建屋内冷却機構
【課題】ポンプを使用することなく、また効率よく建屋内の様々な箇所に設置されるＯＡ機器を冷却することができる建屋内冷却機構を提供する。
【解決手段】建屋４２内において床４２上に載置されているＯＡ機器１７を収納するＯＡ機器室４１を冷却する建屋内冷却機構１０は、内部に作動液１４が封入され、ループ形状を有するヒートパイプ１１を備えている。ヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２外に配置される放熱部１３とを有している。またヒートパイプ１１は、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。そして、第１パイプ部１５の一部１５ａと第２パイプ部１６の一部１６ａは接触している。
【解決手段】建屋４２内において床４２上に載置されているＯＡ機器１７を収納するＯＡ機器室４１を冷却する建屋内冷却機構１０は、内部に作動液１４が封入され、ループ形状を有するヒートパイプ１１を備えている。ヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２外に配置される放熱部１３とを有している。またヒートパイプ１１は、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。そして、第１パイプ部１５の一部１５ａと第２パイプ部１６の一部１６ａは接触している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプを用いて建屋内を冷却する建屋内冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内に電算機などのＯＡ機器が配置される建屋においては、ＯＡ機器内部で発生される熱負荷大きいため、建屋外が冷涼である場合であっても、年間を通じて室内を冷却する必要がある。このため、この種の建屋においては、室内を冷却する装置、例えば空調機の運転に要するエネルギーコストが嵩むという問題がある。
【０００３】
従来の空調機の一例として、ポンプを含むヒートポンプと、このヒートポンプ内を循環する冷却液とからなる空調機を備えた空調システムが知られている。この空調システムを用いて室内の空気を冷却することにより、室内に配置されているＯＡ機器が冷却される。
【０００４】
しかしながら、上記空調システムにおいては、この空調システムにより熱伝導率の小さな空気を介してＯＡ機器が冷却されるため、冷却効率が悪い。また、建屋外が冷涼である場合であっても常にヒートポンプを駆動させる必要があるため、省エネルギーの点でも望ましくない。さらに、ポンプを用いて冷却液を循環させる必要があるため、さらに余分なエネルギーが消費され、かつ、ポンプが駆動されることに伴う騒音が発生する。
【０００５】
そこで、ポンプが不要であり、また建屋外が冷涼である場合は外気を利用して建屋内の冷却を行うことができる、ヒートパイプを用いた室内空調装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１９５２２３号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示されている室内空調装置はヒートパイプを有し、このヒートパイプは室内と床下空間との間の限られた領域内にのみ直線状に設けられている。このため、特許文献１に示されている室内空調装置によって、建屋内の様々な箇所に設置されるＯＡ機器を冷却することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ポンプを使用することなく、また高い冷却効率で、建屋内の様々な箇所に設置されるＯＡ機器を冷却することができる、ヒートパイプを有する建屋内冷却機構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】
【０００８】
本発明は、建屋内の冷却対象区域を冷却する建屋内冷却機構において、内部に作動液が封入され、ループ形状を有するヒートパイプを備え、ヒートパイプは、冷却対象区域内に配置される受熱部と、冷却対象区域外に配置される放熱部とを有し、作動液は、受熱部と放熱部との間を一方向に循環することを特徴とする建屋内冷却機構である。
【０００９】
本発明は、ヒートパイプの放熱部は、建屋外に配置されることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１０】
本発明は、ヒートパイプの一部を冷却する冷却装置と、冷却対象区域の温度をモニタする温度モニタ手段と、モニタされた冷却対象区域の温度に応じて冷却装置を制御する制御装置と、を更に備えることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１１】
本発明は、冷却対象はＯＡ機器であり、ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器と直接的にまたは間接的に接触していることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１２】
本発明は、ＯＡ機器は、筺体と、筺体に収納され、作動中に発熱する発熱部品と、その一端が発熱部品に接続され、その他端が筺体の内面の一部に接続され、発熱部品から生じる熱を筺体に移送する熱移送手段とを有し、ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器の筺体の外面の一部に接触していることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１３】
本発明は、冷却装置は、ヒートパイプの一部に接触する冷却水管と、冷却水管に冷却水を流通させる冷却水ポンプとを有することを特徴とする建屋内冷却機構である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、建屋内の冷却対象区域を冷却する建屋内冷却機構は、内部に作動液が封入され、ループ形状を有するヒートパイプを備え、ヒートパイプは、冷却対象区域内に配置される受熱部と、冷却対象区域外に配置される放熱部とを有している。このため、ポンプを使用することなく、冷却対象区域を冷却することが出来る。これによって、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１および図２は、本発明の第１の実施の形態における建屋内冷却機構を示す図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態において、ヒートパイプのうちヒートパイプの受熱部を拡大して示す図である。
【００１６】
まず、図１により建屋内冷却機構１０の全体構成について説明する。図１に示すように、建屋４２の床４３上に載置されているＯＡ機器１７（冷却対象）を収納するＯＡ機器室４１（冷却対象区域）を冷却するため、建屋内冷却機構１０が設置されている。この建屋内冷却機構１０は、内部に作動液１４が封入され、ループ形状を有するヒートパイプ１１を備えている。この場合、ヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２の外方４２ａに配置される放熱部１３と、循環パイプ１１ａとを有しており、また作動液１４は、受熱部１２と放熱部１３との間の循環パイプ１１ａ内を、図１において矢印で示されている方向に循環している。
【００１７】
また、ヒートポンプ１１の循環パイプ１１ａの一部１８を冷却するため、建屋４２内のダクトスペース４２ｂには冷却装置２０が設置されている。さらにＯＡ機器室４１内には、ＯＡ機器室４１内に設置されたＯＡ機器１７内部の温度、とりわけ後述する発熱部品２８の温度をモニタするための温度モニタ手段２５が設けられ、モニタされたＯＡ機器１７内部の温度に応じて制御装置２６により冷却装置２０が制御される。
【００１８】
このうち冷却装置２０は、建屋４２のダクトスペース４２ｂに設置されヒートパイプ１１の循環パイプ１１ａの一部１８に接触する冷却水管２２と、ダクトスペース４２ｂに設置され冷却水管２２に冷却水２３を流通させる冷却水ポンプ２１とを有している。また、冷却水管２２に接触する循環パイプ１１ａの一部１８は、冷却水管２２との接触面積がより大きくなるよう、複数の屈曲部を有している。同様に冷却水管２２のうち、ヒートパイプ１１の一部１８に接触する部分は、複数の屈曲部２２ａとなっている。
