JP2013134011A - 空調機および空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】コンピュータ関連施設に適用して好適な空調機および空調システムを実現する。
【解決手段】縦型のケーシング２内にフィルタ８およびプラグファン９、コイル１１、熱媒管（冷水管１２）を上下方向に配置し、隣接配置する空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしを連結可能とする。ケーシング内をフィルタ・ファンセクション２ａ、コイルセクション２ｂ、配管セクション２ｃとして構成し、底部にドレンパン３を設ける。熱媒管とコイルとを分岐管１３により接続してそこに電動弁１４を設ける。熱媒管の一方の接続端をケーシング外に突出せしめておくとともに他方の接続端をケーシング内に位置せしめておいて、双方の空調機における熱媒管どうしをケーシング内において接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に電算センターやデータセンター、サーバールーム等のコンピュータ関連施設に適用して好適な空調機および空調システムに関する。

建物に対する空調を行うための空調機としてはたとえば特許文献１に示されるような縦型のものが知られている。
また、電算センターやデータセンター、サーバールーム等のコンピュータ関連施設を対象とする空調システムとしては、たとえば特許文献２、３に示されるものが提案されている。

特開２００１−６５９２１号公報 特開２００４−１８４０７０号公報 特開２０１０−４９３３０号公報

この種の空調システムにおいて使用される空調機は、筐体（ケーシング）の寸法が大きく、また分割もし難いので、製作時、搬入時、施工時における取り回しが容易ではないし、保守性の点でも難がある。また、空調負荷の変動に対応して空調能力を増強するようなことは容易に行えるものではないし、将来的な増改築に対しても十分に対応できるものではない。

上記事情に鑑み、本発明は特にコンピュータ関連施設に適用するための有効適切な空調機およびそれによる空調システムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、空調対象室の内部または外部近傍位置において横方向に並べて設置されて前記空調対象室に対する空調を行う空調機であって、縦型のケーシング内にフィルタおよびプラグファン、コイル、熱媒管が上下方向に配置され、隣接配置される空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしがそれぞれ連結可能に構成されてなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の空調機であって、前記ケーシングの内部を、頂部から底部に向かって順にフィルタ・ファンセクション、コイルセクション、配管セクションとして構成するとともに、該ケーシングの底部にドレンパンを設けてなることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の空調機であって、前記熱媒管と前記コイルとを分岐管により接続するとともに該分岐管に電動弁を設置してなることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の空調機であって、前記熱媒管の一方の接続端を前記配管セクションから前記ケーシングの外部に突出せしめておくとともに他方の接続端を該配管セクションの内部に位置せしめておいて、該熱媒管の一方の接続端を隣接配置する他の空調機の配管セクション内に挿入して該配管セクション内において該他の空調機における熱媒管の他方の接続端に対して接続可能に構成してなることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、所定規格に基づいて製作した複数台の空調機を電算センターやデータセンター、サーバールーム等のコンピュータ関連施設における空調対象室の内部または外部近傍位置において横方向に並べて設置することにより、前記各空調機により前記空調対象室に対する空調を行う空調システムであって、前記各空調機をそれぞれ縦型のケーシング内にフィルタおよびプラグファン、コイル、熱媒管を上下方向に配置した構成として、隣接配置する空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしをそれぞれ連結可能に構成してなることを特徴とする。

本発明の空調機および空調システムによれば、ケーシングを縦型としてその内部にフィルタおよびプラグファン、コイル、熱媒管を上下に重ねた状態で予め設置しているので、空調機としての形状・寸法の小形化を十分に実現できるばかりでなく、同型の空調機を横方向に並べてケーシングおよび熱媒管どうしを接続することのみで容易に設置することができ、したがってその設置のための所要スペースを十分に削減することが可能であり、空調機の設置台数を容易に増減できるので将来的な増改築に対して十分に対応可能であり、電算センターやデータセンター、サーバールーム等のコンピュータ関連施設に適用するものとして有効である。

