熱交換装置
【課題】一対の液-ガス熱交換器を室内外を隔てる仕切り壁を介して配置し、設置をコンパクトで施工費を少なくして、かつ、設置工事を容易にする熱交換装置の構造を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の液-ガス熱交換器を室内外を仕切る仕切り壁を介して配置し、一方の液-ガス熱交換器の外部流体に室外の外気を通流させ、他方の液-ガス熱交換器の外部流体に内気を通流させ、両方の液-ガス熱交換器の内部流体（液体）を内部流体を接続する配管を介して循環させて外気と内気の熱交換を行う熱交換装置において、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを前記仕切り壁を中心にして左右対称に配置し一体化した。
【解決手段】一対の液-ガス熱交換器を室内外を仕切る仕切り壁を介して配置し、一方の液-ガス熱交換器の外部流体に室外の外気を通流させ、他方の液-ガス熱交換器の外部流体に内気を通流させ、両方の液-ガス熱交換器の内部流体（液体）を内部流体を接続する配管を介して循環させて外気と内気の熱交換を行う熱交換装置において、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを前記仕切り壁を中心にして左右対称に配置し一体化した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、サーバ室等の空調システムに使用する外気と内気との熱交換を行う熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、データセンターや企業のサーバ室等には数多くのサーバが設置されている。このようなサーバ室はサーバの排気温度で室温が上昇し、高温の熱によって該サーバが暴走、あるいは、故障したりすることがある。このため、サーバ室には部屋全体の温度を一定に維持しておく空調システムが採用されている。
【０００３】
この従来の空調システムでは、サーバ室の室温の安定を図るために、空調装置からサーバ室内に供給された空調空気がサーバラック内のサーバに接触しながら流れて該サーバを冷却する。そして、従来の空調システムは、逆にサーバの熱で温められた空気は該サーバ室から上記空調装置内に戻され、該空調装置で冷却され、サーバ室内に再び供給される循環方式が取られている。
【０００４】
図７は、上記従来の空調システムの説明図を示す。
外気２９は、送風機２４から吸入され、熱交換器２１を通って室外に排出される。一方、内気３０はエアハンドリングユニット２６を通って室内を循環する。この時、発熱体（サーバラック）２８で熱せられた内気３０は送風機２２で熱交換器２１に吸入され、外気と熱交換されて冷却され、該冷却された内気がエアハンドリングユニット２６によってさらに冷却され、床下から室内に環流され、発熱体の冷却、すなわち、室内の冷却が行われる。なお、この熱交換器２１によれば、外気を内気と遮断して熱交換を行うので、外気に含まれる外気湿度や塵埃、腐食性ガスを取り入れないため、サーバ等の電子機器の信頼性が維持される。
【０００５】
また、冬期等、外気温がサーバ室からのリターン空気の温度より低いときに外気と熱交換を行って外気湿度に影響を受けることなくリターン空気の冷却を行い、また、サーバ室で発生する熱を有効利用することを可能にする空調システムが提案されている（特許文献１参照）。該システムは、簡単な構造で、かつ、省エネルギー効果の高い空調システムを提供するために、多数のサーバが設置されたサーバ収納空間内の空調と該サーバ収納空間とは異なる一般室内の空調を同時に行うサーバ室等の空調システムに関する。該システムは、顕熱の交換を行う顕熱交換器と、前記顕熱交換器よりも下流側にサーバ室用空調機を有し、前記サーバ収納空間内の空気を前記顕熱交換器を介して取り込む。また、前記サーバ室用空調機を通して該サーバ収納空間内に送風するサーバ室用空調ラインと、一般室用空調機を有している。
【０００６】
そして、該システムは、前記一般室内の空気を前記一般室用空調機を通して取り込み、かつ、該一般室内に送風する一般室用空調ラインと前記顕熱交換器を介して外気を取り込む。また、前記一般室用空調機に供給する外気供給ラインと、前記サーバ収納空間内から前記顕熱交換器側に戻るリターン空気を該顕熱交換器を通さずにバイパスさせて前記サーバ室用空調機に戻すことが可能なサーバ室用空調ライン切り換え手段を有している。さらに、前記取り込み外気を上記顕熱交換器を通さずにバイパスさせて前記一般室用空調機に供給することが可能な外気供給ライン切り換え手段を備えている。そして、前記外気温が前記サーバ収納空間内からのリターン空気の温度より高いときに、前記空調ライン切り換え手段と前記外気供給ライン切り換え手段をバイパスモード側に切り換えるようにしたものである。
【０００７】
図８に、上記従来例の概要を示す。サーバ室用空調ラインは顕熱交換器１０５よりも下流側に前記サーバ室用空調機１０３を有している。該サーバ室用空調機１０３は、該サーバ室用空調機１０３の吹出口１０３ａに前記吹き出しダクト１１７の給気口が接続されており、該サーバ室用空調機１０３内で調整された空調空気を該吹き出しダクト１１７の吹出口１１７ａから床下空間１０９内に吹き出すようにしてある。一方、該サーバ室用空調機３の吸込口１０３ｂ側は、還流ダクト１１９を介して前記顕熱交換器１０５の吹出口１０５ｂに接続されている。なお、還流ダクト１１９とリターンダクト１１８との間には、サーバ室１０２内からリターンダクト１１８内に戻された空気(以下、「リターン空気」という)を、前記顕熱交換器１０５をバイパスしてサーバ室用空調機１０３に直接送るのを可能にするバイパスダクト１２０が設けられている。
【０００８】
また、前記リターンダクト１１８の途中には、サーバ室１０２内からのリターン空気が前記顕熱交換器１０５に送られる空気量を調整可能なモータダンパ１２１と該リターン空気の温度を検出する温度センサ１２７が設けられている。前記バイパスダクト１２０の途中には、前記顕熱交換器１０５を通らないでリターンダクト１１８から該バイパスダクト１２０を通って前記サーバ室用空調機１０３内に直接戻されるリターン空気の流量を調整可能なモータダンパ１２２が設けられている。なお、サーバ室用空調機１０３における吸込口１０３ｂの直前には、該サーバ室用空調機１０３内に送られるリターン空気の温度を検出する温度センサ１３７が設けられている。
【０００９】
前記一般室用空調機１０４の給気口１０４ａには、一般室用空調ライン１２３におけるリターンダクト１２４の排気口が接続され、吹出口１０４ｂには同じく一般室空調ライン１２３における吹き出しダクトの吸気口が接続されている。また、一般室用空調機１０４の給気口１０４ｃには、外気供給ライン１２６を構成している第１外気導入ダクト１２６ａ及び第２外気導入ダクト１２６ｂが接続されている。前記外気供給ライン１２６の吸込口側には外気温を検出する温度センサ１２８が設けられ、吹出口側には一般室用空調機１０４内に送られる外気温度を検出する温度センサ１３８が設けられている。前記第１外気導入ダクト１２６ａは顕熱交換器１０５内を通って前記一般室用空調機１０４の給気口１０４ａに通じ、前記第２外気導入ダクト１２６ｂは顕熱交換器１０５内を通らず、前記一般室用空調機１０４の給気口１０４ａに直接通じている。前記第１外気導入ダクト１２６ａの途中には、前記顕熱交換器１０５内に送られる外気量を調整可能なモータダンパ１３９が設けられている。前記第２外気導入ダクト１２６ｂの途中には、前記顕熱交換器１０５を通らずに、前記一般室用空調機１０４に直接送られる外気量を調整可能なモータダンパ１４０が設けられている。
【００１０】
なお、図中、符号１４１は一般室用空調ライン１２３のリターンダクト１２４内を通るリターン空気の温度を検出する温度センサである。また、符号１３５は前記パイパスダクト１２０、及びモータダンパ１２１並びにモータダンパ１２２により構成され、サーバ収納空間１０６内から前記顕熱交換器１０５側に戻るリターン空気を該顕熱交換器１０５を通さずにバイパスさせて前記サーバ室用空調機に戻すことが可能なサーバ室用空調ライン切り換え手段である。符号１３６は前記第１外気導入ダクト１２６ａ、前記第２外気導入ダクト１２６ｂ及びモータダンパ１３９並びにモータダンパ１４０により構成され、取り込み外気を顕熱交換器１０５を通さずにバイパスさせて前記一般室用空調機１０４に供給すことが可能な外気供給ライン切り換え手段である。
【００１１】
