JP6292834B2

JP6292834B2 - Air conditioning equipment in information processing room

Info

Publication number: JP6292834B2
Application number: JP2013239085A
Authority: JP
Inventors: 隆芳村木; 津幡　行一; 行一津幡; 靖史吉本
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: JP2015098980A

Description

本発明は、コンピュータやサーバ等の情報処理機器が収納された情報処理室の空調設備に関する。 The present invention relates to an air conditioning facility for an information processing room in which information processing devices such as computers and servers are stored.

コンピュータやサーバ等の情報処理機器が多数設置されたデータセンタの情報処理室では、収納された情報処理機器の発熱量はデータ処理量の増大に伴って年々増加している。一方、情報処理機器は正常に動作するためには一定の温度環境が必要であり、高温状態に置かれると作動停止などのトラブルを引き起こすおそれが出てくる。
そのため、情報処理室を常温以下に保持するために情報処理室の空調が必要となるが、情報処理機器の発熱量の増大に伴って、情報処理室の空調設備に要する動力も年々増加している。従って、地球環境保全の観点からも、空調動力の削減が求められている。 In an information processing room of a data center where a large number of information processing devices such as computers and servers are installed, the amount of heat generated by the stored information processing devices is increasing year by year as the amount of data processing increases. On the other hand, a certain temperature environment is necessary for the information processing device to operate normally. If the information processing device is placed in a high temperature state, it may cause trouble such as operation stoppage.
For this reason, air conditioning in the information processing room is required to keep the information processing room at room temperature or lower. However, as the amount of heat generated by the information processing equipment increases, the power required for the air conditioning equipment in the information processing room increases year by year. Yes. Therefore, reduction of air conditioning power is also required from the viewpoint of global environmental conservation.

特許文献１には、電子機器ルームの冷却システムが開示されている。この冷却システムは、冷凍サイクル構成機器が設けられた一次冷媒回路と、サーバ室に導設される二次冷媒回路とを有し、二次冷媒回路は、一次冷媒回路に設けられた液化器に循環される循環ラインと、外気と熱交換する冷却塔に自然循環で循環される循環ラインとに切換可能となっている。 Patent Document 1 discloses an electronic equipment room cooling system. This cooling system has a primary refrigerant circuit provided with a refrigeration cycle component device and a secondary refrigerant circuit led to a server room, and the secondary refrigerant circuit is connected to a liquefier provided in the primary refrigerant circuit. It is possible to switch between a circulation line that is circulated and a circulation line that is circulated by natural circulation to a cooling tower that exchanges heat with outside air.

特許文献２に開示されたサーバ室の空調システムは、多数のサーバラックを列状に配置し、全サーバの冷気の取入れ側と排出側を同じ側に揃えることで、サーバ室内をホットゾーンとクールゾーンとに区分けしている。これによって、サーバの冷却効率の向上を図っている。 In the server room air conditioning system disclosed in Patent Document 2, a large number of server racks are arranged in a line, and the cold air intake side and the exhaust side of all the servers are aligned on the same side, so that the server room has a hot zone and a cool zone. It is divided into zones. As a result, the cooling efficiency of the server is improved.

特許文献３及び特許文献４には、冷媒蒸発器が開示されている。特許文献３に開示された冷媒蒸発器は、冷媒蒸発器の内部で気化した冷媒ガスが冷媒回路に戻る出口開口に、冷媒ガスに含まれる液滴を分離するための邪ま板が配置されている。
特許文献４に開示された冷媒蒸発器は、熱交換効率が良いシェルアンドプレート式熱交換器で構成された満液式蒸発器であり、冷媒蒸発器の内部で気化した冷媒ガスが冷媒回路に戻る出口通路にフィルタ式の液滴分離器が設けられている。また、熱交換される２種の冷媒の熱交換流路が形成されたプレート重合体と筒状のハウジングの隔壁との間に形成された空間に充填材を充填している。 Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose refrigerant evaporators. In the refrigerant evaporator disclosed in Patent Document 3, a baffle plate for separating droplets contained in the refrigerant gas is arranged at an outlet opening where the refrigerant gas evaporated inside the refrigerant evaporator returns to the refrigerant circuit. Yes.
The refrigerant evaporator disclosed in Patent Document 4 is a full-liquid evaporator composed of a shell-and-plate heat exchanger with good heat exchange efficiency, and the refrigerant gas vaporized inside the refrigerant evaporator enters the refrigerant circuit. A filter type droplet separator is provided in the return outlet passage. Further, a filler is filled in a space formed between the plate polymer in which the heat exchange flow paths for the two types of refrigerant to be heat exchanged are formed and the partition wall of the cylindrical housing.

特開２００９−１９３２４５号公報JP 2009-193245 A 特開２０１０−４３８１７号公報JP 2010-43817 A 特表２００５−５０２０１６号公報JP 2005-502016 gazette 国際公開第２０１２／１０７６４５号公報International Publication No. 2012/107645

特許文献１に開示された冷却システムは、一次冷媒及び二次冷媒として、地球温暖化係数の高いフロン又は代替フロンを使用するので、地球温暖化防止の観点で問題がある。また、特許文献２に開示された空調システムはサーバ室の空調設備の省エネを目的とするものであるが、地球温暖化防止の観点からの配慮はなされていない。また、情報処理室の空調設備で起る以下の問題を解決するものではない。 The cooling system disclosed in Patent Document 1 has a problem in terms of prevention of global warming because it uses Freon or alternative Freon having a high global warming potential as the primary refrigerant and the secondary refrigerant. Moreover, although the air conditioning system disclosed by patent document 2 aims at the energy-saving of the air conditioning equipment of a server room, consideration from the viewpoint of global warming prevention is not made | formed. Moreover, it does not solve the following problems that occur in the air conditioning equipment of the information processing room.

即ち、情報処理室の空調のため冷媒として冷却水を使用する場合、冷却管から冷却水の漏洩が発生すると、電子機器類を損傷するおそれがある。また、顕熱冷却を採用する空調設備のように、冷却能力が低い空調設備では、冷媒の温度を低くして冷却能力を高める必要がある。しかし、冷媒の温度を低くすると、結露が発生しやすく、結露により電子機器類が損傷するおそれがある。
また、特許文献３に開示された冷媒蒸発器の邪ま板では、冷媒ガスに含まれる液滴を分離する分離効果は高くなく、圧縮機への液バックが起るおそれがある。また、特許文献４に開示された冷媒蒸発器のフィルタ式液滴分離器では、圧力損失が増大し、運転動力が増加するおそれがある。 That is, when cooling water is used as a refrigerant for air conditioning of the information processing room, if the cooling water leaks from the cooling pipe, the electronic devices may be damaged. Moreover, in an air conditioning facility with a low cooling capacity, such as an air conditioning system that employs sensible heat cooling, it is necessary to increase the cooling capacity by lowering the temperature of the refrigerant. However, if the temperature of the refrigerant is lowered, condensation is likely to occur, and there is a possibility that electronic equipment may be damaged by the condensation.
Further, the baffle plate of the refrigerant evaporator disclosed in Patent Document 3 does not have a high separation effect for separating droplets contained in the refrigerant gas, and liquid back to the compressor may occur. Moreover, in the filter type droplet separator of the refrigerant evaporator disclosed in Patent Document 4, the pressure loss increases and the driving power may increase.