【００１９】
またＯＡ機器１７は、図２に示すように、筺体２７と、筺体２７に収納され、作動中に発熱する発熱部品２８と、その一端２９ａが発熱部品２８に接続され、その他端２９ｂが筺体２７の内面の一部２７ａに接続され、発熱部品２８から生じる熱を筺体２７に移送する熱移送手段２９とを有している。そしてヒートパイプ１１の受熱部１２は、ＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂに接触している。この場合、図２に示すように、発熱部品２８と熱移送手段２９の一端２９ａとの間には放熱シート３０ａが介在され、筺体２７の外面の一部２７ｂと熱移送手段２９の他端２９ｂとの間には放熱シート３０ｂが介在されている。また、ヒートパイプ１１の受熱部１２とＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂとの間には放熱シート３０ｃが介在されている。
【００２０】
なお発熱部品２８は、ＯＡ機器１７の作動中に発熱し高温に達する部品であり、例えばＣＰＵ、チップセット、ハードディスクなどである。また熱移送手段２９は、発熱部品２８から生じる熱を筺体２７に移送する手段であり、例えばＯＡ機器用ヒートパイプ、ヒートシンク、金属板などである。また放熱シート３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、高い熱伝導率を有するとともに柔軟性および粘着性を有するシートであり、例えばシリコン系粘着材中に熱伝導性フィラーが配合されたシートなどである。
【００２１】
次に図１および図２を参照して、ヒートパイプ１１について詳細に説明する。図１に示すように、ヒートパイプ１１の循環パイプ１１ａは、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。また図１および図２に示すように、第１パイプ部１５の一部１５ａは第２パイプ部１６の一部１６ａに接触されており、これによって第１パイプ部１５と第２パイプ部１６との間で熱が伝導される。本実施例においては、後述するように第１パイプ部１５の一部１５ａの温度は第２パイプ部１６の一部１６ａの温度よりも高く、このため第１パイプ部１５の一部１５ａから第２パイプ部１６の一部１６ａへ熱が伝導される。すなわち、第１パイプ部１５の一部１５ａが第２パイプ部１６の一部１６ａによって冷却される。
【００２２】
また図２に示すように、ヒートパイプ１１の受熱部１２はＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂに接続されており、このため、ＯＡ機器１７で発生する熱は直接にヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導される。これによってヒートパイプ１１の受熱部１２が加熱され、この結果、ヒートパイプに封入されている作動液１４が沸騰し蒸気泡１９が発生する。なお本実施例において、作動液１４として水が使用されており、またヒートパイプ１１内部は大気圧以下に減圧されている。このため作動液１４は４０度以下の温度でも沸騰することができる。
【００２３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
図１および図２に示すように、ヒートパイプ１１に封入されている作動液１４は、ヒートパイプ１１の受熱部１２と放熱部１３との間で、矢印で示される方向に循環している。ここで、ヒートパイプ１１の受熱部１２に到達したときの作動液１４の温度が約２０度、ＯＡ機器１７の発熱部品２８の温度が約７０度、ＯＡ機器１７の筺体２７のうち、外面の一部２７ｂの温度が約６５度であるとする。この場合、ヒートパイプ１１の受熱部１２がＯＡ機器の筺体２７の外面の一部２７ｂに接続されているため、ＯＡ機器１７からヒートパイプ１１の受熱部１２へ熱が伝導される。これによってヒートパイプ１１の受熱部１２内にある作動液１４が加熱され、この結果、作動液１４が沸騰し蒸気泡１９が発生する。
【００２５】
発生した蒸気泡１９は、蒸気泡１９に働く浮力により上昇する。この際、蒸気泡１９は周りの作動液１４を伴って上昇する。このため、作動液１４は図１および図２において矢印で示されている方向に循環することができる。このように本実施の形態において、ポンプを用いることなく、ヒートパイプ１１の作動液１４を自然対流により循環させることができるため、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減するとともに、ポンプが発生させる騒音による問題を解決することもできる。
一般にポンプは可動部を有するために、その性能を保持するための定期的なメンテナンスが必要とされる。本実施の形態においては、ポンプを使用する代わりに、可動部を有さないヒートパイプ１１を使用するため、建屋内冷却機構１０の信頼性・耐久性が向上し、これによって、建屋内冷却機構１０のメンテナンスに要する費用を削減することができる。
【００２６】
その後、第１パイプ部１５の一部１５ａまで上昇した蒸気泡１９は、第１パイプ部１５の一部１５ａに形成されている気体部１９ａに吸収される。その後、第１パイプ部１５の一部１５ａに形成されている気体部１９ａは、第２パイプ部１６の一部１６ａ内を流通する作動液１４により冷却される。これによって、気体部１９ａは凝縮され、温度が約４０度の作動液１４となる。なお第２パイプ部１６の一部１６ａ内を流通する作動液１４は、後述するように建屋４２外の外気および冷却装置２０により冷却された後の作動液１４であるため、その温度は例えば１２度となっている。
【００２７】
その後、温度約４０度の作動液１４は、第１パイプ部１５の一部１５ａを通った後、ヒートパイプ１１の放熱部１３に到達する。建屋４２外の外気の温度は作動液１４の温度よりも低く、例えば約２０度であり、このため、作動液１４がヒートパイプの放熱部１３を通る間、作動液１４は外気により冷却される。これによって、作動液１４の温度は約２２度から約２５度となる。なお図１に示すように、ヒートパイプの放熱部１３において、ヒートパイプ１１に多数の屈曲部１３ａが設けられている。これらの多数の屈曲部１３ａは、作動液１４がヒートパイプの放熱部１３を通るのに要する時間を長くし、これによって作動液１４を外気によってより低温まで冷却するために設けられている。
【００２８】
次にヒートパイプ１１の作動液１４は、冷却装置２０の冷却水管２２に接触しているヒートパイプ１１の循環ポンプ１１ａの一部１８に到達する。冷却水管２２には、冷却装置２０の冷却水ポンプ２１により冷却水２３が流通されている。この冷却水２３の温度は作動液１４の温度よりも低く、例えば１０度となっている。このため、作動液１４がヒートパイプ１１の循環ポンプ１１ａの一部１８を通る間、作動液１４は冷却装置２０の冷却水管２２により冷却され、これによって作動液１４の温度が約１２度となる。なお図１に示すように、冷却水管２２に接触する循環ポンプ１１ａの一部１８は、冷却水管２２との接触面積がより大きくなるよう、複数の屈曲部１８ａを有している。同様に冷却水管２２も、ヒートパイプ１１の一部１８に対応して、複数の屈曲部２２ａを有している。これによって、作動液１４をより低温まで冷却することができる。
【００２９】
その後、ヒートパイプ１１の作動液１４は、図１および図２に示すように、ヒートパイプの第２パイプ部１６を通って、第２パイプ部１６の一部１６ａに到達する。第２パイプ部１６の一部１６ａにおいて、上述のように、第２パイプ部１６の一部１６ａにある作動液１４は、第１パイプ部１５の一部１５ａに形成されている気体部１９ａから熱を受け取り、これによって、第２パイプ部１６の一部１６ａにある作動液１４が約２０度に加熱される。その後、第２パイプ部１６の一部１６ａを通った後の作動液１４は、上述のようにヒートパイプ１１の受熱部１２に到達してＯＡ機器１７を冷却する。
【００３０】