而して、前記サーバ室１０２は、サーバ室用空調機１０３が駆動されると、該サーバ室用空調機１０３からの空調空気が吹き出しダクト１１７を介して床下空間１０９内に吹き込まれる。該床下空間１０９に吹き込まれた空調空気は、床板の下面に沿って流れ、更に排出口１１４,１１４…からサーバ収納空間１０６内に吹き出されることになる。該排出口１１４,１１４…からサーバ収納空間１０６内に吹き出された空調空気は、ラック１１３,１１３…に達すると、該ラック１１３,１１３…に備えられた図示せぬ換気ファンによって該ラック１１３,１１３…内に吸い込まれ、該ラック１１３,１１３…内におけるサーバの冷却に供される。また、該サーバを冷却しながら昇温した空気はラック１１３,１１３…より排出され、上昇して天板１１１の排気口１１５,１１５…を通って天井空間１１２内を流れて吸込口１１８ａに集められ、該吸込口１１８ａよりリターンダクト１１８内に吸い込まれてリターン空気として排出され、サーバ室用空調機１０３に戻されることになる。サーバ室用空調機１０３に戻されたリターン空気は、該サーバ室用空調機１０３内で再び調整され、サーバ室１０２の床下空間１０９内に向かって吹き出される。これにより、循環形式でサーバ室１０２内を空調することができる。
【００１２】
一方、図示しない一般室は、一般室用空調機１０４が駆動されると、該一般室用空調機１０４からの空調空気が吹き出しダクト１２４を通って一般室内に吹き込まれる。また、リターンダクト１２３を通って一般室内の空気が一般室用空調機１０４に戻され、空調された後、再び吹き出しダクト１２４を通って一般室内に戻される。この循環により、一般室内は空調される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４９４９号公報
【特許文献２】特許第３３５４８８２号公報
【特許文献３】特許第３３５２４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと、室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを、空内外の仕切り壁を中心にして左右対称に配置して一体化した熱交換装置の構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、この発明の内気・外気間の熱交換装置は、内部流体が液体で外部流体がガスである一対の液-ガス熱交換器を室内外を仕切る仕切り壁を介して配置し、一方の液-ガス熱交換器の外部流体に室外の外気を通流させ、他方の液-ガス熱交換器の外部流体に室内の内気を通流させ、両方の液-ガス熱交換器間を接続する配管を介して前記内部流体を循環させて外気と内気の熱交換を行う熱交換装置において、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを前記仕切り壁を中心にして左右対称に設置し、両者を一体化して配置したことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットの筐体の骨格を前記仕切り壁に向かって左右同形に形成し、前記仕切り壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット及び内気ユニットの骨格構造をボルト・ナットで固定して両者を一体化したことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明は、前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に設置され、前記外気ユニット及び内気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする。
【００１８】
また、この発明は、前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に据え置き型に設置され、前記外気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に第１の隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気を液-ガス熱交換器に通流させるための第１の送風機を有すると共に、前記内気ユニットは該内気ユニットの液-ガス熱交換器より上部に第２の隔壁を有し該第２の隔壁に設けられた流通孔に内気を下方に設けられた液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする。
【００１９】
また、この発明は、前記一対の液-ガス熱交換器が、前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該筐体下部にはメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットは、外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を下部に有することを特徴とする。
また、この発明は、前記一対の液-ガス熱交換器が前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該一対の液-ガス熱交換器と前記送風機との間にメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットが有する送風機は両方向に通流可能かつ前記仕切り壁に向かって左右同形に配置し、前記外気ユニットは外気が下部から上部へ向かう方向に送風機で通流し、前記内気ユニットは内気が上部から下部へ向かう方向に送風機で通流することを特徴とする。
【００２２】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットは下部に隔壁を有し、該隔壁に設けられた流通孔から外気及び内気を通流させる位置に送風機を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の熱交換装置によれば、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと、室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを、室内外の仕切り壁を中心にして左右対称に配置して一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１に、本発明の熱交換装置を含む空調システムの全体構造図を示す。
【図２】図２は、本発明の熱交換装置の拡大図を示す。
【図３】図３は、本発明の熱交換装置の他の実施例を示す。
【図４】図４は、本発明の熱交換装置のさらに他の実施例を示す。
【図５】図５は、本発明の熱交換装置のさらに他の実施例を示す。
【図６】図６は、外気ユニット、内気ユニットの外観図を示す。
【図７】図７は、従来の空調システムの説明図を示す。
【図８】図８は、他の従来の空調システムの説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明の熱交換装置を含む空調システムの全体構造図を示す。図２には、本発明の熱交換装置の拡大図を示す。
【００２６】
図２において、外気ユニット２および内気ユニット３は、それぞれその筐体の上部および下部に通流孔を有する。液―ガス熱交換器３１は、外気ユニット２の上部にある通流孔付近に設置される。液―ガス熱交換器３２は、内気ユニット３の上部にある通流孔付近に設置される。液―ガス熱交換器３１および液―ガス熱交換器３２とも、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置されることが好ましい。液―ガス熱交換器を、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。
【００２７】
液―ガス熱交換器３１と液―ガス熱交換器３２は、配管２１，２２で結合されている。一対の液―ガス熱交換器３１，３２間は、循環ポンプ４により配管内を液体２３が通流し、該通流により液―ガス熱交換を行う。
【００２８】
図１,２において、外気ユニット２と内気ユニット３は、仕切り壁２０を介して相対して設置される。該仕切り壁２０は、この実施例においては、室内外の壁となっている。
図２において、１方向へ送風する送風機６は、それぞれ外気ユニット２、内気ユニット３内の下部に設けた隔壁３６に空けられた流通孔３８，３９に空気が漏れないように取り付けられる。送風機６を、筐体から空気が漏れないように流通孔３８，３９に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。
【００２９】
隔壁３６は、外気ユニット２および内気ユニット３の筐体の下部にある通流孔よりも上に位置し、液―ガス熱交換器３１と液―ガス熱交換器３２よりも下に位置する。図２において、外気は、図中において風の流れ３３で示すように、外気ユニット２の下部にある通流孔から吸い込まれ、隔壁３９の下から上方へ送風され、液―ガス熱交換器３１から筐体外部へ排出される。内気は、図中において風の流れ３４で示すように、内気ユニット３の下部にある通流孔から吸い込まれ、隔壁３９の下から上方へ送風され、液―ガス熱交換器３２から外部へ排出される。３７は、外気ユニット２および内気ユニット３の底面である。
