JP4812320B2 - 吹出装置、吹出装置の床下取付構造並びに室内温度調整システム - Google Patents

Description

この発明は吹出装置に関し、特に多数の吹出口を備えた二重構造床の床下空間に設置される吹出装置に関する。

データセンターなどの大型計算機やサーバが多数台設置される大規模サーバルームやインテリジェントビルなどでは床下部に給気チャンバを形成し、サーバ、ＯＡ機器への配線が行えるようにした二重構造床の採用が進んでいる。その様な場所では、この給気チャンバへ空調機からの空調空気を供給し、床面に設けられた吹出口より室内へ放出し室内の空調を行うアンダーフロア空調方式を採用していることが多い。
そのようなアンダーフロア空調方式として、空調機からの圧送空気を床面に設けたファンにより室内へ吹出させるものがある（例えば、特許文献１）。また、軸流ファンとファンダンパとスリットダンパ及び水平面蓋から成るファンユニットを利用して、ゆるやかな旋回気流で給気を行うものがある（例えば、特許文献２）。さらに、給気チャンバの空調空気を室内の高温部へダクトを用いて直接送風する方式もある（例えば、特許文献３）。

特開平４−２８９３４号公報 特開平６−２４９４６２号公報 特開２００１−２７２０９１号公報

しかしながら、従来の床面吹出式の空調用吹出装置では、ゆるやかな旋回気流での給気しか行えない為、データセンターなどのように、大型計算機やサーバが多数台設置されて発熱量が大きい室内では、十分に空調空気が給気チャンバから供給されず、室内の温度が上がってしまう課題がある。また、室内の温度上昇を抑える為に、空調機の設定温度を必要以上に低い温度にして運転能力を上げる、あるいは吹出装置を余分に備えることが必要になるといった課題がある。さらに、給気チャンバの空調空気を室内の高温部へダクトを用いて直接送風する方式では、発熱している機器へ確実に空調空気を送風できる反面、各機器に対しダクト配管が必要なため、設備コストがかかるといった課題がある。
この本発明は上記課題に対応してなされたもので、空調機の設定温度を必要以上に下げた過剰運転やダクト配管による空調空気直送などの手段に頼ることなく室内高温部への送風量を確保し温度上昇を抑制するための吹出装置、その床下取付構造並びにそれを利用した室内温度調整システムを提案する事を目的とする。

本発明に係る床下設置用の吹出装置は、床下空間から空気を吸い込む吸込口と、床下から床上の室内空間に前記吸込口から吸い込まれた空気を吹き出す吹出口とが同一方向に対向して設けられたケースと、前記吸込口に対向して配置されたプロペラファンと、該プロペラファンを駆動する駆動装置とを有し、前記プロペラファンの周囲に配置されて空気の吸込側と吹出側を仕切る第１の風路部材と、前記プロペラファンと前記吹出口との間にそれらと間隔を隔てて、前記プロペラファンと対向するように配置された薄板状の第２風路部材とを備え、前記第２風路部材が前記プロペラファンの全体をカバーする大きさを有し、前記吸込口から吸い込まれた空気の旋回成分の流れを前記プロペラファンの径方向の流れに変更するようにしたものである。
本発明の吹出装置の床下取付構造は、上記吹出装置を、空調空気が供給される二重構造床の室内への通気孔部に前記吹出口を位置させて固定したものである。
本発明の室内温度調整システムは、上記吹出装置の床下取付構造を有した室内に、室内の温度を検出する温度検出装置と、該温度検出装置の検出温度に基づいて前記吹出装置の駆動を制御する運転制御装置とを備えたものである。

本発明の吹出装置によれば、プロペラファンと対向するように配置された薄板状の第２風路部材により、ファンによって吸込口から吸込まれた空気の旋回成分の流れを径方向の流れに変更され、空気の速度エネルギー分を静圧に変更することが可能となる。これにより、吹出装置内で静圧が高くなり、プロペラファンで生成された送風流を無駄なく遠くまで送ることが可能になる。
本発明の吹出装置の床下取付構造は、上記吹出装置を、調整空気が供給される二重構造床の内側に前記吹出口を上側にして、かつ前記二重構造床の上床開口部に前記吹出口を位置させて固定したものである。これにより、アンダーフロア空調方式において、プロペラファンで生成された送風流を室内の目的の場所へ送ることが可能になる。
本発明の室内温度調整システムは、上記吹出装置の床下取付構造を有した室内に、室内の温度を検出する温度検出装置と、該温度検出装置の検出温度に基づいて前記吹出装置の駆動を制御する運転制御手段とを備えたものである。これにより、室内温度に応じた送風量の管理及び機器の温度管理が可能となる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施形態１に係る吹出装置の構成を示す断面図、図２は図１の吹出装置の底面図、図３は図１の吹出装置の上面図である。この吹出装置３０は、ケース１０の対向する面に設けられた空気の吸込口１１と吹出口１２、吸込口１１に対向して配置されたプロペラファン１３、プロペラファン１３を駆動する駆動装置であるモータ１４を備える。また、プロペラファン１３の周囲に配置されて空気の吸込側と吹出側を仕切る第１の風路部材であるベルマウス１５、モータ１４をケース１０に取り付けているモータ取付足１６、プロペラファン１３と吹出口１２との間にそれらと間隔を隔てて、プロペラファン１３と対向するように配置された薄板状の第２風路部材１７を備える。ベルマウス１５は、プロペラファン１３によって吸込口から吸込まれた空気流を軸方向に導くように作用し、第２風路部材１７はファンによって吸込口から吸込まれた空気の旋回成分の流れを径方向の流れに変更する作用を果たす。