この間、冷却装置２０の冷却水２３の温度は、制御装置２６により調整される。例えば、ＯＡ機器１７の熱負荷が小さい場合は、冷却装置２０の冷却水２３の温度が上述の１０度よりも高い温度であったとしても、ＯＡ機器１７を適切に冷却することができる。この場合、制御装置２６により、冷却水の温度を上述の１０度よりも高い温度、例えば１３度にすることができる。このことにより、冷却装置２０の冷却水２３が生成されるのに使用されるエネルギーを削減し、これによって、建屋内冷却機構１０の消費エネルギーを削減することができる。なおこの場合、制御装置２６は、モニタ手段２５によりモニタされるＯＡ機器１７の発熱部品２８の温度が所定の温度、例えば７０度を超えないように、冷却装置２０の冷却水２３の温度を制御することができる。
【００３１】
さらに、建屋４２外の外気の温度が２０度よりも低い場合、例えば約１０度の場合、制御装置２６は、冷却装置２０を停止させ、ヒートパイプ１１の作動液１４を建屋４２外の外気のみにより冷却させてもよい。このことにより、冷却装置２０により消費されるエネルギーを削減することができ、建屋内冷却機構１０の消費エネルギーをさらに削減することができる。なおこの場合も、制御装置２６は、モニタ手段２５によりモニタされるＯＡ機器１７の発熱部品２８の温度が所定の温度、例えば７０度を超えた際に、冷却装置２０が再度運転するよう冷却装置２０を制御してもよい。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０は、内部に作動液１４が封入された、ループ形状を有する循環パイプ１１ａを含むヒートパイプ１１を備えている。このため、熱伝導率が小さい空気を介することなく、ヒートパイプ１１により直接にＯＡ機器１７を冷却することができる。このことにより、建屋内冷却機構１０の冷却効率を改善することができる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０のヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２の外方４２ａに配置される放熱部１３とを有している。またヒートパイプ１１は、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。このため、ポンプを用いることなく、ヒートパイプ１１の作動液１４を、受熱部１２と放熱部１３との間の循環パイプ１１ａ内において一方向に循環させることができる。このことにより、ＯＡ機器１７を冷却するうえで、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減することができ、かつポンプが発生させる騒音による問題を解決することもできる。また、ポンプを使用する代わりに、可動部を有さないヒートパイプ１１を使用することにより、建屋内冷却機構１０の信頼性・耐久性が向上させることができる。これによって、建屋内冷却機構１０のメンテナンスに要する費用を削減することができる。
【００３４】
さらに本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０は、ヒートパイプ１１を冷却する冷却装置２０と、ＯＡ機器室４１に設置されたＯＡ機器１７内部の温度をモニタする温度モニタ手段２５と、モニタされたＯＡ機器１７内部の温度に応じて冷却装置２０を制御する制御装置２６とを備えている。このため、ＯＡ機器１７の熱負荷に応じて、冷却装置２０を最適に制御することができる。このことにより、建屋内冷却機構１０により消費されるエネルギーを必要最小限の量にすることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態において、ヒートパイプ１１の受熱部１２とＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂとの間には放熱シート３０ｃが介在されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、放熱シート３０ｃの代わりに放熱グリースを介在させてもよく、若しくは、ヒートパイプ１１の受熱部１２をＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂに直接に接触させてもよい。または、ヒートパイプ１１の受熱部１２とＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂとの間に、熱伝導率の高い板を介在させてもよい。例えば、ＯＡ機器室４１内において、ヒートパイプ１１の受熱部１２をスチール製の壁面（図示せず）によって覆ってもよい。これによって、建屋内冷却機構１０の冷却効率を大きく損なうことなく、ＯＡ機器室４１内の見栄えをよくすることができる。
【００３６】
また、本実施の形態において、発熱部品２８から生じた熱が熱移送手段２９の他端２９ｂへ移送された後、移送された熱が放熱シート３０ｂ、ＯＡ機器の筺体２７、および放熱シート３０ｃを経てヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、移送された熱を、放熱シート３０ｂおよび放熱シート３０ｃを経てヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導させるようにしてもよい。この場合、例えばＯＡ機器の筺体２７のうち放熱シート３０ｂに対応する領域を開口させ（図示せず）、開口している領域に放熱シート３０ｂを嵌め込むことで、放熱シート３０ｂと放熱シート３０ｃとを接触させることができ、このことにより、移送された熱は放熱シート３０ｂおよび放熱シート３０ｃを経てヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導される。またこの場合、開口に嵌め込まれた放熱シート３０ｂと、受熱部１２側の放熱シート３０ｃとを一体に形成してもよい。
【００３７】
また、本実施の形態において、ヒートパイプ１１の受熱部１２が、ＯＡ機器室４１内に配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、ヒートパイプ１１の受熱部１２を、建屋４２内のうちＯＡ機器室４１外の場所に配置してもよい。この場合、ヒートパイプ１１の受熱部１２が、ＯＡ機器室４１の側壁または床と直接的にまたはヒートシンクや放熱シートなどの熱伝導部品を介して間接的に接触するように、ＯＡ機器室４１外の場所にヒートパイプ１１の受熱部１２を配置する（図示せず）。そして受熱部１２と直接的にまたは間接的に接触する側壁または床と、ＯＡ機器１７とを、熱伝導手段、例えばＯＡ機器室用ヒートパイプ（図示せず）により接続し、これによって、ＯＡ機器１７から生じる熱をＯＡ機器室用ヒートパイプを介してヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導させてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態において、冷却装置２０は、ヒートパイプ１１の一部１８と接触される冷却水管２２と、冷却水管２２に冷却水２３を流通させる冷却水ポンプ２１とを有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、冷却装置２０は、冷却水２３が貯められた貯水タンク（図示せず）を有していてもよい。この場合、ヒートパイプ１１を冷却装置２０の貯水タンクの中に通すことにより、ヒートパイプ１１の作動液１４が冷却される。
【００３９】
また、本実施の形態において、ヒートパイプ１１の作動液１４として水が使用されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、作動液１４として、気体状態と液体状態での密度の差が大きい液体、例えばアルコール、液体金属または磁性流体などを用いてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態において、ヒートパイプ１１内部は大気圧以下に減圧されており、このため作動液１４は４０度以下の温度でも沸騰することができる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、作動液１４が例えば６０度で沸騰するようにヒートパイプ１１内部を減圧してもよい。この場合、建屋４２外の外気の温度が高温、例えば４０度であったとしても、作動液１４が沸騰して発生した蒸気泡１９により形成された気体部１９ａを、外気により冷却して凝縮させることができる。これによって、建屋４２外の外気の温度が高温、例えば４０度であったとしても、冷却装置２０を用いることなくＯＡ機器を冷却することができる。
