(57)【要約】【課題】  空気調整のための消費電力を低減し、かつ高い温度均一性を得る。【解決手段】      空気調整用筐体１００は、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、温度が所定範囲にあり略一方向に流れる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。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を有することを特徴とする空気調整用筐体。
【請求項２】
一方向に流れる流体の中に置かれたときに前記輪状体が回転する力を生じるように前記複数の羽状体が配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の空気調整用筐体。
【請求項３】
前記羽状体の翼面が、前記筒状体の外周から中心に向かう方向とは異なる向きとなるように配置されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調整用筐体。
【請求項４】
前記羽状体の翼面の流体に対する抵抗が表裏で異なる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載の空気調整用筐体。
【請求項５】
前記輪状体または前記羽状体に結合され前記輪状体が回転した場合に前記筒状体の外壁を擦過する擦過手段、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の空気調整用筐体。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載の空気調整用筐体と、前記空気調整用筐体および前記空気調整用筐体に設けられた羽状体の少なくとも一部を収容し略一方向に流れる熱媒流体と、を有することを特徴とする空気調整システム。
【請求項７】
前記熱媒流体が水である、ことを特徴とする請求項６に記載の空気調整システム。
【請求項８】
前記熱媒流体中の前記空気調整用筐体の下流側に設けられ前記熱媒流体の流れを制限する整流壁を有する、ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の空気調整システム。
【請求項９】
前記熱媒流体中で浮力を生じるフロートと、前記フロートと前記空気調整用筐体とを結合する結合手段と、を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８いずれか一項に記載の空気調整システム。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９いずれか一項に記載の空気調整システムと、前記空気調整用筐体に収容された情報処理装置と、を有することを特徴とする情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２６６８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明第２の実施の形態を示す上面図である。
【図３】本発明第２の実施の形態の一部を示す断面図である。
【図４】本発明第３の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明第３の実施の形態の適用例を示す上面図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】本発明第４の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明第４の実施の適用例を示す上面図である。
【図１０】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。
【図１１】本発明第５の実施の形態を示す上面図である。
【図１２】本発明第６の実施の形態の一例を示す側面図である。
【図１３】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。
【図１４】本発明第７の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】本発明第８の実施の形態を示す断面図である。
【図１６】本発明第９の実施の形態を示す断面図である。
【図１７】本発明第１０の実施の形態を示す上面図である。
【図１８】本発明第１１の実施の形態を示す断面図である。
【図１９】本発明第１２の実施の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【符号の説明】
【００１８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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