【００３０】
図７の従来例と同様に、図１において、外気１２は、外気ユニット２側にある１方向へ送風する送風機６で吸入され、外気ユニット２側の液―ガス熱交換器１を通って室外１４に排出される。一方、内気１３は二重天井として構成される天井裏から内気ユニット３へ導かれ、内気ユニット３から排出された内気１３はエアハンドリングユニット９を通り、二重床として構成される床下を通って室内を循環する。この時、発熱体（サーバラック）１１で熱せられた内気１３は、内気ユニット３側の下部に位置する１方向へ送風する送風機６で吸入され、内気ユニット３側の液―ガス熱交換器１を通る。この内気１３は、外気ユニット２と内気ユニット３から構成される一対の液―ガス熱交換器１で外気と熱交換されて冷却され、該冷却された内気がエアハンドリングユニット９によってさらに冷却される。
【００３１】
図１において、エアハンドリングユニット９は、配管２４，２５を介して冷凍機７に結合される。該配管２４には膨張弁８が設けられており、該膨張弁８を用いて配管内を通流する冷媒の作用により室内の空気（内気）が冷却されている。
【００３２】
そして、内気１３は、床下から室内に環流され、発熱体の冷却、すなわち、室内の冷却が行われる。なお、この一対の液―ガス熱交換器１によれば、外気を内気と遮断して熱交換を行うので、外気に含まれる外気湿度や塵埃、腐食性ガスを取り入れないため、サーバ等の電子機器の信頼性が維持される。
【００３３】
本発明の特徴とするところは、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと、室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを、室内外の仕切り壁を中心にして左右対称に配置して一体化した点にある。外気ユニットと内気ユニットは、ユニット筐体の仕切り壁への取付面積をほぼ同じ大きさの形状にすることが好ましい。
【００３４】
このような構造を採用すると、熱交換装置の設置をコンパクトに実現できる。たとえば、図７や図８の従来システムと比較して、ダクト部分を減らすことができる。この結果、ダクト抵抗による圧力損失を低減することが可能になる。この場合、前記外気ユニット２及び内気ユニット３の筐体の骨格を壁に向かって左右同形に形成し、前記壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット２及び内気ユニット３をボルト・ナットで固定する構造が好ましい。
【００３５】
また、このような構造を採用すると、上記仕切り壁に複数の貫通孔を空けて、内気ユニット、外気ユニットを室内外から位置合わせをして、ボルト・ナット等で固定することにより、設置工事が楽にでき、面倒な配管作業等の手間が省ける。また、内気ユニット、外気ユニットの筐体を共通化することで、ほぼ同一構造の骨格の筐体を用いることができ、内気・外気間の熱交換装置を製造する製造コストを軽減できる。あるいは、液-ガス熱交換器本体も共通化することで、さらに製造コストを低減されるメリットがある。
【００３６】
前記室内１７は内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、外気ユニット２及び内気ユニット３が上記サーバ収納室の底面上及びその外部延長面上に設置される。なお、図１においては、作図上外気ユニット２及び内気ユニット３は宙に浮いた形で描画されているが、実際は、図２に示す外気ユニット２及び内気ユニット３の底面３７は、図１のサーバ収納室の室内底面１５と同じ平面上に位置することが望ましい。また、外気ユニット２及び内気ユニット３の隔壁３６（図２）は、図１の室内床面１６と同じ平面上に位置することが好ましい。なお、この場合、該外気ユニット２及び内気ユニット３の隔壁３６に、外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機が設けられている構造が設計および施工において便利である。
【００３７】
このような構造を採用すると、室内、及び室外の床面を共通化できるので、設置工事が楽になる効果がある。さらに、外気ユニット及び内気ユニットは、上記共通の底面上に据え置き型で設置されるので、前記仕切り壁２０の両方から位置合わせをする場合、両ユニットのボルト・ナットの固定位置（高さ等）が容易に設定できるメリットがある。また、サーバ収納室床下への環流空気の送風構造が簡便になる。
【００３８】
このとき、液―ガス熱交換器１を各ユニットの上部に収納し、送風機６を各ユニットの下部に収納しているので、外気ユニットおよび内気ユニットの中央部あたり、たとえば中央部の下部に、メンテナンス用に作業員が作業する空間を確保することが可能になる。
【００３９】
図３は、図１の他の実施例である。図３において、外気ユニットの送風機５１は、隔壁３６を介して下から上へ風を送る向きに取り付けられている。一方、送風機５３は、内気ユニット５２内の隔壁３６の下からユニット５２の外方に風を送る向きに取り付けられている。内気ユニット５２内の隔壁３６はなくてもよい。送風機５３は、内気ユニット５２から内気を排出する流通孔に空気が漏れないように取り付けられる。図３が図１と異なる点は、内気ユニット５２の下部から内気を排出する方向に、１方向へ送風する送風機５３を設けることで、内気ユニット５２内の空気の流路が上向きから下向きになっていることである。この時、発熱体（サーバラック）１１で熱せられた内気は、内気ユニット５２の下部に位置する１方向へ送風する送風機５３が排出することで、内気ユニット５２の液―ガス熱交換器１を通る。このようにすると、内気ユニット５２内での空気の通流が、発熱体で暖められた暖かい空気が上方にあり、液―ガス熱交換器で冷却された空気が下方に流れるので、自然対流に逆らうことなく通流が自然現象に沿ったものになる。
【００４０】
図４も同様に、図１の他の実施例である。図４において、外気ユニットの送風機５５は、外気ユニットの下部にある隔壁３６を介して、下から上へ風を送る向きに取り付けられている。一方、内気ユニットの送風機５４は、隔壁５８の上から内気ユニット５６の下方に風を送る向きに取り付けられている。図１と異なる点は、隔壁５８は内気ユニットの液−ガス熱交換器の上部に設け、内気ユニット５２の上部から内気を吸気する方向に、１方向へ送風する送風機５４を設けることで、内気ユニット５６内の空気の流路が上向きから下向きになっていることである。この時、発熱体（サーバラック）１１で熱せられた内気は、内気ユニット５６の上部に位置する１方向へ送風する送風機５４で吸入され、内気ユニット５６の液―ガス熱交換器１を通る。内気ユニット５２の上部から吸気した内気を、内気ユニット５６の液―ガス熱交換器１へ送るため、内気ユニット５６は内気ユニットの液-ガス熱交換器より上部に流通孔を有する隔壁３８を有する。内気は、送風機５４の働きで隔壁３８に設けられた流通孔を下向きに通流し、液―ガス熱交換器１を通って内気ユニットの外部へ排出される。このようにすると、内気ユニット５６内での空気の通流が発熱体で暖められた暖かい空気が上方にあり、液―ガス熱交換器で冷却された空気が下方に流れるので、自然対流に逆らうことなく通流が自然現象に沿ったものになる。
【００４１】
図５も、図１の他の実施例である。図１と異なる点は、送風機６１として両方向に通流の方法を変えられるものを用いて、外気ユニットの送風機６１は上向きに流路を形成し、内気ユニットの送風機は下向きに流路を形成する点である。
【００４２】
送風機にこのような両方向に通流するタイプを用いると、必要に応じて風向を下向きから上向きにした図１と同様な使い方ができる利点がある。送風機６１として両方向に通流できるものを用いれば、外気ユニットの筐体と内気ユニットの筐体とをまったく同じ構造のものとでき、製造コストを軽減できるので好ましい。
【００４３】
図６は、図１、図３、図４及び図５に共通の外気ユニット及び内気ユニットの全体構造の外観図を示す。いずれの構成においても、液-ガス熱交換装置１をユニット筐体の上部に設け、点検口７１を下の方に設けるので、ユニット内に故障修理をするための十分な空間を確保できる。たとえば、機器のメンテナンスの時、メンテナンスする者が該点検口７１から首を突っ込めば、液-ガス熱交換器１や送風機６の故障修理をするための空間としてユニット内に十分なスペースを確保できるので便利である。
【００４４】
特に図５のように構成すると、本発明は顕著な効果を発揮する。