【００４１】
第２の実施の形態
以下、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、図３は、本発明の第２の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図である。
【００４２】
図３に示す第２の実施の形態は、冷却対象区域が居室５３からなり、ヒートパイプ１１の受熱部１２と居室５３との間に放射パネル５２が配置されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図３において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図３に示すように、居室５３の天井部５４上方に放射パネル５２が取付けられ、放射パネル５２に、建屋内冷却機構１０のうちヒートパイプ１１の受熱部１２が接触されている。また居室５３内に、居室５３内の温度をモニタするモニタ手段５１が設けられている。そして居室５３内において、作業者３４が机３１に向ってデスクトップ３３を操作している。
【００４４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
図３に示すように、ヒートパイプに封入されている作動液１４は、ヒートパイプ１１の受熱部１２と放熱部１３との間の循環パイプ１１ａ内で、矢印で示される方向に循環している。なお本実施例において、建屋４２の外方４２ａの外気温度は約２０度となっている。居室５２内でデスクトップ３３などの電子機器が使用されているため、居室５２内の温度は建屋４２の外方４２ａの外気温度よりも高く、例えば約２８度となっている。この場合、ヒートパイプ１１の受熱部１２に到達したときの作動液１４の温度は約１５度、第１パイプ部１５の一部１５ａを通った後の作動液１４の温度は約２５度、冷却装置２０の冷却水２３の温度は約１０度、冷却装置２０により冷却された直後の作動液１４の温度は約１２度となっている。
【００４６】
図１および図２に示す第１の実施の形態の場合と同様に、図３において、ヒートパイプ１１の受熱部１２を通る作動液１４により放射パネル５２が冷却される。このため、放射パネル５２からの放射冷却により、居室５２内が冷却される。このことにより、従来の空調機のように作業者３４に直接冷風を当てることなく、居室５２内を冷却することができる。
【００４７】
この際、放射パネル５２を介して居室５２から伝導される熱により、ヒートパイプ１１の受熱部１２を通る作動液１４が沸騰する。その後の作動液１４の作用は、図１および図２に示す第１の実施の形態の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、居室５３の天井部５４に放射パネル５２が取付けられ、放射パネル５２に、建屋内冷却機構１０のうちヒートパイプ１１の受熱部１２が接触されている。このため、放射パネル５２からの放射冷却により、居室５２内が冷却される。このことにより、従来の空調機のように作業者３４に直接冷風を当てることなく、居室５２内を冷却することができる。
【００４９】
また本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０のヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２の外方４２ａに配置される放熱部１３とを有している。またヒートパイプ１１は、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。このため、ポンプを用いることなく、ヒートパイプ１１の作動液１４を、受熱部１２と放熱部１３との間において一方向に循環させることができる。このことにより、居室５２内を冷却するうえで、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減することができ、かつポンプが発生させる騒音による問題を解決することができる。また、ポンプを使用する代わりに、可動部を有さないヒートパイプ１１を使用することにより、建屋内冷却機構１０の信頼性・耐久性が向上させることができる。これによって、建屋内冷却機構１０のメンテナンスに要する費用を削減することができる。
【００５０】
さらに本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０は、ヒートパイプ１１を冷却する冷却装置２０と、居室５２内の温度をモニタする温度モニタ手段５１と、モニタされた居室５２内の温度に応じて冷却装置２０を制御する制御装置２６とを備えている。このため、居室５２内の温度に応じて、冷却装置２０を最適に制御することができる。このことにより、建屋内冷却機構１０により消費されるエネルギーを必要最小限の量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態において、ヒートパイプのうちヒートパイプの受熱部を拡大して示す図。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 建屋内冷却機構
１１ ヒートパイプ
１１ａ 循環パイプ
１２ ヒートパイプの受熱部
１３ ヒートパイプの放熱部
１３ａ 放熱部の屈曲部
１４ 作動液
１５ ヒートパイプの第１パイプ部
１５ａ 第１パイプ部の一部
１６ ヒートパイプの第２パイプ部
１６ａ 第２パイプ部の一部
１７ ＯＡ機器
１８ 循環パイプの一部
１８ａ 循環パイプの一部の屈曲部
１９ 蒸気泡
１９ａ 気体部
２０ 冷却装置
２１ 冷却水ポンプ
２２ 冷却水管
２３ 冷却水
２５ 温度モニタ手段
２６ 制御装置
２７ ＯＡ機器の筺体
２７ａ 筺体の内面の一部
２７ｂ 筺体の外面の一部
２８ 発熱部品
２９ 熱移送手段
２９ａ 熱移送手段の一端
２９ｂ 熱移送手段の他端
３０ａ 放熱シート
３０ｂ 放熱シート
３０ｃ 放熱シート
３１ 机
３２ ＯＡ機器用モニタ
３３ デスクトップ
３４ 作業者
３５ 椅子
４１ ＯＡ機器室
４２ 建屋
４２ａ 建屋の外方
４２ｂ 建屋のダクトスペース
４３ 床
５１ 温度モニタ手段
５２ 放射パネル
５３ 居室
５４ 天井部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプを用いて建屋内を冷却する建屋内冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内に電算機などのＯＡ機器が配置される建屋においては、ＯＡ機器内部で発生される熱負荷大きいため、建屋外が冷涼である場合であっても、年間を通じて室内を冷却する必要がある。このため、この種の建屋においては、室内を冷却する装置、例えば空調機の運転に要するエネルギーコストが嵩むという問題がある。
【０００３】
従来の空調機の一例として、ポンプを含むヒートポンプと、このヒートポンプ内を循環する冷却液とからなる空調機を備えた空調システムが知られている。この空調システムを用いて室内の空気を冷却することにより、室内に配置されているＯＡ機器が冷却される。
【０００４】
しかしながら、上記空調システムにおいては、この空調システムにより熱伝導率の小さな空気を介してＯＡ機器が冷却されるため、冷却効率が悪い。また、建屋外が冷涼である場合であっても常にヒートポンプを駆動させる必要があるため、省エネルギーの点でも望ましくない。さらに、ポンプを用いて冷却液を循環させる必要があるため、さらに余分なエネルギーが消費され、かつ、ポンプが駆動されることに伴う騒音が発生する。
【０００５】