本発明の空調機の実施形態を示す概略構成図（上面図、正面図、水平断面図）である。 同、空調機の概略構成図（側面図）である。 本発明の実施形態である空調システムの概要を示す平面図である。 同、空調機の設置状態を示す斜視図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態の空調機および空調システムは、空調負荷が大きくかつ高度の空調制御が必要とされるコンピュータ関連施設（電算センターやデータセンター、サーバールーム等）を対象とするもので、所定規格に基づいて製作した複数台の空調機を空調対象室の内部または外部近傍位置において横方向に並べて設置することにより、それら各空調機によって空調対象室に対する空調（以下に示す実施形態では冷房専用）を行うことを基本とするものであるが、特に本実施形態では、上記の空調機として、縦型のケーシング内にフィルタおよびプラグファン、コイル（冷水コイル）、熱媒管（冷水管）を上下方向に配置し、かつ隣接配置する空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしを互いに連結可能に構成したものを使用することを主眼としている。

まず、図１〜図２を参照して本発明の実施形態である空調機１の構成について説明する。これは、基本的には、ケーシング、フィルタ、ファン、コイル等の構成要素を予め所定規格に基づいて製作して、それらを任意に組み合わせることにより所望性能の空調機を構成するいわゆるエアハンドリングユニット（ＡＨＵ）の範疇に属するものであり、それ自体で空調機としての必要な機能のほぼ全てを備えて負荷に応じた最適運転を行うように自動制御される構成のものである。

具体的には、図示例の空調機１におけるケーシング２は平面形状が正方形状に近い矩形とされた縦型とされ、その内部は頂部から底部に向かって順にフィルタ・ファンセクション２ａ、コイルセクション２ｂ、配管セクション２ｃとして構成され、ケーシング２の底部にはドレンパン３が設けられ、ドレンパン３にはドレン管を接続するための排水口４（図２参照）が設けられている。
ケーシング２の前面（図１（ｂ）に示す面）には各セクションごとにパネルが開放可能に設けられていて各セクションに対する点検を容易に行うことが可能とされ、さらに配管セクション２ｃには内部を観察するための覗き窓６が設けられている。

この空調機１は後述するように複数台の同型のものが横方向に並設されて設置されることから、図１に鎖線で示すように隣接配置される空調機１のケーシング２どうしが互いに連結可能とされている。
なお、このケーシング２は上下方向に分割可能としておくことが好ましく、たとえば下半部（コイルセクション２ｂと配管セクション２ｃ）と上半部（フィルタ・ファンセクション２ａ）とに２分割可能としておくと良いが、あるいはケーシング２全体が大型で大重量であるような場合には各セクションごとに分割可能としておくことも考えられる。
勿論、この空調機１を設置する際に使用する吊り金具をケーシング２の要所に取り付けておくことが好ましい。

ケーシング２の上部のフィルタ・ファンセクション２ａ内には、還気ＲＡを処理するためのフィルタ８が設けられているとともにプラグファン９が設置されている。
周知のようにプラグファン９は遠心送風機の一種であるが、通常の遠心送風機のようなケーシングは省略されて羽根車だけがフィルタ・ファンセクション２ｂ内に設置される形式のものである。図示例ではそのプラグファン９を横向きとして設置していて、このプラグファン９によりケーシング２の側部に設けられている開口部７から還気ＲＡをフィルタ８を通してフィルタ・ファンセクション２ａに吸引し、コイルセクション２ｂから配管セクション２ｃを通してその背面側に設けられている通風用の開口部１０から給気ＳＡを吹き出すようになっている。したがって、この場合はフィルタ・ファンセクション２ａは還気チャンバを兼用するとともに配管セクション２ｃは給気チャンバを兼用していて、フィルタ・ファンセクション２ａからコイルセクション２ｂへの風圧が均一となって床吹出空調機として優れた性能を有するものとなっている。

なお、上記実施形態では還気ダクトや給気ダクトの図示は省略しているが、必要に応じて開口部７や開口部１０に対して還気ダクトや給気ダクトを接続しても勿論良い。
また、プラグファン９はケーシング２に対して防振スプリングや防振ゴム等の適宜の防振機構を介して設置することが好ましい。

フィルタ・ファンセクション２ａの下段のコイルセクション２ｂには２段のコイル１１が設置されている。本実施形態の空調機１は冷房専用機であることから、コイル１１としては冷水コイルが採用されている。