本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、地球温暖化防止と、情報処理室の空調に要する動力の削減を達成し、かつ結露の発生を防止して情報処理機器の損傷を防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and achieves prevention of global warming, reduction of power required for air conditioning in an information processing room, and prevention of condensation to damage information processing equipment. The purpose is to prevent.

前記目的を達成するため、本発明の情報処理室の空調設備は、一次冷媒としてＮＨ_３冷媒が循環し、冷凍サイクル構成機器を有する一次冷媒回路と、二次冷媒としてＣＯ_２冷媒が循環し、ＣＯ_２冷媒が常温に保持されるように圧力調整された二次冷媒回路と、一次冷媒回路に冷凍サイクル構成機器として設けられた圧縮機、ＮＨ_３冷媒を外気で冷却する蒸発式凝縮器及び膨張弁と、一次冷媒回路及び二次冷媒回路が接続され、ＮＨ_３冷媒とＣＯ_２冷媒とを熱交換させＣＯ_２冷媒を液化させるＣＯ_２液化器と、情報処理室内に設けられると共に、二次冷媒回路が接続され、常温に保持されたＣＯ_２冷媒により情報処理室内を常温に冷却する冷却器とを備えている。 In order to achieve the above object, in the air conditioning equipment of the information processing room of the present invention, NH ₃ refrigerant circulates as a primary refrigerant, a primary refrigerant circuit having a refrigeration cycle component, and a CO ₂ refrigerant circulates as a secondary refrigerant, A secondary refrigerant circuit whose pressure is adjusted so that the CO ₂ refrigerant is maintained at room temperature, a compressor provided as a refrigeration cycle component device in the primary refrigerant circuit, an evaporative condenser and an expansion for cooling the NH ₃ refrigerant with outside air a valve, connected primary refrigerant circuit and a secondary refrigerant circuit, and CO ₂ liquefier that the NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant to liquefy the CO ₂ refrigerant is heat exchanged with provided information processing chamber, secondary coolant A circuit is connected, and a cooler that cools the information processing chamber to room temperature with a CO ₂ refrigerant kept at room temperature is provided.

本発明では、冷媒として、オゾン層破壊作用がなくかつ地球温暖化係数がゼロに近い自然冷媒のＮＨ_３及びＣＯ_２を用いることで、地球温暖化のおそれをなくすことができる。
また、一次冷媒として冷却能力が大きいＮＨ_３を用い、二次冷媒として無害かつ安定した流動特性をもつＣＯ_２を用いることで、冷却効率を向上できる。
さらに、本発明では、ＣＯ_２冷媒が常温、例えば１５〜２５℃に、好ましくは（２０±２）℃に保持されるように二次冷媒回路の圧力を調整し、情報処理室に設けられた冷却器に供給されるＣＯ_２を常温に保持している。ＣＯ_２冷媒を高い温度に保持しているので、空調設備のＣＯＰを向上できる。 In the present invention, the use of NH ₃ and CO _2, which are natural refrigerants that have no ozone depleting action and have a global warming potential close to zero, can eliminate the risk of global warming.
Moreover, the cooling efficiency can be improved by using NH ₃ having a large cooling capacity as the primary refrigerant and using CO ₂ having harmless and stable flow characteristics as the secondary refrigerant.
Furthermore, in the present invention, the pressure of the secondary refrigerant circuit is adjusted so that the CO ₂ refrigerant is maintained at room temperature, for example, 15 to 25 ° C., preferably (20 ± 2) ° C., and provided in the information processing chamber. CO ₂ supplied to the cooler is kept at room temperature. Since the CO ₂ refrigerant is maintained at a high temperature, the COP of the air conditioning equipment can be improved.

そして、冷却器でＣＯ_２冷媒を常温で気化させることで、情報処理室内を効率良く常温に冷却できると共に、結露の発生を抑制できる。そのため、結露による電子機器類の損傷を防止できる。また、万一、ＣＯ_２冷媒が情報処理室の内部で二次冷媒回路から漏洩しても気化してしまうので、電子機器類を損傷するおそれがない。
特に、サーバ室を空調する場合、二次冷媒回路を流れるＣＯ_２の圧力制御により、ＣＯ_２の温度を（２０±２）℃に制御することで、サーバ室を電子回路に最適な温度環境に保持できる。 Then, by vaporizing the CO ₂ refrigerant at room temperature by a cooler, with the information processing chamber can be efficiently cooled to room temperature, it is possible to suppress occurrence of dew condensation. Therefore, damage to electronic devices due to condensation can be prevented. Further, even if the CO ₂ refrigerant leaks from the secondary refrigerant circuit inside the information processing chamber, it is vaporized, so there is no possibility of damaging the electronic devices.
In particular, when the air-conditioning the server room, the pressure control CO ₂ flowing through the secondary refrigerant circuit, the temperature of CO ₂ (20 ± 2) by controlling the ° C., the server room to an optimum temperature environment to the electronic circuit Can hold.

また、ＣＯ_２冷媒を常温に保持しているので、ＣＯ_２冷媒と熱交換するＮＨ_３冷媒も一次冷媒回路内で常温付近に保持しつつ空調設備を運転できる。そのため、蒸発式凝縮器を用いることで、外気温度が高くても、蒸発式凝縮器によって低い湿球温度でＮＨ_３冷媒を冷却できる。これによって、空調設備のＣＯＰを向上できる。 In addition, since the CO ₂ refrigerant is kept at normal temperature, the NH ₃ refrigerant that exchanges heat with the CO ₂ refrigerant can also be operated in the primary refrigerant circuit while keeping the temperature near the normal temperature. Therefore, by using the evaporative condenser, the NH ₃ refrigerant can be cooled at a low wet bulb temperature by the evaporative condenser even if the outside air temperature is high. Thereby, the COP of the air conditioning equipment can be improved.