そこで、ポンプが不要であり、また建屋外が冷涼である場合は外気を利用して建屋内の冷却を行うことができる、ヒートパイプを用いた室内空調装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１９５２２３号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示されている室内空調装置はヒートパイプを有し、このヒートパイプは室内と床下空間との間の限られた領域内にのみ直線状に設けられている。このため、特許文献１に示されている室内空調装置によって、建屋内の様々な箇所に設置されるＯＡ機器を冷却することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ポンプを使用することなく、また高い冷却効率で、建屋内の様々な箇所に設置されるＯＡ機器を冷却することができる、ヒートパイプを有する建屋内冷却機構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】
【０００８】
本発明は、建屋内の冷却対象区域を冷却する建屋内冷却機構において、内部に作動液が封入され、ループ形状を有するヒートパイプを備え、ヒートパイプは、冷却対象区域内に配置される受熱部と、冷却対象区域外に配置される放熱部とを有し、作動液は、受熱部と放熱部との間を一方向に循環することを特徴とする建屋内冷却機構である。
【０００９】
本発明は、ヒートパイプの放熱部は、建屋外に配置されることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１０】
本発明は、ヒートパイプの一部を冷却する冷却装置と、冷却対象区域の温度をモニタする温度モニタ手段と、モニタされた冷却対象区域の温度に応じて冷却装置を制御する制御装置と、を更に備えることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１１】
本発明は、冷却対象はＯＡ機器であり、ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器と直接的にまたは間接的に接触していることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１２】
本発明は、ＯＡ機器は、筺体と、筺体に収納され、作動中に発熱する発熱部品と、その一端が発熱部品に接続され、その他端が筺体の内面の一部に接続され、発熱部品から生じる熱を筺体に移送する熱移送手段とを有し、ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器の筺体の外面の一部に接触していることを特徴とする建屋内冷却機構である。
【００１３】
本発明は、冷却装置は、ヒートパイプの一部に接触する冷却水管と、冷却水管に冷却水を流通させる冷却水ポンプとを有することを特徴とする建屋内冷却機構である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、建屋内の冷却対象区域を冷却する建屋内冷却機構は、内部に作動液が封入され、ループ形状を有するヒートパイプを備え、ヒートパイプは、冷却対象区域内に配置される受熱部と、冷却対象区域外に配置される放熱部とを有している。このため、ポンプを使用することなく、冷却対象区域を冷却することが出来る。これによって、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１および図２は、本発明の第１の実施の形態における建屋内冷却機構を示す図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態において、ヒートパイプのうちヒートパイプの受熱部を拡大して示す図である。
【００１６】
まず、図１により建屋内冷却機構１０の全体構成について説明する。図１に示すように、建屋４２の床４３上に載置されているＯＡ機器１７（冷却対象）を収納するＯＡ機器室４１（冷却対象区域）を冷却するため、建屋内冷却機構１０が設置されている。この建屋内冷却機構１０は、内部に作動液１４が封入され、ループ形状を有するヒートパイプ１１を備えている。この場合、ヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２の外方４２ａに配置される放熱部１３と、循環パイプ１１ａとを有しており、また作動液１４は、受熱部１２と放熱部１３との間の循環パイプ１１ａ内を、図１において矢印で示されている方向に循環している。
【００１７】
また、ヒートポンプ１１の循環パイプ１１ａの一部１８を冷却するため、建屋４２内のダクトスペース４２ｂには冷却装置２０が設置されている。さらにＯＡ機器室４１内には、ＯＡ機器室４１内に設置されたＯＡ機器１７内部の温度、とりわけ後述する発熱部品２８の温度をモニタするための温度モニタ手段２５が設けられ、モニタされたＯＡ機器１７内部の温度に応じて制御装置２６により冷却装置２０が制御される。
【００１８】
このうち冷却装置２０は、建屋４２のダクトスペース４２ｂに設置されヒートパイプ１１の循環パイプ１１ａの一部１８に接触する冷却水管２２と、ダクトスペース４２ｂに設置され冷却水管２２に冷却水２３を流通させる冷却水ポンプ２１とを有している。また、冷却水管２２に接触する循環パイプ１１ａの一部１８は、冷却水管２２との接触面積がより大きくなるよう、複数の屈曲部を有している。同様に冷却水管２２のうち、ヒートパイプ１１の一部１８に接触する部分は、複数の屈曲部２２ａとなっている。
【００１９】
またＯＡ機器１７は、図２に示すように、筺体２７と、筺体２７に収納され、作動中に発熱する発熱部品２８と、その一端２９ａが発熱部品２８に接続され、その他端２９ｂが筺体２７の内面の一部２７ａに接続され、発熱部品２８から生じる熱を筺体２７に移送する熱移送手段２９とを有している。そしてヒートパイプ１１の受熱部１２は、ＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂに接触している。この場合、図２に示すように、発熱部品２８と熱移送手段２９の一端２９ａとの間には放熱シート３０ａが介在され、筺体２７の外面の一部２７ｂと熱移送手段２９の他端２９ｂとの間には放熱シート３０ｂが介在されている。また、ヒートパイプ１１の受熱部１２とＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂとの間には放熱シート３０ｃが介在されている。
【００２０】
なお発熱部品２８は、ＯＡ機器１７の作動中に発熱し高温に達する部品であり、例えばＣＰＵ、チップセット、ハードディスクなどである。また熱移送手段２９は、発熱部品２８から生じる熱を筺体２７に移送する手段であり、例えばＯＡ機器用ヒートパイプ、ヒートシンク、金属板などである。また放熱シート３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、高い熱伝導率を有するとともに柔軟性および粘着性を有するシートであり、例えばシリコン系粘着材中に熱伝導性フィラーが配合されたシートなどである。
【００２１】
次に図１および図２を参照して、ヒートパイプ１１について詳細に説明する。図１に示すように、ヒートパイプ１１の循環パイプ１１ａは、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。また図１および図２に示すように、第１パイプ部１５の一部１５ａは第２パイプ部１６の一部１６ａに接触されており、これによって第１パイプ部１５と第２パイプ部１６との間で熱が伝導される。本実施例においては、後述するように第１パイプ部１５の一部１５ａの温度は第２パイプ部１６の一部１６ａの温度よりも高く、このため第１パイプ部１５の一部１５ａから第２パイプ部１６の一部１６ａへ熱が伝導される。すなわち、第１パイプ部１５の一部１５ａが第２パイプ部１６の一部１６ａによって冷却される。
【００２２】
また図２に示すように、ヒートパイプ１１の受熱部１２はＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂに接続されており、このため、ＯＡ機器１７で発生する熱は直接にヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導される。これによってヒートパイプ１１の受熱部１２が加熱され、この結果、ヒートパイプに封入されている作動液１４が沸騰し蒸気泡１９が発生する。なお本実施例において、作動液１４として水が使用されており、またヒートパイプ１１内部は大気圧以下に減圧されている。このため作動液１４は４０度以下の温度でも沸騰することができる。
