JPS5912492Y2 - 外気冷房装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、電子計算機（以下「電算機」と呼ぶ）等のよ
うな発熱量の大きい装置ないしはその設置室を冷房する
のに適する外気冷房装置に関し、寒冷な外気を有効に利
用して省エネルギーを図ることを目白勺とする。

従来技術とその問題点 電算機装置等の情報処理機器は、最近、動作の高速化と
実装の高密度化に伴ない、大量の半導体素子から発生す
る熱の発熱密度が高くなっている。

通常の事務所の発熱密度が１０〜３０ Ｋｃａｌ／ ｈ
ｍ”程度であるのに対し、電算機室では、１００〜１５
０Ｋｃａｌ／ ｈ ｍ”程度が普通である。

レイアウトによっては、５００ＫＣａｌ／ｈｍ２に達す
ることもある。

外気温度が低くなる冬期においても、建物を通して外へ
逃げ得る熱量は、電算機機器から発生する熱量に比べる
と、そのｙ５〜ｌ／ｉｏ程度にすぎず、電算機室では、
真冬でも冷房機を作動させ、冷房しているのが実情であ
る。

ところがこのように真冬に冷房するのは、省エネルギー
の観点から非常に不合理であり、本考案はこのような無
駄を無くし、寒冷な外気を利用した経済的な外気冷房装
置を提供するものである。

従来から、春秋の中間期や夏期の夜間等に、外気を室内
に導入して冷房する外気冷房は行われている。

しかしこれは、単に外気を室内に入れて室内温度を下げ
るという事だけであって、室内温度を一定に維持するこ
とはできず、電算機室等のように一定温度に冷房する必
要のある場所には適用できない。

即ち、冬期や春秋の中間期の外気温度は、通常−１０’
Ｃ〜＋２０゜Ｃ程度であり、温度幅が３０゜Ｃ程度あ
るが、電算機室の場合は、このような外気が入って来て
も常に一定温度に保つ必要がある。

考案の目的 そこで本考案は、外気を利用した冷房方式において、電
算機機器に送り込む空気温度よりも外気温度が低い場合
に、送出する冷却空気温度が常時一定になるように制御
できる外気冷房装置を実現することを目白勺とする。

考案の構戊 この目的を達或するために講じた本考案の技術的手段は
，寒冷時等室内温度よりも外気温度が低い場合に、室内
に外気を導入して室内を冷房する装置において、外気と
室内リターン空気を導入し、て混合する混合チャンバと
、該混合チャンバへ導入する外気量を調節する手段と、
該混合チャンバへ導入する室内リターン空気の量を調節
する手段と、混合チャンバで混合された空気を熱負荷へ
導く送風機と、該送風機で熱負荷へ供給される冷却空気
の温度変化を検知して前記外気量調節手段および室内リ
ターン空気量調節手段の駆動源を制御する手段とを夫々
備えている構或になつ−でいる。

即ち、混合チャンバを設けて、混合チャンバに外気を導
入すると共に、室内の暖かい空気も導入し、外気と室内
リターン空気の混合比を制御することにより、一定温度
の冷却空気を、混合チャンバから熱負荷となる電算機機
器や電算機室へ供給する構或を採っている。

考案の実施例 次に、本考案による外気冷房装置が実際上どのように具
体化されるかを実施例で説明する。

第１図は、本考案の概要を示すブロック図である。

Ｒは電算機機器等の熱負荷Ｑが設置される電算機室であ
り、混合チャンバＣも設置する。

電算機に内蔵された大量の半導体素子等を冷却するため
に、冷却空気は熱負荷である電算機Ｑ内に送り込まれ、
熱を奪って暖かくなった空気は、室内を通って室外へ排
出される。

本考案の場合、この電算機から出た温風を全部排出せず
に、一部を室内リターン空気ＲＡとして、混合チャンバ
Ｃに導入する。

同時に、混合チャンバＣには寒冷な外気ＯＡを導入する
。

このようにして混合チャンバＣで混合された空気を、負
荷Ｑとなる電算機に送り込む。

いま、電算機への送出風量をＶ５Ａとし、外気取入れ量
をＶ。

Ａ、室内空気取入れ量をｖＲＡとすれば、■５Ａ一■。

Ａ＋■ＲＡまた、温度と風量の関係は、Ｔ５Ａ−ＴＲＡ
−ＴｏＡを夫々負荷への供給空気、室内空気および取入
れ外気の温度とすれば、 となる。

ところで、電算機室の空調方式として、中型、大型シス
テムでは、床下から電算機内の発熱部に冷却空気を送り
込む床下送風方式が一般であるが、そのときの電算機へ
送り込まれる空気の温度Ｔ５Ａは、１８゜Ｃ前後に設定
されることが多い。