本発明の一実施態様として、情報処理室の内部に収納され電子回路を内蔵したシステムボードの表面に固定され、内部にＣＯ_２流路が形成された冷却板と、二次冷媒回路から分岐して冷却板に形成されたＣＯ_２流路に接続されたＣＯ_２分岐路とをさらに備え、二次冷媒回路を流れる常温のＣＯ_２冷媒液をＣＯ_２流路に循環させるようにすることができる。
スーパーコンピュータ用ＣＰＵなどは高熱を発する。前記実施態様によれば、ＣＯ_２の蒸発潜熱によって電子回路を直接冷却できるので、冷却水などの顕熱冷却と比べ、冷却効果を飛躍的に向上できる。また、システムボードの熱を一切外部に出さないコンパクトな冷却手段を実現できる。 As one embodiment of the present invention, a cooling plate fixed to the surface of a system board housed in an information processing chamber and containing an electronic circuit and having a CO ₂ flow path formed therein, and a secondary refrigerant circuit branch off. And a CO ₂ branch path connected to the CO ₂ flow path formed on the cooling plate, and a normal temperature CO ₂ refrigerant liquid flowing through the secondary refrigerant circuit can be circulated through the CO ₂ flow path. .
Supercomputer CPUs generate high heat. According to the above embodiment, the electronic circuit can be directly cooled by the latent heat of vaporization of CO ₂ , so that the cooling effect can be drastically improved as compared to sensible heat cooling such as cooling water. In addition, a compact cooling means that does not emit any heat to the system board can be realized.

冷却水を用いると、冷却水路に水垢が付着し、熱交換性能が低下するおそれがあり、また、直接膨張式の冷媒循環を行うと、冷媒流路に油膜や油溜りにより熱交換効率が低下するおそれがある。これに対し、二次冷媒回路を流れるＣＯ_２を導入することで、このような問題は発生しない。 If cooling water is used, dirt may adhere to the cooling water channel and heat exchange performance may be reduced. If direct expansion type refrigerant circulation is performed, heat exchange efficiency will be reduced due to an oil film or oil reservoir in the refrigerant flow path. There is a risk. On the other hand, such a problem does not occur by introducing CO ₂ flowing through the secondary refrigerant circuit.

本発明の一実施態様として、情報処理室の内部で情報処理機器が収納された多数のラックを列状に配置すると共に、情報処理機器の間に多数の冷気通路を並列に形成することができる。そして、冷却器で冷却された冷気を多数の冷気通路の同一側から冷気通路に入る第１の冷気流と、多数の冷気通路に入った冷気が冷気通路の同一側から出て冷却器に戻る第２の冷気流とからなる空気循環流を形成することができる。
かかる空気循環流を形成することで、情報処理室の内部を、前記冷気通路の入口側に形成されるコールド領域と、前記冷気通路の出口側に形成されるホット領域とに区分けできる。これによって、温度差をもつ空気が混じり合うことなく循環するので、情報処理室の内部を効率良く冷却できる。 As one embodiment of the present invention, a large number of racks in which information processing devices are housed inside the information processing chamber can be arranged in a row, and a large number of cool air passages can be formed in parallel between the information processing devices. . The cool air cooled by the cooler enters the cool air passage from the same side of the many cool air passages, and the cool air entering the many cool air passages exits from the same side of the cool air passage and returns to the cooler. An air circulation flow composed of the second cold airflow can be formed.
By forming such an air circulation flow, the inside of the information processing chamber can be divided into a cold region formed on the inlet side of the cold air passage and a hot region formed on the outlet side of the cold air passage. As a result, air having a temperature difference circulates without being mixed with each other, so that the inside of the information processing chamber can be efficiently cooled.

本発明の一実施態様として、蒸発式凝縮器をＣＯ_２液化器より上方に配置すると共に、一次冷媒回路は圧縮機及び膨張弁を迂回するＮＨ_３バイパス路と、一次冷媒回路とＮＨ_３バイパス路とを切り換える切換機構とを有し、ＮＨ_３バイパス路でＮＨ_３冷媒を自然循環させるようにすることができる。 One embodiment of the present invention, the evaporative condenser with placing upward from the CO ₂ liquefier, and NH ₃ bypass the primary refrigerant circuit that bypasses the compressor and the expansion valve, the primary refrigerant circuit and the NH ₃ bypass And a switching mechanism that switches between the two, and the NH ₃ refrigerant can be naturally circulated through the NH ₃ bypass.

本発明では、ＣＯ_２冷媒を常温に保持しているので、ＣＯ_２冷媒と熱交換するＮＨ_３冷媒も一次冷媒回路内で常温付近に保持しつつ空調設備を運転できる。そのため、この実施態様では、外気温度が常温以下の場合には、圧縮機を稼働せずに、ＮＨ_３冷媒をＮＨ_３バイパス路に循環させるフリークーリング運転を行うようにする。そして、外気でＮＨ_３冷媒を冷却することで冷凍サイクルを形成できる。
即ち、蒸発式凝縮器を用いることで、外気温度が高くても、蒸発式凝縮器によって低い湿球温度でＮＨ_３冷媒を冷却できる。そのため、フリークーリング運転を行う期間を長くすることができ、コスト低減が可能となる。 In the present invention, since holding the CO ₂ refrigerant to room temperature, NH ₃ refrigerant CO ₂ refrigerant exchanges heat while still held near room temperature in the primary refrigerant circuit can drive the air-conditioning equipment. Therefore, in this embodiment, when the outside air temperature is equal to or lower than the normal temperature, a free cooling operation for circulating the NH ₃ refrigerant through the NH ₃ bypass passage is performed without operating the compressor. A refrigeration cycle can be formed by cooling the NH ₃ refrigerant with outside air.
That is, by using an evaporative condenser, the NH ₃ refrigerant can be cooled at a low wet bulb temperature by the evaporative condenser even if the outside air temperature is high. Therefore, the period during which the free cooling operation is performed can be lengthened, and the cost can be reduced.

また、ＣＯ_２液化器と蒸発式凝縮器との間で、ＮＨ_３冷媒をサーモサイフォン作用を利用して自然循環させるようにする。これによって、ＮＨ_３冷媒を循環させる動力が不要となり、ＣＯＰを向上できる。 Further, the NH ₃ refrigerant is naturally circulated between the CO ₂ liquefier and the evaporative condenser using a thermosiphon action. This eliminates the need for power for circulating the NH ₃ refrigerant, and improves COP.

本発明の別な一実施態様として、蒸発式凝縮器をＣＯ_２液化器より上方に設けると共に、二次冷媒回路はＣＯ_２液化器を迂回して蒸発式凝縮器に導設されるＣＯ_２バイパス路と、二次冷媒回路とＣＯ_２バイパス路と切り換える切換機構と、蒸発式凝縮器に設けられＣＯ_２バイパス路と接続された熱交換管とを有し、ＣＯ_２バイパス路でＣＯ_２冷媒を自然循環させるようにすることができる。
本実施態様では、蒸発式凝縮器によって、ＮＨ_３冷媒に加えて、ＣＯ_２冷媒を直接外気で冷却できる。即ち、外気温度が高くても、蒸発式凝縮器で低い湿球温度で直接ＣＯ_２冷媒を冷却できるので、フリークーリング運転を行う期間をさらに長くすることができる。さらに、ＮＨ_３冷媒の自然循環運転と組み合わせることで、フリークーリング運転期間をさらに長期化できる。 As another embodiment of the present invention, provided with a evaporative condenser above the CO ₂ liquefier, the secondary refrigerant circuit is CO ₂ bypass is Shirube設the evaporative condenser, bypassing the CO ₂ liquefier road and, a switching mechanism for switching the secondary refrigerant circuit and CO ₂ bypass passage, and a evaporative condensers provided connected to the CO ₂ bypass the heat exchange tubes, the CO ₂ refrigerant CO ₂ bypass passage It can be made to circulate naturally.
In the present embodiment, the CO ₂ refrigerant can be directly cooled by the outside air in addition to the NH ₃ refrigerant by the evaporative condenser. That is, even if the outside air temperature is high, the CO ₂ refrigerant can be directly cooled at a low wet bulb temperature by the evaporative condenser, so that the period for performing the free cooling operation can be further extended. Furthermore, the free cooling operation period can be further prolonged by combining with the natural circulation operation of the NH ₃ refrigerant.

