてのサーバ１３を床下空気７の冷気Ｃにより適切に冷却することができる。

また、冬期において空気調和機１６の吹出口１６ｂから吹出す暖気Ｄにより室内１を暖房する場合には、空気調和機１６の吹出口１６ｂの前面に一端を臨ませ、他端が床下５に臨まれるダクト１８の流通路を図には示さない閉止材により遮る等して空気調和機１６から暖気Ｄが床下３へ送気されるのを遮断すると、床下空気７は冷たい外気６が床下５へと取入れられるので、冷房時と同様に開口パネル９の多数の開口部９ａや多数の斜めスリット１４′、またはスリット１４を通じて冷房機等の何らの機器や機器を動かすための電気エネルギー等の何らの動力を要することなく、冷やされている床下空気７を床下５から床上８へと送気させるため、冬期に室内１が暖房されている場合にも熱源となる設備４としてのサーバ１３を床下空気７の冷気Ｃにより冷却することができる。

また、蓋体１７を開口パネル９に対して摺動することにより開口部９ａの開口度を調整するか、開口部９ａを閉じる等の操作を行ったり、送風ファン１５の運転を必要時に限り行う等して床下５から床上８への床下空気７の送気量を逐次加減するようにすれば、サーバ１３を適切に冷却することができるとともにエネルギーロスがない適切な室内１の暖房を行うことができる。

このように、夏期に室内１を冷房を行う場合にはもとより冬期に室内１を暖房する場合にも、熱源としての設備４であるサーバ１３付近の温度を季節を問わずに２８℃以下に冷却することができるので、設備４の過熱を防いで機能の低下を防止することができるとともに火災の発生を防止できる。従って、サーバ１３は、機械的な寿命が伸び、しかも過熱による損壊により新たなものと交換する時間と労力を要しないので、高額な設備費、工事費がかからないで済む。

なお、上記実施形態では、熱源となる設備４が、それぞれコンピュータのサーバ１３である場合を代表的に説明したが、これに限ることなく、熱源となる設備４が、サーバ１３のほかに、例えばＣＰＵ、ＵＰＳなどのコンピュータあるいはネットワークの本体部、あるいは照明器具における安定器、複写機等のＯＡ機器、クリーニング工場、縫製工場のアイロンや蒸気発生手段であるとか、レストラン、食堂における厨房での加熱こんろやオーブンであるとか、また客室における簡易加熱こんろ等があり、さらには、熱源となる設備４としては、例えばコンピュータに接続される銀行等の現金自動支払機の設置施設、券売機の設置施設、各種発電施設、工場での炉等も本発明の適用範囲である。

また、上記実施形態では、送風ファン１５と、空気調和機１６等を個別に始動、運転、停止することにより熱源となる設備２の過熱に対する冷却を行うようにしているが、本発明はこれに限ることなく、例えば送風ファン１５と、空気調和機１６等をコンピュータを用いてプログラムする等して自動的に制御して運転することにより設備４の冷却を適正にはかることもできる。

本発明は、コンピュータのサーバルームにおける、サーバのように熱源となる設備から発生される熱を効率良く、容易かつ確実に冷却が行え、しかも、構造は簡単で小規模な設備で済み、施工は容易に行え、しかも、消費電力や設備費が少額で済み、省エネルギー化を目指すという用途・機能に適する。

図１は本発明の熱発生設備の冷却装置としてコンピュータのサーバルームに適用した場合の実施形態を示す断面図である。 図２は同じく断面図である。 図３は本実施形態１を構成する開口部の開口度が２５％の開口パネルを示す拡大平面図である。 図４は同じく開口部の開口度が５０％の開口パネルを示す拡大平面図である。 図５は同じく斜スリットの開口部を有する開口パネルを示す拡大平面図である。 図６は横方向のスリットの開口部を設けた開口パネルを示す拡大平面図である。 図７は同じく送風ファンを付加した開口パネルを示す拡大平面図である。 図８は横方向のスリットの開口部を設けた開口パネルを示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 室内
２ 空気調和手段
３ 床面
４ 設備
５ 床下
６ 外気
７ 床下空気
９ 開口パネル
９ａ 開口部
１０ 通路
１１ サーバルーム
１２ 載架棚
１３ サーバ
１４ スリット
１４′斜めスリット
１５ 送風ファン
１６ 空気調和機
１７ 蓋体
１８ ダクト
Ａ 室内空気
Ｃ 冷気
Ｄ 暖気

Claims (9)

1. 室内に暖気または冷気を吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段と、
   室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
   前記設備が設置された直下の床面を除いて前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入される床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する開口パネルと、
   前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路に床下から床上へ吹き出すことにより前記設備から発生する熱を前記床下空気により冷却することを特徴とした熱発生設備の冷却方法。
2. 熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルームであることを特徴とする請求項１に記載の熱発生設備の冷却方法。
3. 室内に暖気または冷気を吹き出す暖房用および／または冷房用の空気調和手段と、
   室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
   前記設備が設置された直下の床面を除いて前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入される床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する開口パネルと、を備え、
   前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路に床下から床上へ吹き出すことにより前記設備から発生する熱を前記床下空気により冷却することを特徴とした熱発生設備の冷却装置。
4. 熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルームであることを特徴とする請求項３に記載の熱発生設備の冷却装置。
5. 前記床下空気の吹き出距離が床面から冷却をするために冷気を必要とする高さ１．８ｍ程度であることを特徴とする請求項３または４に記載の熱発生設備の冷却装置。
6. 前記開口パネルは、金属板に多数の開口部を設けたもの、スリットを縦若しくは横に多数設けたもの、および、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリットを有するものの何れかから選択されることを特徴とする請求項３−５の何れかに記載の熱発生設備の冷却装置。
7. 前記開口パネルのフィンが、平面中央部では設置角度が略９０°、該中央部から左右の側面部に近くなるのに応じて設置角度が略８０°、略６０°、略４５°に緩傾斜に設けられる複数種を複数枚づつ配列することを特徴とした請求項６に記載の熱発生設備の冷却装置。
8. 前記開口パネルの何れかに送風ファンを付加することにより床下空気を床下から床上の前記通路に吹き出すことを特徴とする請求項３−７の何れかに記載の熱発生設備の冷却装置。
9. 前記開口パネルは、開口部に対して開口度を調整可能に蓋体を設けるとか、または開口部を開閉可能に蓋体が設けられたことを特徴とした請求項３−８の何れかに記載の熱発生設備の冷却装置。

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