【００２３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
図１および図２に示すように、ヒートパイプ１１に封入されている作動液１４は、ヒートパイプ１１の受熱部１２と放熱部１３との間で、矢印で示される方向に循環している。ここで、ヒートパイプ１１の受熱部１２に到達したときの作動液１４の温度が約２０度、ＯＡ機器１７の発熱部品２８の温度が約７０度、ＯＡ機器１７の筺体２７のうち、外面の一部２７ｂの温度が約６５度であるとする。この場合、ヒートパイプ１１の受熱部１２がＯＡ機器の筺体２７の外面の一部２７ｂに接続されているため、ＯＡ機器１７からヒートパイプ１１の受熱部１２へ熱が伝導される。これによってヒートパイプ１１の受熱部１２内にある作動液１４が加熱され、この結果、作動液１４が沸騰し蒸気泡１９が発生する。
【００２５】
発生した蒸気泡１９は、蒸気泡１９に働く浮力により上昇する。この際、蒸気泡１９は周りの作動液１４を伴って上昇する。このため、作動液１４は図１および図２において矢印で示されている方向に循環することができる。このように本実施の形態において、ポンプを用いることなく、ヒートパイプ１１の作動液１４を自然対流により循環させることができるため、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減するとともに、ポンプが発生させる騒音による問題を解決することもできる。
一般にポンプは可動部を有するために、その性能を保持するための定期的なメンテナンスが必要とされる。本実施の形態においては、ポンプを使用する代わりに、可動部を有さないヒートパイプ１１を使用するため、建屋内冷却機構１０の信頼性・耐久性が向上し、これによって、建屋内冷却機構１０のメンテナンスに要する費用を削減することができる。
【００２６】
その後、第１パイプ部１５の一部１５ａまで上昇した蒸気泡１９は、第１パイプ部１５の一部１５ａに形成されている気体部１９ａに吸収される。その後、第１パイプ部１５の一部１５ａに形成されている気体部１９ａは、第２パイプ部１６の一部１６ａ内を流通する作動液１４により冷却される。これによって、気体部１９ａは凝縮され、温度が約４０度の作動液１４となる。なお第２パイプ部１６の一部１６ａ内を流通する作動液１４は、後述するように建屋４２外の外気および冷却装置２０により冷却された後の作動液１４であるため、その温度は例えば１２度となっている。
【００２７】
その後、温度約４０度の作動液１４は、第１パイプ部１５の一部１５ａを通った後、ヒートパイプ１１の放熱部１３に到達する。建屋４２外の外気の温度は作動液１４の温度よりも低く、例えば約２０度であり、このため、作動液１４がヒートパイプの放熱部１３を通る間、作動液１４は外気により冷却される。これによって、作動液１４の温度は約２２度から約２５度となる。なお図１に示すように、ヒートパイプの放熱部１３において、ヒートパイプ１１に多数の屈曲部１３ａが設けられている。これらの多数の屈曲部１３ａは、作動液１４がヒートパイプの放熱部１３を通るのに要する時間を長くし、これによって作動液１４を外気によってより低温まで冷却するために設けられている。
【００２８】
次にヒートパイプ１１の作動液１４は、冷却装置２０の冷却水管２２に接触しているヒートパイプ１１の循環ポンプ１１ａの一部１８に到達する。冷却水管２２には、冷却装置２０の冷却水ポンプ２１により冷却水２３が流通されている。この冷却水２３の温度は作動液１４の温度よりも低く、例えば１０度となっている。このため、作動液１４がヒートパイプ１１の循環ポンプ１１ａの一部１８を通る間、作動液１４は冷却装置２０の冷却水管２２により冷却され、これによって作動液１４の温度が約１２度となる。なお図１に示すように、冷却水管２２に接触する循環ポンプ１１ａの一部１８は、冷却水管２２との接触面積がより大きくなるよう、複数の屈曲部１８ａを有している。同様に冷却水管２２も、ヒートパイプ１１の一部１８に対応して、複数の屈曲部２２ａを有している。これによって、作動液１４をより低温まで冷却することができる。
【００２９】
その後、ヒートパイプ１１の作動液１４は、図１および図２に示すように、ヒートパイプの第２パイプ部１６を通って、第２パイプ部１６の一部１６ａに到達する。第２パイプ部１６の一部１６ａにおいて、上述のように、第２パイプ部１６の一部１６ａにある作動液１４は、第１パイプ部１５の一部１５ａに形成されている気体部１９ａから熱を受け取り、これによって、第２パイプ部１６の一部１６ａにある作動液１４が約２０度に加熱される。その後、第２パイプ部１６の一部１６ａを通った後の作動液１４は、上述のようにヒートパイプ１１の受熱部１２に到達してＯＡ機器１７を冷却する。
【００３０】
この間、冷却装置２０の冷却水２３の温度は、制御装置２６により調整される。例えば、ＯＡ機器１７の熱負荷が小さい場合は、冷却装置２０の冷却水２３の温度が上述の１０度よりも高い温度であったとしても、ＯＡ機器１７を適切に冷却することができる。この場合、制御装置２６により、冷却水の温度を上述の１０度よりも高い温度、例えば１３度にすることができる。このことにより、冷却装置２０の冷却水２３が生成されるのに使用されるエネルギーを削減し、これによって、建屋内冷却機構１０の消費エネルギーを削減することができる。なおこの場合、制御装置２６は、モニタ手段２５によりモニタされるＯＡ機器１７の発熱部品２８の温度が所定の温度、例えば７０度を超えないように、冷却装置２０の冷却水２３の温度を制御することができる。
【００３１】
さらに、建屋４２外の外気の温度が２０度よりも低い場合、例えば約１０度の場合、制御装置２６は、冷却装置２０を停止させ、ヒートパイプ１１の作動液１４を建屋４２外の外気のみにより冷却させてもよい。このことにより、冷却装置２０により消費されるエネルギーを削減することができ、建屋内冷却機構１０の消費エネルギーをさらに削減することができる。なおこの場合も、制御装置２６は、モニタ手段２５によりモニタされるＯＡ機器１７の発熱部品２８の温度が所定の温度、例えば７０度を超えた際に、冷却装置２０が再度運転するよう冷却装置２０を制御してもよい。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０は、内部に作動液１４が封入された、ループ形状を有する循環パイプ１１ａを含むヒートパイプ１１を備えている。このため、熱伝導率が小さい空気を介することなく、ヒートパイプ１１により直接にＯＡ機器１７を冷却することができる。このことにより、建屋内冷却機構１０の冷却効率を改善することができる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０のヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２の外方４２ａに配置される放熱部１３とを有している。またヒートパイプ１１は、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。このため、ポンプを用いることなく、ヒートパイプ１１の作動液１４を、受熱部１２と放熱部１３との間の循環パイプ１１ａ内において一方向に循環させることができる。このことにより、ＯＡ機器１７を冷却するうえで、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減することができ、かつポンプが発生させる騒音による問題を解決することもできる。また、ポンプを使用する代わりに、可動部を有さないヒートパイプ１１を使用することにより、建屋内冷却機構１０の信頼性・耐久性が向上させることができる。これによって、建屋内冷却機構１０のメンテナンスに要する費用を削減することができる。
【００３４】