外気ユニットおよび内気ユニットは、それぞれその筐体の上部および下部に通流孔を有する。液―ガス熱交換器は、外気ユニットおよび内気ユニットの上部にある通流孔付近に設置される。外気ユニットおよび内気ユニットにある一対の液―ガス熱交換器は、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置されることが好ましい。液―ガス熱交換器を、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。
【００４５】
一対の液―ガス熱交換器は、配管で接続されている。一対の液―ガス熱交換器間は、循環ポンプにより配管内を液体が通流し、該通流により液―ガス熱交換を行う。外気ユニットと内気ユニットは、仕切り壁２０を介して相対して設置される。該仕切り壁２０は、この実施例においては、室内外の壁となっている。
【００４６】
両方向へ送風可能な送風機６１は、それぞれ外気ユニット、内気ユニット内の下部に設けた隔壁３６に空けられた流通孔に空気が漏れないように取り付けられる。送風機６１を、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。隔壁は、外気ユニットおよび内気ユニットの筐体の下部にある通流孔よりも上に位置し、一対の液―ガス熱交換器よりも下に位置する。もしくは、送風機６１をそれぞれの筐体の縦方向断面積とほぼ同じ面積を有するものとして構成すれば、外気ユニットおよび内気ユニットは隔壁が不要となる。
【００４７】
外気ユニットの送風機６１は、外気が外気ユニット内部を上向きに流れるように動作する。内気ユニットの送風機６１は、内気が内気ユニット内部を下向きに流れるように動作する。送風機にこのような両方向に通流するタイプを用いると、外気ユニットの筐体と内気ユニットの筐体とをまったく同じ構造のものとでき、製造コストを軽減できるので好ましい。
【００４８】
外気ユニットと内気ユニットは、ユニット筐体の仕切り壁への取付面積をほぼ同じ大きさの形状にすることが好ましい。このような構造を採用すると、熱交換装置の設置をコンパクトに実現できる。たとえば、図７や図８の従来システムと比較して、ダクト部分を減らすことができ、ダクト抵抗による圧力損失を低減することが可能になる。
【００４９】
前記外気ユニット及び内気ユニットの筐体の骨格を壁に向かって左右同形に形成し、前記壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット２及び内気ユニット３をボルト・ナットで固定する構造が好ましい。このような構造を採用すると、上記仕切り壁に複数の貫通孔を空けて、内気ユニット、外気ユニットを室内外から位置合わせをして、ボルト・ナット等で固定することにより、設置工事が楽にでき、面倒な配管作業等の手間が省ける。また、内気ユニット、外気ユニットの筐体を共通化することで、ほぼ同一構造の骨格の筐体を用いることができ、内気・外気間の熱交換装置を製造する製造コストを軽減できる。あるいは、液-ガス熱交換器本体も共通化することで、さらに製造コストを低減されるメリットがある。
【００５０】
図５においては、作図上外気ユニットおよび内気ユニットは宙に浮いた形で描画されているが、実際は、図２に示す外気ユニット２及び内気ユニット３の底面３７は、図５のサーバ収納室の室内底面１５と同じ平面上に位置することが望ましい。このような構造を採用すると、室内、及び室外の床面を共通化できるので、設置工事が楽になる効果がある。さらに、外気ユニット及び内気ユニットは、上記共通の底面上に据え置き型で設置されるので、前記仕切り壁２０の両方から位置合わせをする場合、両ユニットのボルト・ナットの固定位置（高さ等）が容易に設定できるメリットがある。
【００５１】
外気ユニットと内気ユニットは、液―ガス熱交換器を、各ユニットの上部にある通流孔付近に設置する。外気ユニットと内気ユニットは、送風機６１を、各ユニットの下部にある通流孔より上に設置する。よって、外気ユニットおよび内気ユニットの中央部あたり、たとえば中央部の下部に、メンテナンス用に作業員が作業する空間を確保することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上記のように、本発明の熱交換装置は、内気・外気間の熱交換装置をほぼ同一構造の骨格の筐体を用いることにより、製造コストを軽減できる。また、該熱交換装置の設置をコンパクトにし、壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット及び内気ユニットをボルト・ナットで固定したため、施工費を少なくして、かつ、設置工事を容易にすることができるので、産業上の利用性が高い。
【符号の説明】
【００５３】
１ 液-ガス熱交換器
４ 循環ポンプ
６ 送風機
７ 冷凍機
９ エアハンドリングユニット
１１ 発熱体（サーバラック）
２１ 熱交換器
２２ 送風機
２４ 送風機
２５ 冷凍機
２６ エアハンドリングユニット
２８ 発熱体（サーバラック）
３１ 熱交換器
３５ 循環ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、サーバ室等の空調システムに使用する外気と内気との熱交換を行う熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、データセンターや企業のサーバ室等には数多くのサーバが設置されている。このようなサーバ室はサーバの排気温度で室温が上昇し、高温の熱によって該サーバが暴走、あるいは、故障したりすることがある。このため、サーバ室には部屋全体の温度を一定に維持しておく空調システムが採用されている。
【０００３】
この従来の空調システムでは、サーバ室の室温の安定を図るために、空調装置からサーバ室内に供給された空調空気がサーバラック内のサーバに接触しながら流れて該サーバを冷却する。そして、従来の空調システムは、逆にサーバの熱で温められた空気は該サーバ室から上記空調装置内に戻され、該空調装置で冷却され、サーバ室内に再び供給される循環方式が取られている。
【０００４】
図７は、上記従来の空調システムの説明図を示す。
外気２９は、送風機２４から吸入され、熱交換器２１を通って室外に排出される。一方、内気３０はエアハンドリングユニット２６を通って室内を循環する。この時、発熱体（サーバラック）２８で熱せられた内気３０は送風機２２で熱交換器２１に吸入され、外気と熱交換されて冷却され、該冷却された内気がエアハンドリングユニット２６によってさらに冷却され、床下から室内に環流され、発熱体の冷却、すなわち、室内の冷却が行われる。なお、この熱交換器２１によれば、外気を内気と遮断して熱交換を行うので、外気に含まれる外気湿度や塵埃、腐食性ガスを取り入れないため、サーバ等の電子機器の信頼性が維持される。
【０００５】
また、冬期等、外気温がサーバ室からのリターン空気の温度より低いときに外気と熱交換を行って外気湿度に影響を受けることなくリターン空気の冷却を行い、また、サーバ室で発生する熱を有効利用することを可能にする空調システムが提案されている（特許文献１参照）。該システムは、簡単な構造で、かつ、省エネルギー効果の高い空調システムを提供するために、多数のサーバが設置されたサーバ収納空間内の空調と該サーバ収納空間とは異なる一般室内の空調を同時に行うサーバ室等の空調システムに関する。該システムは、顕熱の交換を行う顕熱交換器と、前記顕熱交換器よりも下流側にサーバ室用空調機を有し、前記サーバ収納空間内の空気を前記顕熱交換器を介して取り込む。また、前記サーバ室用空調機を通して該サーバ収納空間内に送風するサーバ室用空調ラインと、一般室用空調機を有している。
【０００６】
そして、該システムは、前記一般室内の空気を前記一般室用空調機を通して取り込み、かつ、該一般室内に送風する一般室用空調ラインと前記顕熱交換器を介して外気を取り込む。また、前記一般室用空調機に供給する外気供給ラインと、前記サーバ収納空間内から前記顕熱交換器側に戻るリターン空気を該顕熱交換器を通さずにバイパスさせて前記サーバ室用空調機に戻すことが可能なサーバ室用空調ライン切り換え手段を有している。さらに、前記取り込み外気を上記顕熱交換器を通さずにバイパスさせて前記一般室用空調機に供給することが可能な外気供給ライン切り換え手段を備えている。そして、前記外気温が前記サーバ収納空間内からのリターン空気の温度より高いときに、前記空調ライン切り換え手段と前記外気供給ライン切り換え手段をバイパスモード側に切り換えるようにしたものである。
【０００７】
