本発明は、空気調整用筐体および空気調整システムおよび情報処理システムに関する。

機械や電子機器を正常に動作させ、性能を引き出すためには環境温度を所定範囲に保つことが重要である。このため種々の空調機器や温度制御素子などが用いられている。これらの空気調整器等の多くは電力によって動作するが、その消費電力が膨大となることが問題になっている。例えば、現在のデータセンターにおいて、空調に消費される電力は、総消費電力の30%を占めると言われている。特に夏季においては、外気温が上昇し、建屋の外壁が外気によって暖められるためその影響はさらに顕著となる。

このような空気調整の消費電力を低減するための技術が種々検討されている。例えば特許文献1には、地中の温度が年間を通してほぼ一定であることを利用して、消費電力を低減する技術が開示されている。この技術では、地中に貯水タンクを設置し、その貯水タンクから循環される水により取り込む外気を冷却している。このことにより空気調整器の負荷を低減している。

また、特許文献2には、機械を内包する筐体を水中に投入して冷却する技術が開示されている。この技術では、筐体を水冷するだけでなく、筐体外壁にフィンを設けることによって熱交換効率を高めている。

特開2012−26680号公報

特開2009−273299号公報

しかしながら、特許文献1の技術では、水を循環させることおよび外気を取り込む送風手段を駆動させるための電力が必要であった。

また、特許文献2の技術では、筐体の温度均一性が低いという問題があった。例えば、河川などの水流に筐体が投入された場合、上流側では冷却の効率が良いが、下流側では冷却効率が低下し上流側よりも筐体の温度が高くなってしまっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減し温度均一性の高い空調用筐体および空調システムを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の空気調整用筐体では、天井部と底部とを有する筒状体と、前記天井部の外周方向に沿って回転可能に設けられた輪状体と、前記輪状体結合され前記筒状体の外方に位置する複数の羽状体と、を有している。

本発明の効果は、消費電力が低減できることである。また筐体の温度均一性が高いことである。

本発明第1の実施の形態を示す斜視図である。

本発明第2の実施の形態を示す上面図である。

本発明第2の実施の形態の一部を示す断面図である。

本発明第3の実施の形態の一例を示す斜視図である。

本発明第3の実施の形態の適用例を示す上面図である。

本発明第3の実施の形態の別の一例を示す斜視図である。

本発明第3の実施の形態の別の適用例を示す上面図である。

本発明第4の実施の形態を示す断面図である。

本発明第4の実施の適用例を示す上面図である。

本発明第4の実施の形態の別の適用例を示す上面図である。

本発明第5の実施の形態を示す上面図である。

本発明第6の実施の形態の一例を示す側面図である。

本発明第6の実施の形態の別の一例を示す側面図である。

本発明第7の実施の形態を示す断面図である。

本発明第8の実施の形態を示す断面図である。

本発明第9の実施の形態を示す断面図である。

本発明第10の実施の形態を示す上面図である。

本発明第11の実施の形態を示す断面図である。

本発明第12の実施の形態を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。 (第1の実施の形態) 図1は本発明第1の実施の形態の空気調整用筐体100を示すブロック図である。天井部1aと底部1bとを有する筒状体1と、天井部1aの外周方向に沿って回転可能に設けられた輪状体2と、輪状体2結合され筒状体1の外方に位置する複数の羽状体3とを有している。