また、フリークーリング運転において、ＣＯ_２冷媒をサーモサイフォン作用を利用して蒸発式凝縮器に自然循環させることで、ＣＯＰを向上できる。 In the free cooling operation, COP can be improved by naturally circulating the CO ₂ refrigerant to the evaporative condenser using the thermosiphon action.

また、本発明で使用されるＣＯ_２液化器の一実施態様として、ＮＨ_３冷媒が導入される筒状の中空容器と、該中空容器の内部に配置されるプレート重合体であって、表裏面にＮＨ_３冷媒及びＣＯ_２冷媒の熱交換流路を形成する凹凸が形成された多数のプレートが重ね合されたプレート重合体と、該プレート重合体の上方空間に中空容器の上部隔壁に対向配置され、上面に形成されたＮＨ_３ガス導入孔及び一次冷媒回路に接続されたＮＨ_３ガス導出管を有する中空ハウジングと、プレート重合体の内部に、二次冷媒回路と多数のプレートに形成されたＣＯ_２冷媒の熱交換流路とを連通させるＣＯ_２導入路、及びＣＯ_２冷媒の熱交換流路と二次冷媒回路とを連通させるＣＯ_２導出路とを備えたＣＯ_２液化器を用いることができる。 Also, as one embodiment of the CO ₂ liquefier used in the present invention, a cylindrical hollow container into which NH ₃ refrigerant is introduced, and a plate polymer disposed inside the hollow container, the front and back surfaces A plate polymer in which a large number of concave and convex plates forming a heat exchange flow path for NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant are superposed, and an upper space of the plate polymer opposite to the upper partition wall of the hollow container A hollow housing having an NH ₃ gas introduction hole formed on the upper surface and an NH ₃ gas outlet pipe connected to the primary refrigerant circuit, and a secondary refrigerant circuit and a number of plates formed inside the plate polymer. CO ₂ heat exchange passage and CO ₂ introduction path communicates the refrigerant, and CO ₂ using CO ₂ liquefier a with a and CO ₂ outlet passage communicating the heat exchange passage and the secondary refrigerant circuit of a refrigerant Can do.

前記構成のＣＯ_２液化器では、プレート重合体に形成された熱交換流路でＣＯ_２冷媒と熱交換して気化したＮＨ_３冷媒ガスは、上昇して中空ハウジングの下部領域から中空ハウジングを迂回し、中空容器の上部隔壁面に対向配置されたＮＨ_３ガス導入孔から中空ハウジングに流入する。中空ハウジングに流入したＮＨ_３冷媒ガスは中空ハウジングの上面に形成されたＮＨ_３ガス導出管から一次冷媒回路に流出し、圧縮機に導出される。 In the CO ₂ liquefier configured as described above, the NH ₃ refrigerant gas vaporized by heat exchange with the CO ₂ refrigerant in the heat exchange flow path formed in the plate polymer rises and bypasses the hollow housing from the lower region of the hollow housing. Then, it flows into the hollow housing from the NH ₃ gas introduction hole arranged to face the upper partition wall surface of the hollow container. The NH ₃ refrigerant gas flowing into the hollow housing flows out from the NH ₃ gas outlet pipe formed on the upper surface of the hollow housing to the primary refrigerant circuit and is led out to the compressor.

ＮＨ_３冷媒ガスは、中空ハウジングの周囲に形成された迂回流路を通る間に、重力によりＮＨ_３冷媒ガスに含まれるＮＨ_３の液滴を分離される。かかる中空ハウジングの邪ま板効果により、液滴分離効果を向上でき、圧縮機への液バックを防止できる。
また、ＮＨ_３冷媒ガスが上昇してＮＨ_３ガス導入孔に到達する流路の途中に、特許文献４に開示されたフィルタ式液滴分離器を設けていないので、圧力損失を低減できる。そのため、冷凍サイクルのＣＯＰを向上できる。 While the NH ₃ refrigerant gas passes through a bypass channel formed around the hollow housing, the NH ₃ droplets contained in the NH ₃ refrigerant gas are separated by gravity. Due to the baffle effect of the hollow housing, the droplet separation effect can be improved and liquid back to the compressor can be prevented.
Moreover, since the filter type droplet separator disclosed in Patent Document 4 is not provided in the middle of the flow path where the NH ₃ refrigerant gas rises and reaches the NH ₃ gas introduction hole, the pressure loss can be reduced. Therefore, the COP of the refrigeration cycle can be improved.

さらに、前記構成に加えて、中空ハウジングを中空容器の上部隔壁に対向配置したまま中空容器の軸方向に延設すると共に、中空ハウジングの下面に中空ハウジングの長手方向に向けてＮＨ_３散布管を配置し、このＮＨ_３散布管にＮＨ_３冷媒をプレート重合体に向けて散布する散布孔を形成することができる。
これによって、該散布孔からＮＨ_３冷媒液をプレート重合体に対し軸方向に均一に散布できるので、ＮＨ_３冷媒とＣＯ_２冷媒との熱交換効率を向上できる。そのため、中空容器へのＮＨ_３冷媒の供給量を低減できると共に、一次冷媒回路全体のＮＨ_３冷媒量を低減できる。 Further, in addition to the above configuration, the hollow housing extends in the axial direction of the hollow container while being opposed to the upper partition wall of the hollow container, and an NH ₃ spraying tube is provided on the lower surface of the hollow housing toward the longitudinal direction of the hollow housing. It is possible to form spray holes that are arranged and spray NH ₃ refrigerant toward the plate polymer in the NH ₃ spray pipe.
Accordingly, the NH ₃ refrigerant liquid can be uniformly distributed in the axial direction with respect to the plate polymer from the spray holes, so that the heat exchange efficiency between the NH ₃ refrigerant and the CO ₂ refrigerant can be improved. Therefore, the supply amount of the NH ₃ refrigerant to the hollow container can be reduced, and the NH ₃ refrigerant amount of the entire primary refrigerant circuit can be reduced.