図８に、上記従来例の概要を示す。サーバ室用空調ラインは顕熱交換器１０５よりも下流側に前記サーバ室用空調機１０３を有している。該サーバ室用空調機１０３は、該サーバ室用空調機１０３の吹出口１０３ａに前記吹き出しダクト１１７の給気口が接続されており、該サーバ室用空調機１０３内で調整された空調空気を該吹き出しダクト１１７の吹出口１１７ａから床下空間１０９内に吹き出すようにしてある。一方、該サーバ室用空調機３の吸込口１０３ｂ側は、還流ダクト１１９を介して前記顕熱交換器１０５の吹出口１０５ｂに接続されている。なお、還流ダクト１１９とリターンダクト１１８との間には、サーバ室１０２内からリターンダクト１１８内に戻された空気(以下、「リターン空気」という)を、前記顕熱交換器１０５をバイパスしてサーバ室用空調機１０３に直接送るのを可能にするバイパスダクト１２０が設けられている。
【０００８】
また、前記リターンダクト１１８の途中には、サーバ室１０２内からのリターン空気が前記顕熱交換器１０５に送られる空気量を調整可能なモータダンパ１２１と該リターン空気の温度を検出する温度センサ１２７が設けられている。前記バイパスダクト１２０の途中には、前記顕熱交換器１０５を通らないでリターンダクト１１８から該バイパスダクト１２０を通って前記サーバ室用空調機１０３内に直接戻されるリターン空気の流量を調整可能なモータダンパ１２２が設けられている。なお、サーバ室用空調機１０３における吸込口１０３ｂの直前には、該サーバ室用空調機１０３内に送られるリターン空気の温度を検出する温度センサ１３７が設けられている。
【０００９】
前記一般室用空調機１０４の給気口１０４ａには、一般室用空調ライン１２３におけるリターンダクト１２４の排気口が接続され、吹出口１０４ｂには同じく一般室空調ライン１２３における吹き出しダクトの吸気口が接続されている。また、一般室用空調機１０４の給気口１０４ｃには、外気供給ライン１２６を構成している第１外気導入ダクト１２６ａ及び第２外気導入ダクト１２６ｂが接続されている。前記外気供給ライン１２６の吸込口側には外気温を検出する温度センサ１２８が設けられ、吹出口側には一般室用空調機１０４内に送られる外気温度を検出する温度センサ１３８が設けられている。前記第１外気導入ダクト１２６ａは顕熱交換器１０５内を通って前記一般室用空調機１０４の給気口１０４ａに通じ、前記第２外気導入ダクト１２６ｂは顕熱交換器１０５内を通らず、前記一般室用空調機１０４の給気口１０４ａに直接通じている。前記第１外気導入ダクト１２６ａの途中には、前記顕熱交換器１０５内に送られる外気量を調整可能なモータダンパ１３９が設けられている。前記第２外気導入ダクト１２６ｂの途中には、前記顕熱交換器１０５を通らずに、前記一般室用空調機１０４に直接送られる外気量を調整可能なモータダンパ１４０が設けられている。
【００１０】
なお、図中、符号１４１は一般室用空調ライン１２３のリターンダクト１２４内を通るリターン空気の温度を検出する温度センサである。また、符号１３５は前記パイパスダクト１２０、及びモータダンパ１２１並びにモータダンパ１２２により構成され、サーバ収納空間１０６内から前記顕熱交換器１０５側に戻るリターン空気を該顕熱交換器１０５を通さずにバイパスさせて前記サーバ室用空調機に戻すことが可能なサーバ室用空調ライン切り換え手段である。符号１３６は前記第１外気導入ダクト１２６ａ、前記第２外気導入ダクト１２６ｂ及びモータダンパ１３９並びにモータダンパ１４０により構成され、取り込み外気を顕熱交換器１０５を通さずにバイパスさせて前記一般室用空調機１０４に供給すことが可能な外気供給ライン切り換え手段である。
【００１１】
而して、前記サーバ室１０２は、サーバ室用空調機１０３が駆動されると、該サーバ室用空調機１０３からの空調空気が吹き出しダクト１１７を介して床下空間１０９内に吹き込まれる。該床下空間１０９に吹き込まれた空調空気は、床板の下面に沿って流れ、更に排出口１１４,１１４…からサーバ収納空間１０６内に吹き出されることになる。該排出口１１４,１１４…からサーバ収納空間１０６内に吹き出された空調空気は、ラック１１３,１１３…に達すると、該ラック１１３,１１３…に備えられた図示せぬ換気ファンによって該ラック１１３,１１３…内に吸い込まれ、該ラック１１３,１１３…内におけるサーバの冷却に供される。また、該サーバを冷却しながら昇温した空気はラック１１３,１１３…より排出され、上昇して天板１１１の排気口１１５,１１５…を通って天井空間１１２内を流れて吸込口１１８ａに集められ、該吸込口１１８ａよりリターンダクト１１８内に吸い込まれてリターン空気として排出され、サーバ室用空調機１０３に戻されることになる。サーバ室用空調機１０３に戻されたリターン空気は、該サーバ室用空調機１０３内で再び調整され、サーバ室１０２の床下空間１０９内に向かって吹き出される。これにより、循環形式でサーバ室１０２内を空調することができる。
【００１２】
一方、図示しない一般室は、一般室用空調機１０４が駆動されると、該一般室用空調機１０４からの空調空気が吹き出しダクト１２４を通って一般室内に吹き込まれる。また、リターンダクト１２３を通って一般室内の空気が一般室用空調機１０４に戻され、空調された後、再び吹き出しダクト１２４を通って一般室内に戻される。この循環により、一般室内は空調される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４９４９号公報
【特許文献２】特許第３３５４８８２号公報
【特許文献３】特許第３３５２４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと、室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを、空内外の仕切り壁を中心にして左右対称に配置して一体化した熱交換装置の構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、この発明の内気・外気間の熱交換装置は、内部流体が液体で外部流体がガスである一対の液-ガス熱交換器を室内外を仕切る仕切り壁を介して配置し、一方の液-ガス熱交換器の外部流体に室外の外気を通流させ、他方の液-ガス熱交換器の外部流体に室内の内気を通流させ、両方の液-ガス熱交換器間を接続する配管を介して前記内部流体を循環させて外気と内気の熱交換を行う熱交換装置において、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを前記仕切り壁を中心にして左右対称に設置し、両者を一体化して配置したことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットの筐体の骨格を前記仕切り壁に向かって左右同形に形成し、前記仕切り壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット及び内気ユニットの骨格構造をボルト・ナットで固定して両者を一体化したことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明は、前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に設置され、前記外気ユニット及び内気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする。
【００１８】
また、この発明は、前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に据え置き型に設置され、前記外気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に第１の隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気を液-ガス熱交換器に通流させるための第１の送風機を有すると共に、前記内気ユニットは該内気ユニットの液-ガス熱交換器より上部に第２の隔壁を有し該第２の隔壁に設けられた流通孔に内気を下方に設けられた液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする。
【００１９】
また、この発明は、前記一対の液-ガス熱交換器が、前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該筐体下部にはメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットは、外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を下部に有することを特徴とする。
また、この発明は、前記一対の液-ガス熱交換器が前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該一対の液-ガス熱交換器と前記送風機との間にメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットが有する送風機は両方向に通流可能かつ前記仕切り壁に向かって左右同形に配置し、前記外気ユニットは外気が下部から上部へ向かう方向に送風機で通流し、前記内気ユニットは内気が上部から下部へ向かう方向に送風機で通流することを特徴とする。