さらに本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０は、ヒートパイプ１１を冷却する冷却装置２０と、ＯＡ機器室４１に設置されたＯＡ機器１７内部の温度をモニタする温度モニタ手段２５と、モニタされたＯＡ機器１７内部の温度に応じて冷却装置２０を制御する制御装置２６とを備えている。このため、ＯＡ機器１７の熱負荷に応じて、冷却装置２０を最適に制御することができる。このことにより、建屋内冷却機構１０により消費されるエネルギーを必要最小限の量にすることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態において、ヒートパイプ１１の受熱部１２とＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂとの間には放熱シート３０ｃが介在されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、放熱シート３０ｃの代わりに放熱グリースを介在させてもよく、若しくは、ヒートパイプ１１の受熱部１２をＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂに直接に接触させてもよい。または、ヒートパイプ１１の受熱部１２とＯＡ機器１７の筺体２７の外面の一部２７ｂとの間に、熱伝導率の高い板を介在させてもよい。例えば、ＯＡ機器室４１内において、ヒートパイプ１１の受熱部１２をスチール製の壁面（図示せず）によって覆ってもよい。これによって、建屋内冷却機構１０の冷却効率を大きく損なうことなく、ＯＡ機器室４１内の見栄えをよくすることができる。
【００３６】
また、本実施の形態において、発熱部品２８から生じた熱が熱移送手段２９の他端２９ｂへ移送された後、移送された熱が放熱シート３０ｂ、ＯＡ機器の筺体２７、および放熱シート３０ｃを経てヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、移送された熱を、放熱シート３０ｂおよび放熱シート３０ｃを経てヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導させるようにしてもよい。この場合、例えばＯＡ機器の筺体２７のうち放熱シート３０ｂに対応する領域を開口させ（図示せず）、開口している領域に放熱シート３０ｂを嵌め込むことで、放熱シート３０ｂと放熱シート３０ｃとを接触させることができ、このことにより、移送された熱は放熱シート３０ｂおよび放熱シート３０ｃを経てヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導される。またこの場合、開口に嵌め込まれた放熱シート３０ｂと、受熱部１２側の放熱シート３０ｃとを一体に形成してもよい。
【００３７】
また、本実施の形態において、ヒートパイプ１１の受熱部１２が、ＯＡ機器室４１内に配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、ヒートパイプ１１の受熱部１２を、建屋４２内のうちＯＡ機器室４１外の場所に配置してもよい。この場合、ヒートパイプ１１の受熱部１２が、ＯＡ機器室４１の側壁または床と直接的にまたはヒートシンクや放熱シートなどの熱伝導部品を介して間接的に接触するように、ＯＡ機器室４１外の場所にヒートパイプ１１の受熱部１２を配置する（図示せず）。そして受熱部１２と直接的にまたは間接的に接触する側壁または床と、ＯＡ機器１７とを、熱伝導手段、例えばＯＡ機器室用ヒートパイプ（図示せず）により接続し、これによって、ＯＡ機器１７から生じる熱をＯＡ機器室用ヒートパイプを介してヒートパイプ１１の受熱部１２へ伝導させてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態において、冷却装置２０は、ヒートパイプ１１の一部１８と接触される冷却水管２２と、冷却水管２２に冷却水２３を流通させる冷却水ポンプ２１とを有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、冷却装置２０は、冷却水２３が貯められた貯水タンク（図示せず）を有していてもよい。この場合、ヒートパイプ１１を冷却装置２０の貯水タンクの中に通すことにより、ヒートパイプ１１の作動液１４が冷却される。
【００３９】
また、本実施の形態において、ヒートパイプ１１の作動液１４として水が使用されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、作動液１４として、気体状態と液体状態での密度の差が大きい液体、例えばアルコール、液体金属または磁性流体などを用いてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態において、ヒートパイプ１１内部は大気圧以下に減圧されており、このため作動液１４は４０度以下の温度でも沸騰することができる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、作動液１４が例えば６０度で沸騰するようにヒートパイプ１１内部を減圧してもよい。この場合、建屋４２外の外気の温度が高温、例えば４０度であったとしても、作動液１４が沸騰して発生した蒸気泡１９により形成された気体部１９ａを、外気により冷却して凝縮させることができる。これによって、建屋４２外の外気の温度が高温、例えば４０度であったとしても、冷却装置２０を用いることなくＯＡ機器を冷却することができる。
【００４１】
第２の実施の形態
以下、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、図３は、本発明の第２の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図である。
【００４２】
図３に示す第２の実施の形態は、冷却対象区域が居室５３からなり、ヒートパイプ１１の受熱部１２と居室５３との間に放射パネル５２が配置されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図３において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図３に示すように、居室５３の天井部５４上方に放射パネル５２が取付けられ、放射パネル５２に、建屋内冷却機構１０のうちヒートパイプ１１の受熱部１２が接触されている。また居室５３内に、居室５３内の温度をモニタするモニタ手段５１が設けられている。そして居室５３内において、作業者３４が机３１に向ってデスクトップ３３を操作している。
【００４４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
図３に示すように、ヒートパイプに封入されている作動液１４は、ヒートパイプ１１の受熱部１２と放熱部１３との間の循環パイプ１１ａ内で、矢印で示される方向に循環している。なお本実施例において、建屋４２の外方４２ａの外気温度は約２０度となっている。居室５２内でデスクトップ３３などの電子機器が使用されているため、居室５２内の温度は建屋４２の外方４２ａの外気温度よりも高く、例えば約２８度となっている。この場合、ヒートパイプ１１の受熱部１２に到達したときの作動液１４の温度は約１５度、第１パイプ部１５の一部１５ａを通った後の作動液１４の温度は約２５度、冷却装置２０の冷却水２３の温度は約１０度、冷却装置２０により冷却された直後の作動液１４の温度は約１２度となっている。
【００４６】
図１および図２に示す第１の実施の形態の場合と同様に、図３において、ヒートパイプ１１の受熱部１２を通る作動液１４により放射パネル５２が冷却される。このため、放射パネル５２からの放射冷却により、居室５２内が冷却される。このことにより、従来の空調機のように作業者３４に直接冷風を当てることなく、居室５２内を冷却することができる。
【００４７】
この際、放射パネル５２を介して居室５２から伝導される熱により、ヒートパイプ１１の受熱部１２を通る作動液１４が沸騰する。その後の作動液１４の作用は、図１および図２に示す第１の実施の形態の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、居室５３の天井部５４に放射パネル５２が取付けられ、放射パネル５２に、建屋内冷却機構１０のうちヒートパイプ１１の受熱部１２が接触されている。このため、放射パネル５２からの放射冷却により、居室５２内が冷却される。このことにより、従来の空調機のように作業者３４に直接冷風を当てることなく、居室５２内を冷却することができる。