また、本発明の一実施態様として、中空ハウジングの側方隔壁とプレート重合体との間に形成された空間に充填材を充填することができる。これによって、中空容器へ供給するＮＨ_３冷媒の供給量を低減できる。 Moreover, as one embodiment of the present invention, a filler can be filled in the space formed between the side partition wall of the hollow housing and the plate polymer. Thereby, the supply amount of the NH ₃ refrigerant supplied to the hollow container can be reduced.

本発明によれば、地球温暖化を防止しつつ、情報処理室の空調に要する動力の削減と情報処理機器の適切な保全が可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the power required for air conditioning in an information processing room and appropriately maintain information processing equipment while preventing global warming.

本発明の第１実施形態に係る空調設備の全体構成図である。It is a whole block diagram of the air-conditioning equipment which concerns on 1st Embodiment of this invention. 前記空調設備に組み込まれたＣＯ_２液化器の正面視断面図である。It is a front cross-sectional view of the CO ₂ liquefier incorporated in the air-conditioning equipment. 前記ＣＯ_２液化器の左側面図である。It is a left side view of the CO ₂ liquefier. 前記ＣＯ_２液化器のＡ―Ａ線に沿う右側面視断面図である。It is a right side sectional view taken along the line A-A of the CO ₂ liquefier. 図２に示すＣＯ_２液化器の一部拡大断面図である。It is a partially enlarged cross-sectional view of the CO ₂ liquefier shown in Fig. 前記ＣＯ_２液化器に設けられた中空ハウジングの上面図である。It is a top view of a hollow housing provided in the CO ₂ liquefier. 本発明の第２実施形態に係るサーバ室の概略図である。It is the schematic of the server room which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 前記第２実施形態に係る空調設備の冷却板の正面図である。It is a front view of the cooling plate of the air conditioning equipment which concerns on the said 2nd Embodiment. 本発明の第３実施形態に係る空調設備の全体構成図である。It is a whole block diagram of the air-conditioning equipment which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る空調設備の全体構成図である。It is a whole block diagram of the air-conditioning equipment which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.

（実施形態１）
次に、本発明の第１実施形態に係るサーバ室の空調設備の構成を図１〜図６により説明する。図１は本実施形態に係る空調設備１０Ａの全体構成図である。空調設備１０Ａは、冷凍サイクルを構成する一次冷媒回路１２と、サーバ室３４の空調を行う二次冷媒回路１４とを備えている。一次冷媒回路１２には、一次冷媒としてＮＨ_３冷媒が循環すると共に、冷凍サイクルを構成する機器として、圧縮機１６、蒸発式凝縮器（エバコン）１８、ＮＨ_３レシーバ２０、膨張弁２２及びＣＯ_２液化器２４が設けられている。なお、蒸発式凝縮器１８はＣＯ_２液化器２４より上方位置、例えばサーバ室３４の屋上に設けられる。 (Embodiment 1)
Next, the configuration of the air conditioning equipment in the server room according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an air conditioning facility 10A according to the present embodiment. The air conditioning facility 10 </ b> A includes a primary refrigerant circuit 12 that constitutes a refrigeration cycle, and a secondary refrigerant circuit 14 that performs air conditioning of the server room 34. In the primary refrigerant circuit 12, NH ₃ refrigerant circulates as a primary refrigerant, and as a device constituting the refrigeration cycle, a compressor 16, an evaporative condenser (evaporator) 18, an NH ₃ receiver 20, an expansion valve 22 and CO _{2 are used.} A liquefier 24 is provided. The evaporative condenser 18 is provided above the CO ₂ liquefier 24, for example, on the roof of the server room 34.

一次冷媒回路１２には、圧縮機１６をバイパスするバイパス路２６ａ及び膨張弁２２をバイパスするバイパス路２６ｂが設けられている。バイパス路２６ａには、ＮＨ_３冷媒の流れを一次冷媒回路１２又はバイパス路２６ａに切り換えるために開閉する切換弁２８ａが設けられている。バイパス路２６ｂにはＮＨ_３冷媒の流れを一次冷媒回路１２又はバイパス路２６ｂに切り換えるために開閉する切換弁２８ｂが設けられている。 The primary refrigerant circuit 12 is provided with a bypass path 26 a that bypasses the compressor 16 and a bypass path 26 b that bypasses the expansion valve 22. The bypass passage 26a is provided with a switching valve 28a that opens and closes in order to switch the flow of the NH ₃ refrigerant to the primary refrigerant circuit 12 or the bypass passage 26a. The bypass path 26b is provided with a switching valve 28b that opens and closes in order to switch the flow of the NH ₃ refrigerant to the primary refrigerant circuit 12 or the bypass path 26b.

二次冷媒回路１４は、二次冷媒としてＣＯ_２冷媒が循環しており、ＣＯ_２レシーバ３０及びＣＯ_２冷媒を循環させるＣＯ_２液ポンプ３２が設けられている。ＣＯ_２液化器２４とＣＯ_２レシーバ３０とはＣＯ_２循環路４２によって接続されている。二次冷媒回路１４はサーバ室３４の内部に導設され、サーバ室３４の内部に設けられた複数の冷却器３６に接続されている。サーバ室３４の内部では、サーバが収納された多数のサーバラック４０が直線状に整列しかつ横方向に複数の列を形成して配置されている。
二次冷媒回路１４は、ＣＯ_２冷媒の蒸発温度が常温に設定されるように高圧に保持されている。例えば、ＣＯ_２冷媒の蒸発温度を２２℃とするためには、５．９ＭＰａに調整される。 In the secondary refrigerant circuit 14, CO ₂ refrigerant is circulated as a secondary refrigerant, and a CO ₂ receiver 30 and a CO ₂ liquid pump 32 that circulates the CO ₂ refrigerant are provided. The CO ₂ liquefier 24 and the CO ₂ receiver 30 are connected by a CO ₂ circulation path 42. The secondary refrigerant circuit 14 is led inside the server room 34 and connected to a plurality of coolers 36 provided inside the server room 34. Inside the server room 34, a large number of server racks 40 in which servers are stored are arranged in a straight line and arranged in a plurality of rows in the horizontal direction.
The secondary refrigerant circuit 14 is maintained at a high pressure so that the evaporation temperature of the CO ₂ refrigerant is set to normal temperature. For example, in order to set the evaporation temperature of the CO ₂ refrigerant to 22 ° C., it is adjusted to 5.9 MPa.