第２図は、Ｔ５Ａを１８゜Ｃに設定した場合の、外気取
入れ量■。

Ａと室内リターン空気取入れ量■ＲＡの関係を、前記数
式に基づいてグラフにしたものである。

これからも明らかなとおり、負荷への供給空気温度を一
定に維持するには、外気温度に応じ、外気温度が低くな
るにしたがって、外気導入量を減らして室内リターン空
気量を増やすことになる。

例えば、外気温度が１８゜Ｃであれば、混合チャンバへ
導入する空気はすべて外気とし、そのまま負荷へ送出す
ることになる。

外気温度が０゜Ｃ付近になると、外気導入量と室内リタ
ーン空気量の比は、１：３程度となる。

本考案は、外気導入量と室内リターン空気量の混合比を
自動的に制御し、負荷への供給空気を常時一定温度に保
つために、第３図のような基本構或を採っている。

即ち、混合チャンバＣの外気取入れ口と室内リターン空
気取入れ口に、取入れ風量を調節する制御ダンパＤ。

ＡとＤＲＡを設けると共に、冷却空気送出口に温度検出
器Ｓを設け、温度変化に応じてダンパＤ。

Ａ，ＤＲＡの開度を調節し、混合チャンバの外気取入れ
量と室内リターン空気取入れ量の比を制御し、熱負荷Ｑ
へ供給する冷却空気を一定温度に維持するようにしてい
る。

なおＦは、混合チャンバＣから負荷Ｑへ冷却空気を送る
送風機である。

第４図は、このような制御を行わせる装置の具体例を示
す断面図であり、床下空調に実施した例である。

Ｃが混合チャンバであり、外気取入れ口１との間に外気
取入れ量制御用のダンパＤ。

Ａを備えている。

また、室内リターン空気取入れ口２と混合チャンバＣ間
に、室内リターン空気取入れ量制御用のダンパＤＲＡを
備えている。

混合チャンバで混合された冷却空気は送風機Ｆで負荷と
なる電算機Ｑへ送られる。

送風機Ｆと混合チャンバＣとの間には、防塵フィルタ３
が設けてある。

電算機Ｑは、二重床４上に設置されており、送風機Ｆで
送入された冷却空気が床の開口５から電算機Ｑ中に送り
込まれ、中の半導体発熱素子の熱を奪い、温風となって
電算機室Ｒ中に吐出される。

床下に温度検出器Ｓが設置してあり、送風機Ｆから供給
される冷却空気の温度を常時検知し、これによってダン
パＤ。

Ａ，ＤＲＡの開共度を調節する。つまり、第７図イに示
すように、検知温度が供給空気の設定温度よりも上がる
と、同図口のようにダンパＤＲＡの開度を小さくして外
気用ダンパＤ。

Ａの開度を大きくし、混合チャンバにおける混合比を、
外気取入れ量が多くなるようにする。

検知温度が設定温度よりも下がると、逆に室内リターン
空気用ダンパＤＲＡの開度を大きくし、外気用ダンパＤ
。

Ａの開度を小さくする。

したがって、ダンパＤＲＡとＤｏＡは、開閉動作が逆に
なるようにセットされる。

第８図は、このように温度検知器Ｓによる検知温度にし
たがって風量調節手段の開度を制御する具体的構或を例
示する図である。

即ち温度検知器Ｓは、温度センサ部１０、温度設定器１
１および温度比較器１２から戒っており、温度比較器１
２から第７図イのような比較結果が得られ、モータ制御
電流発生器１３に入力される。

このモータ制御電流発生器１３から制御電流がモータ駆
動回路１４に入力し、モジュトル・モータＭ１，Ｍ２を
駆動する。

モータＭ１，Ｍ２は、それぞれベルト１５， １６を介
してダンパユニツ｝Ｄ。

Ａ，ＤＲＡの羽根軸１７． １８と連結され、また各羽
根軸１７・・・・・・，１８・・・・・・間は中継ベル
ト１９． ２０で連結されている。

この構或において、温度検知部１０における検知温度と
温度設定器１１への設定温度とを温度比較器１２におい
て比較した結果、検知温度が設定温度よりも高い場合は
、羽根軸１７． １８を矢印方向に回転させて、ダンパ
ＤＲＡの開度を小さくして外気用ダンパＤ。

Ａの開度を大きくし、混合チャンバにおける混合比を、
外気取入れ量が多くなるように、モータ制御電流発生器
１３からモータ駆動回路１４にモータ制御電流が供給さ
れる。

検出温度が設定温度よりも低い場合は、逆に室内リター
ン空気用ダンパＤＲＡの開度を大きくし、外気用ダンパ
Ｄ。

Ａの開度を小さくするように、送出電圧極性を反転した
電流が、モータ駆動回路１４に送出される。

なおダンパＤ。

ＡとＤＲＡの開閉動作を逆にするために、モータＭ１，
Ｍ２は、回転方向が逆になるように、電気配線の極性が
逆になっている。

検出温度が設定温度よりも高い場合も低い場合も、検知
温度と設定温度との差が大きいほど、モータ駆動回路１
４には、大きなモータ制御電流が供給される。

検知温度と設定温度が等しくなった場合は、モータ制御
電流発生器１３からの送出電流は停止する。

なお室内温度を検知して設定温度と比較し、温度制御を
行なうことは一般にいろいろ行なわれているので、温度
検知器Ｓは、このような公知の手段を利用することによ
って容易に実現できる。