【００２２】
また、この発明は、前記外気ユニット及び内気ユニットは下部に隔壁を有し、該隔壁に設けられた流通孔から外気及び内気を通流させる位置に送風機を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の熱交換装置によれば、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと、室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを、室内外の仕切り壁を中心にして左右対称に配置して一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１に、本発明の熱交換装置を含む空調システムの全体構造図を示す。
【図２】図２は、本発明の熱交換装置の拡大図を示す。
【図３】図３は、本発明の熱交換装置の他の実施例を示す。
【図４】図４は、本発明の熱交換装置のさらに他の実施例を示す。
【図５】図５は、本発明の熱交換装置のさらに他の実施例を示す。
【図６】図６は、外気ユニット、内気ユニットの外観図を示す。
【図７】図７は、従来の空調システムの説明図を示す。
【図８】図８は、他の従来の空調システムの説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明の熱交換装置を含む空調システムの全体構造図を示す。図２には、本発明の熱交換装置の拡大図を示す。
【００２６】
図２において、外気ユニット２および内気ユニット３は、それぞれその筐体の上部および下部に通流孔を有する。液―ガス熱交換器３１は、外気ユニット２の上部にある通流孔付近に設置される。液―ガス熱交換器３２は、内気ユニット３の上部にある通流孔付近に設置される。液―ガス熱交換器３１および液―ガス熱交換器３２とも、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置されることが好ましい。液―ガス熱交換器を、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。
【００２７】
液―ガス熱交換器３１と液―ガス熱交換器３２は、配管２１，２２で結合されている。一対の液―ガス熱交換器３１，３２間は、循環ポンプ４により配管内を液体２３が通流し、該通流により液―ガス熱交換を行う。
【００２８】
図１,２において、外気ユニット２と内気ユニット３は、仕切り壁２０を介して相対して設置される。該仕切り壁２０は、この実施例においては、室内外の壁となっている。
図２において、１方向へ送風する送風機６は、それぞれ外気ユニット２、内気ユニット３内の下部に設けた隔壁３６に空けられた流通孔３８，３９に空気が漏れないように取り付けられる。送風機６を、筐体から空気が漏れないように流通孔３８，３９に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。
【００２９】
隔壁３６は、外気ユニット２および内気ユニット３の筐体の下部にある通流孔よりも上に位置し、液―ガス熱交換器３１と液―ガス熱交換器３２よりも下に位置する。図２において、外気は、図中において風の流れ３３で示すように、外気ユニット２の下部にある通流孔から吸い込まれ、隔壁３９の下から上方へ送風され、液―ガス熱交換器３１から筐体外部へ排出される。内気は、図中において風の流れ３４で示すように、内気ユニット３の下部にある通流孔から吸い込まれ、隔壁３９の下から上方へ送風され、液―ガス熱交換器３２から外部へ排出される。３７は、外気ユニット２および内気ユニット３の底面である。
【００３０】
図７の従来例と同様に、図１において、外気１２は、外気ユニット２側にある１方向へ送風する送風機６で吸入され、外気ユニット２側の液―ガス熱交換器１を通って室外１４に排出される。一方、内気１３は二重天井として構成される天井裏から内気ユニット３へ導かれ、内気ユニット３から排出された内気１３はエアハンドリングユニット９を通り、二重床として構成される床下を通って室内を循環する。この時、発熱体（サーバラック）１１で熱せられた内気１３は、内気ユニット３側の下部に位置する１方向へ送風する送風機６で吸入され、内気ユニット３側の液―ガス熱交換器１を通る。この内気１３は、外気ユニット２と内気ユニット３から構成される一対の液―ガス熱交換器１で外気と熱交換されて冷却され、該冷却された内気がエアハンドリングユニット９によってさらに冷却される。
【００３１】
図１において、エアハンドリングユニット９は、配管２４，２５を介して冷凍機７に結合される。該配管２４には膨張弁８が設けられており、該膨張弁８を用いて配管内を通流する冷媒の作用により室内の空気（内気）が冷却されている。
【００３２】
そして、内気１３は、床下から室内に環流され、発熱体の冷却、すなわち、室内の冷却が行われる。なお、この一対の液―ガス熱交換器１によれば、外気を内気と遮断して熱交換を行うので、外気に含まれる外気湿度や塵埃、腐食性ガスを取り入れないため、サーバ等の電子機器の信頼性が維持される。
【００３３】
本発明の特徴とするところは、室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと、室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを、室内外の仕切り壁を中心にして左右対称に配置して一体化した点にある。外気ユニットと内気ユニットは、ユニット筐体の仕切り壁への取付面積をほぼ同じ大きさの形状にすることが好ましい。
【００３４】
このような構造を採用すると、熱交換装置の設置をコンパクトに実現できる。たとえば、図７や図８の従来システムと比較して、ダクト部分を減らすことができる。この結果、ダクト抵抗による圧力損失を低減することが可能になる。この場合、前記外気ユニット２及び内気ユニット３の筐体の骨格を壁に向かって左右同形に形成し、前記壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット２及び内気ユニット３をボルト・ナットで固定する構造が好ましい。
【００３５】
また、このような構造を採用すると、上記仕切り壁に複数の貫通孔を空けて、内気ユニット、外気ユニットを室内外から位置合わせをして、ボルト・ナット等で固定することにより、設置工事が楽にでき、面倒な配管作業等の手間が省ける。また、内気ユニット、外気ユニットの筐体を共通化することで、ほぼ同一構造の骨格の筐体を用いることができ、内気・外気間の熱交換装置を製造する製造コストを軽減できる。あるいは、液-ガス熱交換器本体も共通化することで、さらに製造コストを低減されるメリットがある。
【００３６】
前記室内１７は内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、外気ユニット２及び内気ユニット３が上記サーバ収納室の底面上及びその外部延長面上に設置される。なお、図１においては、作図上外気ユニット２及び内気ユニット３は宙に浮いた形で描画されているが、実際は、図２に示す外気ユニット２及び内気ユニット３の底面３７は、図１のサーバ収納室の室内底面１５と同じ平面上に位置することが望ましい。また、外気ユニット２及び内気ユニット３の隔壁３６（図２）は、図１の室内床面１６と同じ平面上に位置することが好ましい。なお、この場合、該外気ユニット２及び内気ユニット３の隔壁３６に、外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機が設けられている構造が設計および施工において便利である。
【００３７】
このような構造を採用すると、室内、及び室外の床面を共通化できるので、設置工事が楽になる効果がある。さらに、外気ユニット及び内気ユニットは、上記共通の底面上に据え置き型で設置されるので、前記仕切り壁２０の両方から位置合わせをする場合、両ユニットのボルト・ナットの固定位置（高さ等）が容易に設定できるメリットがある。また、サーバ収納室床下への環流空気の送風構造が簡便になる。
【００３８】
このとき、液―ガス熱交換器１を各ユニットの上部に収納し、送風機６を各ユニットの下部に収納しているので、外気ユニットおよび内気ユニットの中央部あたり、たとえば中央部の下部に、メンテナンス用に作業員が作業する空間を確保することが可能になる。
【００３９】