かかる構成において、一次冷媒回路１２では、ＮＨ_３冷媒ガスは圧縮機１６によって圧縮され、圧縮機１６から吐出されたＮＨ_３冷媒ガスは蒸発式凝縮器１８で外気ａにより冷却され液化する。液化したＮＨ_３冷媒はＮＨ_３レシーバ２０に一旦貯留される。ＮＨ_３レシーバ２０に一旦貯留されたＮＨ_３冷媒液は膨張弁２２で減圧された後、ＣＯ_２液化器２４でＣＯ_２冷媒と熱交換され、ＣＯ_２冷媒より吸熱して気化する。気化したＮＨ_３冷媒は再び圧縮機１６に送られて圧縮される。 In such a configuration, in the primary refrigerant circuit 12, NH ₃ refrigerant gas is compressed by the compressor 16, and the NH ₃ refrigerant gas discharged from the compressor 16 is cooled and liquefied by the outside air a in the evaporative condenser 18. The liquefied NH ₃ refrigerant is temporarily stored in the NH ₃ receiver 20. NH ₃ refrigerant liquid once stored in NH ₃ receiver 20 after being reduced by the expansion valve 22, it is CO ₂ refrigerant exchanges heat in a CO ₂ liquefier 24, vaporized by absorbing heat from the CO ₂ refrigerant. The vaporized NH ₃ refrigerant is sent again to the compressor 16 and compressed.

二次冷媒回路１４を循環するＣＯ_２冷媒は一旦ＣＯ_２レシーバ３０に貯留され気液分離される。ＣＯ_２レシーバ３０内のＣＯ_２冷媒ガスはＣＯ_２循環路４２を介してＣＯ_２液化器２４に送られ、ＣＯ_２液化器２４でＮＨ_３冷媒液と熱交換される。ＮＨ_３冷媒液との熱交換で液化されたＣＯ_２冷媒はＣＯ_２循環路４２を介してＣＯ_２レシーバ３０に戻る。
ＣＯ_２レシーバ３０内のＣＯ_２冷媒液は、二次冷媒回路１４を介して冷却器３６に送られる。冷却器３６でＣＯ_２冷媒液はサーバ室３４内の空気と熱交換し、その蒸発潜熱でサーバ室３４内の空気を冷却し一部が気化する。 The CO ₂ refrigerant circulating in the secondary refrigerant circuit 14 is temporarily stored in the CO ₂ receiver 30 and separated into gas and liquid. CO ₂ refrigerant gas CO ₂ receiver 30 is sent to the CO ₂ liquefier 24 through the CO ₂ circulation path 42, NH ₃ refrigerant liquid in a CO ₂ liquefier 24 and is heat exchanged. NH ₃ CO ₂ refrigerant is liquefied by heat exchange with the refrigerant liquid is returned to CO ₂ receiver 30 via the CO ₂ circulation path 42.
The CO ₂ refrigerant liquid in the CO ₂ receiver 30 is sent to the cooler 36 via the secondary refrigerant circuit 14. In the cooler 36, the CO ₂ refrigerant liquid exchanges heat with the air in the server room 34, and the air in the server room 34 is cooled by the latent heat of evaporation, and a part thereof is vaporized.

サーバ室３４内で後述するホット流ｈｆが形成されるホット領域の空気は、サーバの放熱により例えば３５℃ぐらいに昇温している。この昇温した空気を冷却器３６を流れる２２℃のＣＯ_２冷媒液で、例えば２５℃に冷却し、後述するコールド流ｃｆが形成されるコールド領域に供給できる。サーバ室３４内の空気との熱交換で気液二相流となったＣＯ_２冷媒はＣＯ_２レシーバ３０に戻る。 The air in the hot region in which a hot flow hf, which will be described later, is formed in the server chamber 34 is heated to, for example, about 35 ° C. due to heat radiation from the server. The heated air can be cooled to, for example, 25 ° C. with a 22 ° C. CO ₂ refrigerant liquid flowing through the cooler 36 and supplied to a cold region where a cold flow cf described later is formed. The CO ₂ refrigerant that has become a gas-liquid two-phase flow by heat exchange with the air in the server chamber 34 returns to the CO ₂ receiver 30.

冷却器３６で冷却された室内空気は、冷却器３６に設けられた送風機３８により、サーバラック４０の間の空間を下方に向かうコールド流ｃｆを形成する。各サーバラック４０にはサーバ間に隙間が形成されており、これらの隙間にコールド流ｃｆから冷却空気が流入する多数の冷気通路ｃｗが形成される。冷却空気はサーバを冷却し昇温した後、サーバラック４０の外側へ流出する。サーバラック４０の外側へ流出した昇温空気は冷却器３６に向かって上昇するホット流ｈｆを形成する。 The room air cooled by the cooler 36 forms a cold flow cf that goes downward in the space between the server racks 40 by a blower 38 provided in the cooler 36. In each server rack 40, gaps are formed between the servers, and a number of cold air passages cw into which cooling air flows from the cold flow cf are formed in these gaps. The cooling air cools the server and rises in temperature, and then flows out of the server rack 40. The heated air that has flowed out of the server rack 40 forms a hot flow hf that rises toward the cooler 36.

次に、図２〜図６に基づいて、ＣＯ_２液化器２４の構成を説明する。ＣＯ_２液化器２４は、シェルアンドプレート式熱交換器を構成し、一次冷媒回路１２に満液式蒸発器（カスケードコンデンサ）として組み込まれている。ＣＯ_２液化器２４では一次冷媒であるＮＨ_３冷媒液と二次冷媒であるＣＯ_２冷媒ガスとが熱交換され、ＮＨ_３冷媒がＣＯ_２冷媒から吸熱して気化し、ＣＯ_２冷媒は液化する。 Next, based on FIGS. 2-6, the configuration of the CO ₂ liquefier 24. The CO ₂ liquefier 24 constitutes a shell and plate heat exchanger, and is incorporated in the primary refrigerant circuit 12 as a full liquid evaporator (cascade condenser). In the CO ₂ liquefier 24, the NH ₃ refrigerant liquid as the primary refrigerant and the CO ₂ refrigerant gas as the secondary refrigerant are heat-exchanged, the NH ₃ refrigerant absorbs heat from the CO ₂ refrigerant and vaporizes, and the CO ₂ refrigerant liquefies. .

図２〜図４において、断面が円形で円筒形状を有する中空容器５０の内部にプレート重合体５２が収容されている。プレート重合体５２は、円板状の多数のプレート５４が重ね合されて円筒形状に形成されている。中空容器５０の上壁の軸方向一端にＮＨ_３導入口５６が形成され、ＮＨ_３導入口５６にＮＨ_３導入管５８が設けられている。中空容器５０の内部でＮＨ_３導入管５８の先端にＮＨ_３散布管６０が接続されている。ＮＨ_３散布管６０は中空容器５０の上壁５０ａに対してほぼ平行に配置されている。
図４に示すように、ＮＨ_３散布管６０には、下方に向けて多数の細径の散布孔６０ａが軸方向に２列に形成されている。 2 to 4, a plate polymer 52 is accommodated in a hollow container 50 having a circular cross section and a cylindrical shape. The plate polymer 52 is formed in a cylindrical shape by overlapping a large number of disk-shaped plates 54. An NH ₃ introduction port 56 is formed at one axial end of the upper wall of the hollow container 50, and an NH ₃ introduction pipe 58 is provided at the NH ₃ introduction port 56. An NH ₃ spraying tube 60 is connected to the tip of the NH ₃ introduction tube 58 inside the hollow container 50. The NH ₃ spraying tube 60 is disposed substantially parallel to the upper wall 50 a of the hollow container 50.
As shown in FIG. 4, the NH ₃ spray pipe 60 has a large number of narrow spray holes 60 a formed in two rows in the axial direction downward.