【００４９】
また本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０のヒートパイプ１１は、ＯＡ機器室４１内に配置される受熱部１２と、ＯＡ機器室４１外方、例えば建屋４２の外方４２ａに配置される放熱部１３とを有している。またヒートパイプ１１は、作動液１４が受熱部１２から放熱部１３に流通する際に作動液１４が通る第１パイプ部１５と、作動液１４が放熱部１３から受熱部１２に流通する際に作動液１４が通る第２パイプ部１６とを有している。このため、ポンプを用いることなく、ヒートパイプ１１の作動液１４を、受熱部１２と放熱部１３との間において一方向に循環させることができる。このことにより、居室５２内を冷却するうえで、ポンプを駆動することに要するエネルギーを削減することができ、かつポンプが発生させる騒音による問題を解決することができる。また、ポンプを使用する代わりに、可動部を有さないヒートパイプ１１を使用することにより、建屋内冷却機構１０の信頼性・耐久性が向上させることができる。これによって、建屋内冷却機構１０のメンテナンスに要する費用を削減することができる。
【００５０】
さらに本実施の形態によれば、建屋内冷却機構１０は、ヒートパイプ１１を冷却する冷却装置２０と、居室５２内の温度をモニタする温度モニタ手段５１と、モニタされた居室５２内の温度に応じて冷却装置２０を制御する制御装置２６とを備えている。このため、居室５２内の温度に応じて、冷却装置２０を最適に制御することができる。このことにより、建屋内冷却機構１０により消費されるエネルギーを必要最小限の量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態において、ヒートパイプのうちヒートパイプの受熱部を拡大して示す図。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態において、建屋に設けられた建屋内冷却機構を示す断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 建屋内冷却機構
１１ ヒートパイプ
１１ａ 循環パイプ
１２ ヒートパイプの受熱部
１３ ヒートパイプの放熱部
１３ａ 放熱部の屈曲部
１４ 作動液
１５ ヒートパイプの第１パイプ部
１５ａ 第１パイプ部の一部
１６ ヒートパイプの第２パイプ部
１６ａ 第２パイプ部の一部
１７ ＯＡ機器
１８ 循環パイプの一部
１８ａ 循環パイプの一部の屈曲部
１９ 蒸気泡
１９ａ 気体部
２０ 冷却装置
２１ 冷却水ポンプ
２２ 冷却水管
２３ 冷却水
２５ 温度モニタ手段
２６ 制御装置
２７ ＯＡ機器の筺体
２７ａ 筺体の内面の一部
２７ｂ 筺体の外面の一部
２８ 発熱部品
２９ 熱移送手段
２９ａ 熱移送手段の一端
２９ｂ 熱移送手段の他端
３０ａ 放熱シート
３０ｂ 放熱シート
３０ｃ 放熱シート
３１ 机
３２ ＯＡ機器用モニタ
３３ デスクトップ
３４ 作業者
３５ 椅子
４１ ＯＡ機器室
４２ 建屋
４２ａ 建屋の外方
４２ｂ 建屋のダクトスペース
４３ 床
５１ 温度モニタ手段
５２ 放射パネル
５３ 居室
５４ 天井部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建屋内の冷却対象区域を冷却する建屋内冷却機構において、
内部に作動液が封入され、ループ形状を有するヒートパイプを備え、
ヒートパイプは、冷却対象区域内に配置される受熱部と、冷却対象区域外に配置される放熱部とを有し、
作動液は、受熱部と放熱部との間を一方向に循環することを特徴とする建屋内冷却機構。
【請求項２】
ヒートパイプの放熱部は、建屋外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の建屋内冷却機構。
【請求項３】
ヒートパイプの一部を冷却する冷却装置と、
冷却対象区域の温度をモニタする温度モニタ手段と、
モニタされた冷却対象区域の温度に応じて冷却装置を制御する制御装置と、を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の建屋内冷却機構。
【請求項４】
冷却対象はＯＡ機器であり、
ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器と直接的にまたは間接的に接触していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建屋内冷却機構。
【請求項５】
ＯＡ機器は、筺体と、筺体に収納され、作動中に発熱する発熱部品と、その一端が発熱部品に接続され、その他端が筺体の内面の一部に接続され、発熱部品から生じる熱を筺体に移送する熱移送手段とを有し、
ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器の筺体の外面の一部に接触していることを特徴とする請求項４に記載の建屋内冷却機構。
【請求項６】
冷却装置は、ヒートパイプの一部に接触する冷却水管と、冷却水管に冷却水を流通させる冷却水ポンプとを有することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の建屋内冷却機構。
【請求項１】
建屋内の冷却対象区域を冷却する建屋内冷却機構において、
内部に作動液が封入され、ループ形状を有するヒートパイプを備え、
ヒートパイプは、冷却対象区域内に配置される受熱部と、冷却対象区域外に配置される放熱部とを有し、
作動液は、受熱部と放熱部との間を一方向に循環することを特徴とする建屋内冷却機構。
【請求項２】
ヒートパイプの放熱部は、建屋外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の建屋内冷却機構。
【請求項３】
ヒートパイプの一部を冷却する冷却装置と、
冷却対象区域の温度をモニタする温度モニタ手段と、
モニタされた冷却対象区域の温度に応じて冷却装置を制御する制御装置と、を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の建屋内冷却機構。
【請求項４】
冷却対象はＯＡ機器であり、
ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器と直接的にまたは間接的に接触していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建屋内冷却機構。
【請求項５】
ＯＡ機器は、筺体と、筺体に収納され、作動中に発熱する発熱部品と、その一端が発熱部品に接続され、その他端が筺体の内面の一部に接続され、発熱部品から生じる熱を筺体に移送する熱移送手段とを有し、
ヒートパイプの受熱部は、ＯＡ機器の筺体の外面の一部に接触していることを特徴とする請求項４に記載の建屋内冷却機構。
【請求項６】
冷却装置は、ヒートパイプの一部に接触する冷却水管と、冷却水管に冷却水を流通させる冷却水ポンプとを有することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の建屋内冷却機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−９８０６３（Ｐ２０１０−９８０６３Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６６５８０（Ｐ２００８−２６６５８０）
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【出願人】（３０１０４２６８６）株式会社三菱地所設計 (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【出願人】（３０１０４２６８６）株式会社三菱地所設計 (24)
【Ｆターム（参考）】
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