空調用筐体100が、熱媒流体中に置かれると、輪状体2が筒状体1の外周に沿って回転し、同時に羽状体3が筒状体1の外側を旋回する。この時、羽状体3が筒状体1の外周方向に熱媒流体を移動させる。このため電力を用いることなく、筒状体1の外壁において高い温度均一性を得ることができる。 (第2の実施の形態) 図2は第2の実施の形態を示す上面図である。本実施の形態では羽状体3の翼面が、筒状体1の外周から中心に向かう方向とは異なる方向を向くように設置されている。図中のブロック矢印は空気調整用筐体100と熱交換を行う熱媒流体4の表しており、矢印の向きは流れの方向を表している。本実施の形態の空気調整用筐体100が、温度が所定範囲にあり略一方向に流れる熱媒流体4の中に置かれると、輪状体2および羽状体3が筒状体1の周囲を回転する。これは、流れの上流を正面に見た時に、羽状体3が熱媒流体4から受ける力が、輪状体2の左右で異なっているためである。図2においては、図面の左側で羽状体3が熱媒流体4から受ける力が大きく、右側では小さくなる。このため輪状体2および羽状体3は反時計回りに筒状体1の外側を旋回する。この旋回によって羽状体3が筒状体1外側の熱媒流体4を移動させる。このため、筒状体1と熱媒流体4との熱交換が促進され、空気調整用筐体100の外壁温度において、高い効率および均一性を得ることができる。しかもその効果を、電力を使わずに得ることができる。なお効果を高めるためには、筒状体1の外壁は熱伝導率の高い材料で形成することが望ましく、金属や高熱伝導性の樹脂などが好適である。

図3は輪状体2を筒状体1の外周に沿って回転させる機構の一例を示した断面図である。筒状体1の天井部1aの外周近くの上面に回転子5が設けられている。輪状体2は天井部1aの端部を囲むコの字型の断面を有しており、コの字の内側上面には、回転子5が嵌合するガイド2aが設けられている。輪状体2には筒状体1の側面部1cに沿って(図3の紙面下方に)延伸する羽状体3が取り付けられている。回転子5は、例えば鋼球をボールベアリングで支持したものを用いることができる。なお回転動作を行う機構はこれに限られるものではなく、支持した物体を低抵抗に移動させるための種々の周知技術を利用することができる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、電力を消費することなく空気調整用筐体の温度均一性および熱交換効率を向上することができる。 (第3の実施の形態) 図4は羽状体3の具体的な形状の一例を示す斜視図である。羽状体3の翼面部3aは平板が一方向に湾曲した形状となっている。図5は、このような形状の羽状体3を空気調整用筐体100に適用した構成を示す上面図である。このような構成とすると、一方向の流れがある熱媒流体4中では、羽状体3が熱媒流体4から受ける力が、筒状体1の左右で異なるため、輪状体2および羽状体3が自然に回転する。このため熱交換効率および、筒状体1外壁の温度均一性を向上することができる。なお図5では羽状体の翼面部3aが筒状体1の中心に向かう方向と一致しているが、第2の実施の形態のように異なる角度に取り付けても良い。

図6は羽状体3の具体的な形状の別の一例を示す斜視図である。羽状体3の翼面部3aがスプーン形状をしている。また図7は、このような形状の羽状体3を空気調整用筐体100に適用した構成を示す上面図である。このような形状の羽状体3を用いると、凸面が流れに正対した時の抵抗が小さく、凹面が流れに正対し時は抵抗が大きくなる。この作用により、輪状体2および羽状体3が回転し、熱交換効率および、筒状体1外壁の温度均一性を向上することができる。なお図7では羽状体の翼面部3aが筒状体1の中心に向かう方向と一致しているが、第2の実施の形態のように異なる角度に取り付けても良い。