図５はＮＨ_３導入管５８、ＮＨ_３散布管６０及び中空ハウジング６８の拡大図である。ＮＨ_３導入管５８は一次冷媒回路１２に接続されている。ＮＨ_３導入管５８からＮＨ_３散布管６０にＮＨ_３冷媒液が供給される。中空ハウジング６８は中空容器５０の軸方向に延設されており、中空ハウジング６８の下面にＮＨ_３散布管６０がタップ溶接ｗによって固定されている。従って、中空ハウジング６８とＮＨ_３散布管６０とは一体に形成されている。 FIG. 5 is an enlarged view of the NH ₃ introduction pipe 58, the NH ₃ spraying pipe 60 and the hollow housing 68. The NH ₃ introduction pipe 58 is connected to the primary refrigerant circuit 12. NH ₃ refrigerant liquid is supplied from the NH ₃ inlet tube 58 to the NH ₃ sparge tube 60. The hollow housing 68 extends in the axial direction of the hollow container 50, and the NH ₃ spraying tube 60 is fixed to the lower surface of the hollow housing 68 by tap welding w. Therefore, the hollow housing 68 and the NH ₃ spraying tube 60 are integrally formed.

ＮＨ_３導入管５８と中空容器５０の軸方向反対側の上壁端部に、ＮＨ_３導出口６４が形成され、ＮＨ_３導出口６４にＮＨ_３導出管６６が設けられている。ＮＨ_３導出管６６は一次冷媒回路１２に接続されている。ＮＨ_３導出管６６の下端には中空ハウジング６８が一体に連結されている。 On wall end portion of the axially opposite side of the NH ₃ inlet tube 58 and the hollow container 50, NH ₃ outlet 64 is formed, NH ₃ outlet pipe 66 is provided in the NH ₃ outlet 64. The NH ₃ outlet pipe 66 is connected to the primary refrigerant circuit 12. A hollow housing 68 is integrally connected to the lower end of the NH ₃ outlet tube 66.

図４に示すように、中空ハウジング６８の横断面は、横方向（即ち水平方向）の長辺６８ａと上下方向の短辺６８ｂとを有する四角形をなしている。
図６は中空ハウジング６８の上面図である。図６に示すように、中空ハウジング６８の上面には、長手方向に軸対称に２列に配置された多数のＮＨ_３ガス導入孔６８ｃが形成されている。 As shown in FIG. 4, the cross section of the hollow housing 68 is a quadrangle having a long side 68a in the horizontal direction (that is, a horizontal direction) and a short side 68b in the vertical direction.
FIG. 6 is a top view of the hollow housing 68. As shown in FIG. 6, on the upper surface of the hollow housing 68, a large number of NH ₃ gas introduction holes 68c arranged in two rows in axial symmetry with respect to the longitudinal direction are formed.

図２及び図３において、中空容器５０の一方の側壁にＣＯ_２導入口７０が形成され、ＣＯ_２導入口７０にＣＯ_２導入管７２が形成されている。ＣＯ_２導入管７２はＣＯ_２循環路４２に接続され、プレート重合体５２の内部にＣＯ_２導入管７２と各プレート５４の表裏面に形成されたＣＯ_２冷媒の熱交換流路とを連通するＣＯ_２流路７４が形成されている。
また、ＣＯ_２導入管７２の下方の側壁にＣＯ_２導出口７６が形成され、ＣＯ_２導出口７６にＣＯ_２導出管７８が形成されている。ＣＯ_２導出管７８はＣＯ_２循環路４２に接続され、プレート重合体５２の内部にＣＯ_２導出管７８と各プレート５４の表裏面に形成されたＣＯ_２冷媒の熱交換流路とを連通するＣＯ_２流路８０が形成されている。 2 and 3, a CO ₂ introduction port 70 is formed on one side wall of the hollow container 50, and a CO ₂ introduction pipe 72 is formed on the CO ₂ introduction port 70. The CO ₂ introduction pipe 72 is connected to the CO ₂ circulation path 42, and communicates the CO ₂ introduction pipe 72 and the heat exchange flow path of the CO ₂ refrigerant formed on the front and back surfaces of each plate 54 inside the plate polymer 52. A CO ₂ flow path 74 is formed.
Moreover, CO ₂ outlet 76 is formed in the side wall below the CO ₂ inlet tube 72, CO ₂ discharge pipe 78 to the CO ₂ outlet 76 is formed. The CO ₂ lead-out pipe 78 is connected to the CO ₂ circulation path 42, and communicates the CO ₂ lead-out pipe 78 with the heat exchange flow path of the CO ₂ refrigerant formed on the front and back surfaces of each plate 54 inside the plate polymer 52. A CO ₂ flow path 80 is formed.

プレート重合体５２を構成する多数のプレート５４は表裏両面に特定の凹凸パターンをもち、これらのプレート５４が表裏交互に重ねられている。これによって、プレート５４の表裏面に２つの独立した流路が交互に形成されている。一方の流路は中空容器５０の内部空間に開口し、この開口からＮＨ_３冷媒が流入する。各プレート５４には同じ位置に２つの開口が形成され、これらの開口が重ね合されることでＣＯ_２流路７４及び８０が形成される。開口７０から流入したＣＯ_２冷媒ガスはＣＯ_２流路７４を介し、プレート５４に表裏面に形成された他方の流路を流れ、その間ＮＨ_３冷媒と熱交換した後、ＣＯ_２流路８０を介して開口７６から流出する。
かかるシェルアンドプレート式熱交換器のプレート重合体５２の構成は従来公知である（例えば特開２０１２−５７９００号公報参照）。 A large number of plates 54 constituting the plate polymer 52 have specific uneven patterns on both front and back surfaces, and these plates 54 are alternately stacked. Thereby, two independent flow paths are alternately formed on the front and back surfaces of the plate 54. One flow path opens into the internal space of the hollow container 50, and NH ₃ refrigerant flows from this opening. Each plate 54 is formed with two openings at the same position, and these openings are overlapped to form CO ₂ channels 74 and 80. CO ₂ refrigerant gas flowing from the opening 70 through the CO ₂ flow path 74, flows through the other flow path formed in the front and back surfaces to the plate 54, after NH ₃ refrigerant exchanges heat between the CO ₂ flow path 80 Through the opening 76.
The structure of the plate polymer 52 of such a shell-and-plate heat exchanger is conventionally known (see, for example, JP 2012-57900 A).