図３は、図１の他の実施例である。図３において、外気ユニットの送風機５１は、隔壁３６を介して下から上へ風を送る向きに取り付けられている。一方、送風機５３は、内気ユニット５２内の隔壁３６の下からユニット５２の外方に風を送る向きに取り付けられている。内気ユニット５２内の隔壁３６はなくてもよい。送風機５３は、内気ユニット５２から内気を排出する流通孔に空気が漏れないように取り付けられる。図３が図１と異なる点は、内気ユニット５２の下部から内気を排出する方向に、１方向へ送風する送風機５３を設けることで、内気ユニット５２内の空気の流路が上向きから下向きになっていることである。この時、発熱体（サーバラック）１１で熱せられた内気は、内気ユニット５２の下部に位置する１方向へ送風する送風機５３が排出することで、内気ユニット５２の液―ガス熱交換器１を通る。このようにすると、内気ユニット５２内での空気の通流が、発熱体で暖められた暖かい空気が上方にあり、液―ガス熱交換器で冷却された空気が下方に流れるので、自然対流に逆らうことなく通流が自然現象に沿ったものになる。
【００４０】
図４も同様に、図１の他の実施例である。図４において、外気ユニットの送風機５５は、外気ユニットの下部にある隔壁３６を介して、下から上へ風を送る向きに取り付けられている。一方、内気ユニットの送風機５４は、隔壁５８の上から内気ユニット５６の下方に風を送る向きに取り付けられている。図１と異なる点は、隔壁５８は内気ユニットの液−ガス熱交換器の上部に設け、内気ユニット５２の上部から内気を吸気する方向に、１方向へ送風する送風機５４を設けることで、内気ユニット５６内の空気の流路が上向きから下向きになっていることである。この時、発熱体（サーバラック）１１で熱せられた内気は、内気ユニット５６の上部に位置する１方向へ送風する送風機５４で吸入され、内気ユニット５６の液―ガス熱交換器１を通る。内気ユニット５２の上部から吸気した内気を、内気ユニット５６の液―ガス熱交換器１へ送るため、内気ユニット５６は内気ユニットの液-ガス熱交換器より上部に流通孔を有する隔壁３８を有する。内気は、送風機５４の働きで隔壁３８に設けられた流通孔を下向きに通流し、液―ガス熱交換器１を通って内気ユニットの外部へ排出される。このようにすると、内気ユニット５６内での空気の通流が発熱体で暖められた暖かい空気が上方にあり、液―ガス熱交換器で冷却された空気が下方に流れるので、自然対流に逆らうことなく通流が自然現象に沿ったものになる。
【００４１】
図５も、図１の他の実施例である。図１と異なる点は、送風機６１として両方向に通流の方法を変えられるものを用いて、外気ユニットの送風機６１は上向きに流路を形成し、内気ユニットの送風機は下向きに流路を形成する点である。
【００４２】
送風機にこのような両方向に通流するタイプを用いると、必要に応じて風向を下向きから上向きにした図１と同様な使い方ができる利点がある。送風機６１として両方向に通流できるものを用いれば、外気ユニットの筐体と内気ユニットの筐体とをまったく同じ構造のものとでき、製造コストを軽減できるので好ましい。
【００４３】
図６は、図１、図３、図４及び図５に共通の外気ユニット及び内気ユニットの全体構造の外観図を示す。いずれの構成においても、液-ガス熱交換装置１をユニット筐体の上部に設け、点検口７１を下の方に設けるので、ユニット内に故障修理をするための十分な空間を確保できる。たとえば、機器のメンテナンスの時、メンテナンスする者が該点検口７１から首を突っ込めば、液-ガス熱交換器１や送風機６の故障修理をするための空間としてユニット内に十分なスペースを確保できるので便利である。
【００４４】
特に図５のように構成すると、本発明は顕著な効果を発揮する。
外気ユニットおよび内気ユニットは、それぞれその筐体の上部および下部に通流孔を有する。液―ガス熱交換器は、外気ユニットおよび内気ユニットの上部にある通流孔付近に設置される。外気ユニットおよび内気ユニットにある一対の液―ガス熱交換器は、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置されることが好ましい。液―ガス熱交換器を、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。
【００４５】
一対の液―ガス熱交換器は、配管で接続されている。一対の液―ガス熱交換器間は、循環ポンプにより配管内を液体が通流し、該通流により液―ガス熱交換を行う。外気ユニットと内気ユニットは、仕切り壁２０を介して相対して設置される。該仕切り壁２０は、この実施例においては、室内外の壁となっている。
【００４６】
両方向へ送風可能な送風機６１は、それぞれ外気ユニット、内気ユニット内の下部に設けた隔壁３６に空けられた流通孔に空気が漏れないように取り付けられる。送風機６１を、筐体から空気が漏れないように通流孔に設置すると、暖気と冷気が混ざらないので、効率よく室内を冷やすことができる。隔壁は、外気ユニットおよび内気ユニットの筐体の下部にある通流孔よりも上に位置し、一対の液―ガス熱交換器よりも下に位置する。もしくは、送風機６１をそれぞれの筐体の縦方向断面積とほぼ同じ面積を有するものとして構成すれば、外気ユニットおよび内気ユニットは隔壁が不要となる。
【００４７】
外気ユニットの送風機６１は、外気が外気ユニット内部を上向きに流れるように動作する。内気ユニットの送風機６１は、内気が内気ユニット内部を下向きに流れるように動作する。送風機にこのような両方向に通流するタイプを用いると、外気ユニットの筐体と内気ユニットの筐体とをまったく同じ構造のものとでき、製造コストを軽減できるので好ましい。
【００４８】
外気ユニットと内気ユニットは、ユニット筐体の仕切り壁への取付面積をほぼ同じ大きさの形状にすることが好ましい。このような構造を採用すると、熱交換装置の設置をコンパクトに実現できる。たとえば、図７や図８の従来システムと比較して、ダクト部分を減らすことができ、ダクト抵抗による圧力損失を低減することが可能になる。
【００４９】
前記外気ユニット及び内気ユニットの筐体の骨格を壁に向かって左右同形に形成し、前記壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット２及び内気ユニット３をボルト・ナットで固定する構造が好ましい。このような構造を採用すると、上記仕切り壁に複数の貫通孔を空けて、内気ユニット、外気ユニットを室内外から位置合わせをして、ボルト・ナット等で固定することにより、設置工事が楽にでき、面倒な配管作業等の手間が省ける。また、内気ユニット、外気ユニットの筐体を共通化することで、ほぼ同一構造の骨格の筐体を用いることができ、内気・外気間の熱交換装置を製造する製造コストを軽減できる。あるいは、液-ガス熱交換器本体も共通化することで、さらに製造コストを低減されるメリットがある。
【００５０】
図５においては、作図上外気ユニットおよび内気ユニットは宙に浮いた形で描画されているが、実際は、図２に示す外気ユニット２及び内気ユニット３の底面３７は、図５のサーバ収納室の室内底面１５と同じ平面上に位置することが望ましい。このような構造を採用すると、室内、及び室外の床面を共通化できるので、設置工事が楽になる効果がある。さらに、外気ユニット及び内気ユニットは、上記共通の底面上に据え置き型で設置されるので、前記仕切り壁２０の両方から位置合わせをする場合、両ユニットのボルト・ナットの固定位置（高さ等）が容易に設定できるメリットがある。
【００５１】
外気ユニットと内気ユニットは、液―ガス熱交換器を、各ユニットの上部にある通流孔付近に設置する。外気ユニットと内気ユニットは、送風機６１を、各ユニットの下部にある通流孔より上に設置する。よって、外気ユニットおよび内気ユニットの中央部あたり、たとえば中央部の下部に、メンテナンス用に作業員が作業する空間を確保することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上記のように、本発明の熱交換装置は、内気・外気間の熱交換装置をほぼ同一構造の骨格の筐体を用いることにより、製造コストを軽減できる。また、該熱交換装置の設置をコンパクトにし、壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット及び内気ユニットをボルト・ナットで固定したため、施工費を少なくして、かつ、設置工事を容易にすることができるので、産業上の利用性が高い。
【符号の説明】
【００５３】
１ 液-ガス熱交換器
４ 循環ポンプ
６ 送風機
７ 冷凍機
９ エアハンドリングユニット
１１ 発熱体（サーバラック）
２１ 熱交換器
２２ 送風機
２４ 送風機
２５ 冷凍機
２６ エアハンドリングユニット
２８ 発熱体（サーバラック）
３１ 熱交換器
３５ 循環ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部流体が液体で外部流体がガスである一対の液-ガス熱交換器を室内外を仕切る仕切り壁を介して配置し、一方の液-ガス熱交換器の外部流体に室外の外気を通流させ、他方の液-ガス熱交換器の外部流体に室内の内気を通流させ、両方の液-ガス熱交換器間を接続する配管を介して前記内部流体を循環させて外気と内気の熱交換を行う熱交換装置において、