そして、コイルセクション２ｂの下段の配管セクション２ｃには、各コイル１１に対して熱媒体としての冷水を循環供給するための２系統全４本の冷水管１２（往管１２ａおよび還管１２ｂが各２本ずつ）が設置され、各冷水管１２と各コイル１１とは分岐管１３（分岐往管１３ａおよび分岐還管１３ｂ）により接続され、分岐還管１３ｂには流量調整弁としての電動弁１４が組み込まれている。

上述したようにこの空調機１は複数台が横方向に並べられて設置されて隣接配置されるケーシング２どうしが互いに連結されるものであるが、その際には各空調機１における冷水管１２どうしが互いに連結されることで全体として一連の冷水管路を構成するようになっている。
そのため、各空調機１に設置されている冷水管１２の両端部は他の空調機１における冷水管１２に対して接続される接続端とされていて、一方（図１（ｃ）における右側）の接続端は配管セクション２ｃからケーシング２の外部に突出せしめられているとともに、他方（同、左側）の接続端はこの配管セクション２ｃの内部に位置せしめられており、そこにはフレキシブル継手１５が取り付けられ、それに対向するケーシング２の側面には冷水管１２の接続端が挿入可能な大きさの貫通孔１６が形成されている。
これにより、２台の空調機１を隣接配置して双方のケーシング２どうしを連結する際には、冷水管１２の一方の接続端が他方の空調機１の配管セクション２ｃ内に貫通孔１６を通して挿入されて双方の冷水管１２の接続端どうしが自ずと対向せしめられ、フランジどうしを締結することのみでそれらを容易に接続することが可能とされている。

なお、本実施形態の空調機１は冷房専用機であることから、コイル１１を冷水コイルとして冷房用の熱媒体としての冷水を熱媒管としての冷水管１２によりコイル１１に対して循環供給する構成としたのであるが、冷暖房兼用機とする場合にはコイル１１を冷温水コイルとしてそれに冷温水を供給すれば良く、その場合は冷水管１２に代えて冷温水管を熱媒管として冷温水コイルに対して接続すれば良い。
また、仮に暖房専用機とする場合にはコイル１１を温水コイルや蒸気コイルとしてそれに熱媒管としての温水管や蒸気管を接続する構成とすれば良く、温度条件によって冷房と暖房に任意に切り換えるような場合には熱媒としての熱源水やブラインを熱媒管によりコイル１１に供給する構成とすれば良く、さらに可能であればコイル１１を直膨コイルとしてそれに熱媒管としての冷媒管を接続する構成とすることも考えられる。
勿論、上記実施形態ではコイル１１として２段の冷水コイルを設けて各コイル１１に対して２系統の冷水管１２を接続するようにしたが、コイル１１は１段あるいはさらに多段であっても良いし、あるいは冷却コイルと加熱コイルや再熱コイルを独立に設けることでも良く、いずれにしても熱媒管はコイル１１の形式に対応させて設ければ良い。

以上で本発明の空調機１の実施形態について説明したが、次に上記の空調機１による空調システムの実施形態について図３〜図４を参照して説明する。
本実施形態の空調システムは、図３に示すように多数のコンピュータ２０を設置した施設（具体的には電算センターやデータセンター、サーバールーム等）を対象として冷房を行うもので、空調対象室２１の両側に空調機室２２を設置し、各空調機室２２内に上記の空調機１を必要台数だけ横方向に並べて配置して、隣接配置した空調機１のケーシング２どうしおよび冷水管１２どうしをそれぞれ連結することにより、それら空調機１の全体により空調対象室２１に対する冷房を行うようにしたものである。
この場合、空調対象室２１のピーク冷房負荷に応じて各空調機１の冷房能力およびその設置台数を適正に設定したうえで、負荷変動時には各空調機１が個別に自動制御されて室温を所定の設計温度に維持するような運転を行えば良く、そのためには各空調機１が備えている電動弁１４の開度を適宜調整して各空調機１への冷水量を制御することを基本として、必要であればそれに併せてプラグファン９による風量制御を行えば良い。