上記2例について説明したが、翼面の形状は上記2例に限られるものではない。すなわち、翼面部3aの流体に対する抵抗が表裏で異なることが必要条件であり、この条件が満たされる範囲で、種々の形状を選択することができる。 (第4の実施の形態) 本実施の形態は、輪状体2が筒状体1に対して回転する機構に関する。図8は本実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の輪状体6は弾性を有する。この輪状体6に対し、羽状体3が、係止具7によって係止されている。筒状体1の天井部1aには輪状体6を嵌合するためのガイド1dが設けられている。図9はこの機構を用いた空気調整用筐体100の一例を示す上面図である。この例では天井部1aが楕円形をしている。輪状体6が弾性を有しているため、天井部1aが円形でなくとも輪状体6が回転することができる。また図10には天井部1aが角の滑らかな三角形状をしている。上記2例から明らかなように、本天井部1aの形状を自在に選べるため、断面が円形の筒状体1を設置するのが難しい場所にも、空気調整用筐体100を設置することが容易になる。 (第5の実施の形態) 図11は本発明第5の実施の形態を示す上面図である。本実施の形態では熱媒流体として水を用いている。空気調整用筐体100は、おおむね方向の揃った水流8の中に置かれている。水は空気より熱交換効率が良いため、熱媒流体空気の場合に大幅に熱交換効率および温度の均一性を向上することができる。なお、一方向の水流が安定して得られる環境としては、ダムや浄水場などからの放水路、工業用水の流路などがあげられる。また条件が整えば河川や海洋などにも設置することが可能である。 (第6の実施の形態) 本実施の形態は筒状体1の外壁の構造に関する。図12は外壁にフィン1dを形成した例を示す側面図である。フィンを設けることにより表面積が増大し、熱交換効率を向上することができる。図13はらせん状のフィン1eを形成した例を示す側面図である。フィンをらせん状にすることにより上下方向にも熱媒流体4の流れを生成し、上下方向における温度均一性も向上することが可能になる。なお表面積を増加させる手段はフィン形状に限られるものではなく、ドット状や島状の突起などを形成することも可能である。 (第7の実施の形態) 図14は本実施の形態を示す断面図である。空気調整用筐体100が水9の中に設置されている。底部1bは水底10に位置している。空気調整用筐体100の内部には、機器11が収納されている。機器11は種々の機械や電子機器等、温度を所定範囲に保つことが望ましいものである。また自身が熱を発するために冷却が必要な機器の場合に、本実施の形態は特に好適である。天井部1aには物や部品を出し入れするための開口部12を設け、水密構造のハッチ13で開閉ができるようにしても良い。また図示はしていないが、電力その他の用力を供給する手段を水密構造で付加することも可能である。本実施の形態によれば、電力を使わずに、温度を所定範囲に保つことが可能である。 (第8の実施の形態) 図15は第8の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の空気調整用筐体100は陸地14の近傍の水中に設置され、天井部1aと陸地14の間には橋15が設けられている。この橋15を用いて機器11のメンテナンス等を行うことができる。なお、水9による冷却だけでは温度を所定の範囲に保つことができない場合に、補助的に用いる空気調整器16を設けても良い。このような形態は、機器10の発熱量が多く、メンテナンスを比較的高頻度で必要とする場合に好適である。典型的な例としては、機器11としてサーバーを多数設置したデータセンターが挙げられる。 (第9の実施の形態) 図16は第9の実施の形態を示す断面図である。空気調整用筐体100の外側にフロート17が設けられ、アーム18によって、空気調整用筐体100に結合されている。本構成とすることにより、水位に変動があっても、空気調整用筐体100の水中に存在する部分を一定に保つことができる。 (第10の実施の形態) 図17は第10の実施の形態を示す上面図である。本実施の形態では熱媒流体4の中に設置された空気調整用筐体100の下流側に整流壁19が設けられている。整流壁19を設置することにより、空気調整用筐体100の下流側での熱媒流体の流速を早めることができる。このため熱交換効率をさらに向上することができる。 (第11の実施の形態) 図18は第11の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の空気調整用筐体100では、輪状体2または羽状体3に固定され、筒状体1の側面部1cに接するブラシ20が設けられている。水中に置かれた筒状体1の側面部1cには藻や貝類などが付着する可能性がある。しかし本実施の形態によれば、ブラシ20が羽状体3と一緒に回転して側面部1cを清掃するため、これらの付着を防止することができる。 (第12の実施の形態) 図19は第12の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態では筒状体1の外面に付着防止層21が形成されている。付着防止層21としてはシリコン系樹脂やフッ素樹脂などを用いたものなどが種々開発されている。付着防止層20によって、藻や貝類などの付着を防止することができる。なお付着防止層は例示した材料に限定されるものではない。

1 筒状体 2、6 輪状体 3 羽状体 4 熱媒流体 5 回転子 7 係止具 8 水流 9 水 10 水底 11 機器 12 開口部 13 ハッチ 14 陸地 15 橋 16 空気調整器 17 フロート 18 アーム 19 整流壁 20 ブラシ 21 付着防止層 100 空気調整用筐体