室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを前記仕切り壁を中心にして左右対称に設置し、両者を一体化して配置したことを特徴とする内気・外気間の熱交換装置。
【請求項２】
前記外気ユニット及び内気ユニットの筐体の骨格を前記仕切り壁に向かって左右同形に形成し、前記仕切り壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット及び内気ユニットの骨格構造をボルト・ナットで固定して両者を一体化したことを特徴とする請求項１記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項３】
前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に設置され、前記外気ユニット及び内気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする請求項１または２記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項４】
前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に据え置き型に設置され、前記外気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に第１の隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気を液-ガス熱交換器に通流させるための第１の送風機を有すると共に、前記内気ユニットは該内気ユニットの液-ガス熱交換器より上部に第２の隔壁を有し該第２の隔壁に設けられた流通孔に内気を下方に設けられた液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする請求項１または２記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項５】
前記一対の液-ガス熱交換器が、前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該筐体下部にはメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする請求項１〜４の内、いずれか１項記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記外気ユニット及び内気ユニットは、外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を下部に有することを特徴とする請求項１または２記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項７】
前記一対の液-ガス熱交換器が前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該一対の液-ガス熱交換器と前記送風機との間にメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする請求項６記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項８】
前記外気ユニット及び内気ユニットが有する送風機は両方向に通流可能かつ前記仕切り壁に向かって左右同形に配置し、前記外気ユニットは外気が下部から上部へ向かう方向に送風機で通流し、前記内気ユニットは内気が上部から下部へ向かう方向に送風機で通流することを特徴とする請求項７記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項９】
前記外気ユニット及び内気ユニットは下部に隔壁を有し、該隔壁に設けられた流通孔から外気及び内気を通流させる位置に送風機を配置することを特徴とする請求項８記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項１】
内部流体が液体で外部流体がガスである一対の液-ガス熱交換器を室内外を仕切る仕切り壁を介して配置し、一方の液-ガス熱交換器の外部流体に室外の外気を通流させ、他方の液-ガス熱交換器の外部流体に室内の内気を通流させ、両方の液-ガス熱交換器間を接続する配管を介して前記内部流体を循環させて外気と内気の熱交換を行う熱交換装置において、
室外の外気を通流させる液-ガス熱交換器を有する外気ユニットと室内の内気を通流させる液-ガス熱交換器を有する内気ユニットとを前記仕切り壁を中心にして左右対称に設置し、両者を一体化して配置したことを特徴とする内気・外気間の熱交換装置。
【請求項２】
前記外気ユニット及び内気ユニットの筐体の骨格を前記仕切り壁に向かって左右同形に形成し、前記仕切り壁に穿かれた複数の貫通孔を介して該複数の貫通孔の位置で前記外気ユニット及び内気ユニットの骨格構造をボルト・ナットで固定して両者を一体化したことを特徴とする請求項１記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項３】
前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に設置され、前記外気ユニット及び内気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする請求項１または２記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項４】
前記室内が内気環流用の床下空間と天井空間を有するサーバ収納室であり、前記外気ユニット及び内気ユニットが上記サーバ収納室の底面上及びその室外外部延長面上に据え置き型に設置され、前記外気ユニットは上記室内の床面上及びその室外外部延長面上に第１の隔壁を有し該隔壁に設けられた流通孔に外気を液-ガス熱交換器に通流させるための第１の送風機を有すると共に、前記内気ユニットは該内気ユニットの液-ガス熱交換器より上部に第２の隔壁を有し該第２の隔壁に設けられた流通孔に内気を下方に設けられた液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を有することを特徴とする請求項１または２記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項５】
前記一対の液-ガス熱交換器が、前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該筐体下部にはメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする請求項１〜４の内、いずれか１項記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記外気ユニット及び内気ユニットは、外気及び内気をそれぞれ液-ガス熱交換器に通流させるための送風機を下部に有することを特徴とする請求項１または２記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項７】
前記一対の液-ガス熱交換器が前記外気ユニット及び内気ユニット筐体の上部に設けられ、該一対の液-ガス熱交換器と前記送風機との間にメンテナンス用の作業空間を設けたことを特徴とする請求項６記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項８】
前記外気ユニット及び内気ユニットが有する送風機は両方向に通流可能かつ前記仕切り壁に向かって左右同形に配置し、前記外気ユニットは外気が下部から上部へ向かう方向に送風機で通流し、前記内気ユニットは内気が上部から下部へ向かう方向に送風機で通流することを特徴とする請求項７記載の内気・外気間の熱交換装置。
【請求項９】
前記外気ユニット及び内気ユニットは下部に隔壁を有し、該隔壁に設けられた流通孔から外気及び内気を通流させる位置に送風機を配置することを特徴とする請求項８記載の内気・外気間の熱交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１７７３７（Ｐ２０１２−１１７７３７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７２４８（Ｐ２０１０−２６７２４８）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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