さらに、モータ１４の回転軸１４Ａにプロペラファン１３を着脱自在に取り付けているファン固定ナット１８、吹出装置３０を二重構造床の上床部へ取り付けるための装置取付足１９を備える。また、吹出口１２には送出される空気の風向を調整する風向板２１を備える。

吹出装置３０の吸込口１１側には網目状の保護ガード２７が設けられ、その保護ガード２７の網目が吸込口１１を構成している。また、プロペラファン１３の運転状態を得る手段として、モータ１４の回転軸１４Ａの先端部に取付けられた金属製検知板２４と、金属製検知板２４の回転数を検知する回転センサ２２とを備えている。回転センサ２２は金属製検知板２４と対向させて、保護ガード２７に取付けられている。回転センサ２２で検知された回転数は、ケーブル２３を介して外部に信号として送られ、吹出装置３０の動作管理に利用される。なお、回転センサ２２がプロペラファン１３の異常な回転数を検知した場合には、ケーブル２３を介して警報などを送信させるようにしても良い。

さらに、吹出装置３０の吹出口１２側から視認できる位置に、プロペラファン１３の運転状態、例えば運転のＯＮ／ＯＦＦ、を表示する表示装置を設けるのが好ましい、この例では、その表示装置として、吹出口１２の外周部に表示ランプ２５を設けている。
以上の回転センサ２２や表示ランプ２５により吹出装置３０の遠隔制御が可能となる。

ところで、第２風路部材１７は、プロペラファン１３の外径の８０％をカバーする大きさで効果が出始め、プロペラファン１３のほぼ全体をカバーする大きさとすると、特に効果が著しくなる。従って、第２風路部材１７の大きさはプロペラファン１３の外形とほぼ同じかそれより大きな外形とするのが好ましい。なお、第２風路部材１７の形状は特に限定されるものでなく、矩形、多角形、円形などとすることができる。
実験によれば、プロペラファン１３の外径φ２１０、ケース１０の外形２９０×３７０×１７４ｍｍにおいて、プロペラファン１３を１４４０ｒｐｍで回転駆動した場合、大きさ２３０×２５０ｍｍの矩形の第２風路部材を設けることにより、静圧が約１５％程度向上した。

また、第２風路部材１７の作用により、吹出装置３０の真上だけでなく、吹出装置３０の周囲へ分散させて吹出すことが可能になる。さらに、風向板２１の向きを調整することで、室内の広範囲において発熱の局部集中や熱負荷偏在に対応が可能となる。
加えて、第２風路部材１７がプロペラファン１３のほぼ全体をカバーする大きさとなっているため、室内側の床上より落下した異物に対する、プロペラファン１３の保護も可能となるという利点も有する。

さらに、吹出装置３０は、吹出装置３０から調整空気が送られている室内の温度を検出する温度検出装置（例えば温度センサ）などから温度情報を取り込み、その温度に応じてモータ１４の回転数を制御する運転制御装置２６を備えるのが好ましい。運転制御装置２６は、例えば、予想される室内温度の範囲で各温度の場合に必要とされる送風量を得るためのプロペラファン１３の回転数を予め決定してデータとして記憶しておき、その記憶データに基づいてモータ１４の駆動を制御できるものである。このような運転制御装置２６を備えておくことで、温度管理が要求される機器群のなかでの発熱の局部集中や熱負荷偏在している場所に対して、放出風量の調整を行いながらの運転が可能となり、室内の空調を効率よく行うことができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施形態２に係る吹出装置床下取付構造の一例を示す底面図である。図示するように、ここでは実施形態１で説明した吹出装置３０が２台連結されて並置されている。このようにすることで、床下から室内への送風量が２倍になり、室内の冷却能力を増大させることができる。なお、連結される吹出装置３０の台数は必要に応じて適宜定めてよい。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施形態３に係る室内温度調整システムの全体構成図である。室内空間７の中に、温度管理が要求される各種の機器５，６が置かれている。室内空間７の床は二重構造床になっており、その二重構造の床下空間３に空調機１の吹出口２から出た温度調整された空気が供給されている。二重構造床の上床４には多数の通気孔が形成されていて、そこを通って床下空間３から温度調整された空気が室内空間７に流入するようになっている。上床４は着脱自在な金属パネルなどを多数敷き詰めて形成されており、そのパネルには多数の通気孔が設けられ、それを通して空調機１から出た空調空気が室内空間７へ緩やかに吹出されている。なお、この例では、室内空間７を構成する天井８がリターン空気の通路となる天井側空間を形成しており、空調機１上部の所定位置にそのリターン空気を取り込む吸込口９が設けられている。