この種の空調システムにおいては、通常であれば空調機室２２内に予め冷水主管を配管してそれに各空調機１をそれぞれ個々に接続することになるので、その施工のために面倒な手間と少なからぬコストを要するばかりでなく、空調機１の設置スペースの他に冷水主管の設置スペースも確保する必要があるが、本実施形態の空調システムでは各空調機１に組み込んだ冷水管１２（熱媒管）どうしを順次接続したうえで端部に配置した空調機１に対して熱媒主管としての冷水主管２３を接続するだけで良く、したがってその施工を格段に簡略化し得るし、冷水主管を設置するための格別のスペースを確保する必要もないから、十分な工期短縮と工費削減および省スペース化を実現することができる。
また、将来的な負荷変動に対しては空調機１の設置台数を増減することで容易にかつ細かいステップ単位で対応可能であるし、空調機室２２のスペースの範囲内で十分な増築対応が可能である。

勿論、各空調機１におけるケーシング２を縦型としてその内部にフィルタ８およびプラグファン９、コイル１１、冷水管１２を上下に重ねた状態で設置しているので、空調機１としての形状・寸法の小形化を十分に実現でき、冷水主管のための格別の設置スペースを必要としないことと相俟って空調機室２２の所要スペースも十分に削減できるものであり、さらにケーシング２を上下方向に複数に分割しておくことにより施工性を十分に改善することが可能であり、以上のことから電算センターやデータセンター、サーバールームといったコンピュータ関連施設に適用する空調システムとして極めて合理的であり有効である。

以上で本発明の空調機および空調システムの実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、すなわち縦型のケーシング内にフィルタおよびプラグファン、コイル、熱媒管を上下に設置した形態の空調機を使用し、各空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしを横方向に連結して空調システムを構成する限りにおいて、空調機の具体的な構成や形状・寸法、空調システムとしての全体構成については任意に変更可能であることはいうまでもない。
たとえば、上記実施形態では空調対象室の両側にそれぞれ空調機室を設けて各空調機室内にそれぞれ多数の空調機を設置可能としたが、空調機室は空調対象室の片側に設けることでも良いし、あるいは格別の空調機室を設けることなく空調対象室内に空調機を設置することでも良い。

１ 空調機
２ ケーシング
２ａ フィルタ・ファンセクション
２ｂ コイルセクション
２ｃ 配管セクション
３ ドレンパン
４ 排水口
６ 覗き窓
７ 開口部
８ フィルタ
９ プラグファン
１０ 開口部
１１ コイル（冷水コイル）
１２ 冷水管（熱媒管）
１２ａ 往管
１２ｂ 還管
１３ 分岐管
１３ａ 分岐往管
１３ｂ 分岐還管
１４ 電動弁
１５ フレキシブル継手
１６ 貫通孔
２０ コンピュータ
２１ 空調対象室
２２ 空調室
２３ 冷水主管

Claims (5)

1. 空調対象室の内部または外部近傍位置において横方向に並べて設置されて前記空調対象室に対する空調を行う空調機であって、
   縦型のケーシング内にフィルタおよびプラグファン、コイル、熱媒管が上下方向に配置され、隣接配置される空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしがそれぞれ連結可能に構成されてなることを特徴とする空調機。
2. 請求項１記載の空調機であって、
   前記ケーシングの内部を、頂部から底部に向かって順にフィルタ・ファンセクション、コイルセクション、配管セクションとして構成するとともに、該ケーシングの底部にドレンパンを設けてなることを特徴とする空調機。
3. 請求項２記載の空調機であって、
   前記熱媒管と前記コイルとを分岐管により接続するとともに該分岐管に電動弁を設置してなることを特徴とする空調機。
4. 請求項２または３記載の空調機であって、
   前記熱媒管の一方の接続端を前記配管セクションから前記ケーシングの外部に突出せしめておくとともに他方の接続端を該配管セクションの内部に位置せしめておいて、該熱媒管の一方の接続端を隣接配置する他の空調機の配管セクション内に挿入して該配管セクション内において該他の空調機における熱媒管の他方の接続端に対して接続可能に構成してなることを特徴とする空調機。
5. 所定規格に基づいて製作した複数台の空調機を電算センターやデータセンター、サーバールーム等のコンピュータ関連施設における空調対象室の内部または外部近傍位置において横方向に並べて設置することにより、前記各空調機により前記空調対象室に対する空調を行う空調システムであって、
   前記各空調機をそれぞれ縦型のケーシング内にフィルタおよびプラグファン、コイル、熱媒管を上下方向に配置した構成として、隣接配置する空調機のケーシングどうしおよび熱媒管どうしをそれぞれ連結可能に構成してなることを特徴とする空調システム。

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