外気取入れ量と室内リターン空気量の合計が供給冷却空
気量となるので、新しく取入れた外気の量だけ室内空気
を屋外に排出しないと、室内の圧力が上昇する冫そのた
めに、壁にガラリ６を設けて、内部圧力の上昇に伴ない
、自然に屋外へ排気されるようにしてある。

なお本考案の機能は、現在使用されている既設の空調機
に、混合チャンバと外気導入量調節用およびリターン空
気導入量調節用のダンパを設け、供給冷却空気の温度変
化を検知してダンパ開度を制御するようにしてもよい。

あるいは、既設の冷房機に本考案の外気冷房機能を組込
み、外気温度を検知して、外気温度が供給冷却空気の設
定温度よりも低くなったときだけ、冷凍機から外気冷房
機へ切換えて使用することもできる。

第５図はこの構戒のブロック図、第６図は装置の具体例
を示す縦断面図である。

混合チャンバＣには、外気用ダンパＤ。

Ａと室内リターン空気用ダンパＤＲＡを備えており、混
合チャンバＣと送風機Ｆとの間に、エアフィルター３、
冷却器フおよび加熱器８を配設してある。

外気用ダンパＤ。

Ａの入口側には、外気温検出器Ｓ１を設けてあり、これ
によって空調機の供給空気温度よりも外気温が低いこと
を検知したときに、冷却器７が停止して外気冷房に切換
えられる。

つまり、夏期等外気温が高いときは、冷却器７で強制冷
房し、冬期や中間期の夜等外気温が低いときは、外気を
利用して一定温度に冷房する。

外気冷房を行う場合は、前記例と同様に供給空気温度を
温度検知器＆で検知してダンパＤ。

Ａ，ＤＲＡの開度を調節し、混合比を自動制御して、熱
負荷Ｑへの供給冷却空気温度を一定に保つ。

なお、Ｓ３は、加熱器制御用の温度検出器であり、冷却
器７の運転中に熱負荷の変動で室内が冷え過ぎるときに
、これを検知して加熱器８を作動させることにより、供
給空気温を一定に維持する。

考案の効果 以上のように本考案によれば、混合チャンバと、該混合
チャンバに導入する外気量および室内リターン空気量を
調節するダンパを設け、熱負荷への供給空気の温度変化
に伴なって前記両ダンパの開度を調節し、外気と室内リ
ターン空気の混合を制御するようになっているので、外
気冷房方式でありながら、熱負荷への供給空気温度を常
時一定に維持することができる。

したがって、電算機機器等のように発熱量の大きい装置
の冷房に適用することによって、省エネルギーを図り、
電算機室の空調ランニングコストを大幅に節減できる。

また従来の強制冷房機と外気冷房装置を組込んだ構或と
し、外気温に応じて強制冷房機能と外気冷房機能を自動
的に切換えて運転することにより、一台の装置で年中、
外気冷房と強制冷房を選択して行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の概要を示すブロック図、第２図は外気
取入れ量と室内リターン空気取入れ量の関係を示すグラ
フ、第３図は本考案の外気冷房装置の基本構或を示すブ
ロック図、第４図はその具体例を示す縦断面図、第５図
は外気冷房手段と従来の強制冷房手段を一台の装置に組
込んだ例を示すブロック図、第６図はその具体例を示す
縦断面図、第７図は検知温度と外気導入用ダンパおよび
室内空気導入用ダンパの開閉関係を示す図、第８図は温
度検知結果に従って外気導入用ダンパおよび室内空気導
入用ダンパを制御する具体的構成を例示する図である。 図において、Ｑは電算機等のような熱負荷、Ｃは混合チ
ャンバ、ＤｏＡは取入れ外気量調節用ダンパ、ＤＲＡは
室内リターン空気取入れ量調節用ダンパ、Ｆは送風機、
Ｓ，Ｓ，〜Ｓ３は温度検知器、３はエアフィルター、７
は冷却器、８は加熱器である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 寒冷時等室内温度よりも外気温度が低い場合に、室内に
   外気を導入して室内を冷房する装置において、外気と室
   内リターン空気を導入して混合する混合チャンバと、該
   混合チャンバへ導入する外気量を調節する手段と、該混
   合チャンバへ導入する室内リターン空気の量を調節する
   手段と、混合チャンバで混合された空気を熱負荷へ導く
   送風機と、該送風機で熱負荷へ供給される冷却空気の温
   度変化を検知して前記外気量調節手段および室内リター
   ン空気量調節手段の駆動源を制御する手段とを夫々備え
   ていることを特徴とする外気冷房装置。