これに加えて、サーバとして機能する大型コンピュータ６などが配置されていて部分は、他の機器がある部分と比べて発熱の局部集中や熱負荷偏在状況が生じやすいので、その周辺には、実施形態１又は実施形態２で説明したような吹出装置３０を床下空間３に設置しておく。これにより床下静圧の部分的変動があり空気が流れにくくなっている場所において、高圧の送風を吹き出すことができ、より少ない吹出装置で必要な風量を確保することが可能となる。なお、吹出装置３０は規則的な間隔で配置されてもよく、特定の場所に偏在して配置されても良い。

吹出装置３０は、空調空気が供給される二重構造床の室内空間７への通気孔部に吹出口１２を位置させるように位置させて固定する。その際、吹出装置３０の周囲にある二重構造床の室内空間７への通気孔を塞ぐ遮風板２０を吹出装置３０の周囲に配置するのが好ましい。これにより、吹出装置３０から吹出た空気が床下空間３への逆戻りする（ショートサーキット）のが防止され、室内の空調が効率よく行えることになる。
なお、遮風板２０は吹出装置３０を二重構造床の上床４に取り付けるのに用いる装置取付足１９を利用して、吹出装置３０の周囲に取付けることができる。

この発明の実施形態１に係る吹出装置の構成を示す断面図。 図１の吹出装置の底面図。 図１の吹出装置の上面図。 この発明の実施形態２に係る吹出装置床下取付構造の一例を示す底面図。 この発明の実施形態３に係る室内温度調整システムの全体構成図。

符号の説明

１ 空調機、２ 空調機吹出口、３ 床下空間、４ 二重構造床の上床、５ 温度管理が要求される機器、６ 温度管理が要求される機器（大型コンピュータ）、７ 室内空間、８ 天井、９ 空調機吸込口、１０ ケース、１１ 吸込口、１２ 吹出口、１３ プロペラファン、１４ モータ、１４Ａ モータの回転軸、１５ 第１風路部材（ベルマウス）、１６ モータ取付足、１７ 第２風路部材、１８ ファン固定ナット、１９ 装置取付足、１９Ａ 取付けネジ、２０ 遮風板、２１ 風向板、２２ 回転センサ、２３ 警報用ケーブル、２４ 金属製検知板、２５ 表示ランプ、２６ 運転制御装置、２７ 保護ガード、３０ 吹出装置。

Claims (8)

1. 床下空間から空気を吸い込む吸込口と、床下から床上の室内空間に前記吸込口から吸い込まれた空気を吹き出す吹出口とが同一方向に対向して設けられたケースと、前記吸込口に対向して配置されたプロペラファンと、該プロペラファンを駆動する駆動装置とを有し、
   前記プロペラファンの周囲に配置されて空気の吸込側と吹出側を仕切る第１の風路部材と、
   前記プロペラファンと前記吹出口との間にそれらと間隔を隔てて、前記プロペラファンと対向するように配置された薄板状の第２風路部材とを備え、
   前記第２風路部材が前記プロペラファンの全体をカバーする大きさを有し、前記吸込口から吸い込まれた空気の旋回成分の流れを前記プロペラファンの径方向の流れに変更することを特徴とする床下設置用の吹出装置。
2. 前記吹出口に風向を調整する風向板が備えられていることを特徴とする請求項１記載の吹出装置。
3. 前記プロペラファンの運転状態を検出する検出装置が備えられていることを特徴とする請求項１又は２記載の吹出装置。
4. 前記吹出装置の前記吹出口側から視認できる位置に、前記プロペラファンの運転状態を表示する表示装置を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吹出装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の吹出装置を、空調空気が供給される二重構造床の室内への通気孔部に前記吹出口を位置させて固定したことを特徴とする吹出装置の床下取付構造。
6. 前記吹出装置の周囲にある二重構造床の室内への通気孔を塞ぐ遮風板を前記吹出装置の周囲に配置したことを特徴とする請求項５記載の吹出装置の床下取付構造。
7. 前記吹出装置を複数台連結して並置させたことを特徴とする請求項５又は６記載の吹出装置の床下取付構造。
8. 請求項５〜７のいずれかに記載の吹出装置の床下取付構造を有した室内に、室内の温度を検出する温度検出装置と、該温度検出装置の検出温度に基づいて前記吹出装置の駆動を制御する運転制御装置とを備えたことを特徴とする室内温度調整システム。

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