図４に示すように、中空容器５０の側壁とプレート重合体５２との間にステー８２ａ及び８２ｂが架設されている。ステー８２ａの下方に中空容器５０の側壁とプレート重合体５２との間を仕切るステー８４ａが設けられ、ステー８２ｂの下方に中空容器５０の側壁とプレート重合体５２との間を仕切るステー８４ｂが設けられている。そして、ステー８２ａとステー８４ａとの間に形成される空間ｓ１に、棒状の充填材８６が充填され、ステー８２ｂとステー８４ｂとの間に形成される空間ｓ２に、棒状の充填材８６が充填されている。 As shown in FIG. 4, stays 82 a and 82 b are installed between the side wall of the hollow container 50 and the plate polymer 52. A stay 84a that partitions the side wall of the hollow container 50 and the plate polymer 52 is provided below the stay 82a, and a stay 84b that partitions the side wall of the hollow container 50 and the plate polymer 52 is provided below the stay 82b. It has been. The space s1 formed between the stay 82a and the stay 84a is filled with the rod-shaped filler 86, and the space s2 formed between the stay 82b and the stay 84b is filled with the rod-shaped filler 86. Has been.

ＮＨ_３冷媒液とＣＯ_２冷媒ガスとはプレート重合体５２で熱交換され、ＮＨ_３冷媒液はＣＯ_２冷媒から吸熱し気化する。逆に、ＣＯ_２冷媒ガスは冷却され液化する。気化したＮＨ_３冷媒ガスは上昇し、ＮＨ_３ガス導入孔６８ｃから中空ハウジング６８の内部に流入し、ＮＨ_３導出管６６から一次冷媒回路１２に流出する。 Heat exchange is performed between the NH ₃ refrigerant liquid and the CO ₂ refrigerant gas in the plate polymer 52, and the NH ₃ refrigerant liquid absorbs heat from the CO ₂ refrigerant and vaporizes. Conversely, the CO ₂ refrigerant gas is cooled and liquefied. The vaporized NH ₃ refrigerant gas rises, flows into the inside of the hollow housing 68 from the NH ₃ gas introduction hole 68c, and flows out from the NH ₃ lead-out pipe 66 to the primary refrigerant circuit 12.

かかる構成において、ＣＯ_２液化器２４で、ＣＯ_２冷媒ガスは、蒸発式凝縮器１８で外気ａと熱交換して凝縮温度２０℃で凝縮した２０℃のＮＨ_３冷媒と熱交換する。この熱交換でＮＨ_３冷媒は蒸発し、ＣＯ_２冷媒は２２℃のＣＯ_２液となる。蒸発式凝縮器１８には伝熱管１８ａが設けられ、伝熱管１８ａは一次冷媒回路１２に接続されている。蒸発式凝縮器１８の内部に貯留された冷却水は水ポンプ１８ｂにより汲み上げられ伝熱管１８ａに散布される。この冷却水に蒸発潜熱で伝熱管１８ａを流れるＮＨ_３冷媒ガスは冷却され液化する。 In such a configuration, in the CO ₂ liquefier 24, the CO ₂ refrigerant gas exchanges heat with the 20 ° C. NH ₃ refrigerant condensed at the condensation temperature of 20 ° C. by exchanging heat with the outside air a in the evaporative condenser 18. By this heat exchange, the NH ₃ refrigerant evaporates, and the CO ₂ refrigerant becomes a CO ₂ liquid at 22 ° C. The evaporative condenser 18 is provided with a heat transfer tube 18 a, and the heat transfer tube 18 a is connected to the primary refrigerant circuit 12. The cooling water stored in the evaporative condenser 18 is pumped up by the water pump 18b and dispersed in the heat transfer tube 18a. The NH ₃ refrigerant gas flowing through the heat transfer pipe 18a by the latent heat of evaporation in this cooling water is cooled and liquefied.

ＣＯ_２液化器２４で、ＣＯ_２冷媒はＮＨ_３冷媒液と熱交換し、２２℃のＣＯ_２液となる。２２℃のＣＯ_２冷媒液は、サーバ室３４に設けられた冷却器３６に送られ、冷却器３６でサーバ室３４内の空気を２５℃に冷却する。 In the CO ₂ liquefier 24, the CO ₂ refrigerant exchanges heat with the NH ₃ refrigerant liquid to become a 22 ° C. CO ₂ liquid. The 22 ° C. CO ₂ refrigerant liquid is sent to a cooler 36 provided in the server room 34, and the cooler 36 cools the air in the server room 34 to 25 ° C.

外気温度が２０℃（例えば、湿球温度ＷＢ１５℃・相対湿度６０％）以下の場合には、圧縮機１６を稼働させないフリークーリング運転を行う。即ち、ＮＨ_３冷媒は、ＣＯ_２液化器２４と蒸発式凝縮器１８との間をバイパス路２６ａ及び２６ｂを通って循環する。
フリークーリング運転では、ＣＯ_２液化器２４で気化したＮＨ_３冷媒ガスはサーモサイフォン作用でバイパス路２６ａを上昇する。蒸発式凝縮器１８で液化したＮＨ３冷媒液は、その重力で一次冷媒回路１２及びバイパス路２６ｂを流下し、ＣＯ_２液化器２４に戻る。
外気温度が２０℃（例えば、ＷＢ１５℃・相対湿度６０％）以上の場合には、切換弁２８ａ及び２８ｂを閉じ、圧縮機１６を稼働させる運転を行う。 When the outside air temperature is equal to or lower than 20 ° C. (for example, wet bulb temperature WB 15 ° C./relative humidity 60%), a free cooling operation in which the compressor 16 is not operated is performed. That is, the NH ₃ refrigerant circulates between the CO ₂ liquefier 24 and the evaporative condenser 18 through the bypass paths 26a and 26b.
In the free cooling operation, the NH ₃ refrigerant gas vaporized by the CO ₂ liquefier 24 moves up the bypass 26a by a thermosiphon action. NH3 refrigerant liquid liquefied by the evaporative condenser 18 flows down the primary refrigerant circuit 12 and the bypass passage 26b in its gravity, returns to the CO ₂ liquefier 24.
When the outside air temperature is 20 ° C. (for example, WB 15 ° C./relative humidity 60%) or more, the switching valves 28a and 28b are closed and the compressor 16 is operated.

２５℃に冷却された室内空気は送風機３８で下方に送られ、コールド流ｃｆを形成する。冷却空気はサーバラック４０間に形成された冷気通路ｃｗを通り、情報処理機器を冷却すると共に３５℃の昇温し、サーバラック４０の外側へ流出する。その後、上昇するホット流ｈｆを形成する。上昇したホット流ｈｆは冷却器３６で２５℃に冷却される。 The room air cooled to 25 ° C. is sent downward by the blower 38 to form a cold flow cf. The cooling air passes through the cool air passage cw formed between the server racks 40, cools the information processing device, raises the temperature to 35 ° C., and flows out of the server rack 40. Thereafter, a rising hot flow hf is formed. The rising hot flow hf is cooled to 25 ° C. by the cooler 36.

本実施形態によれば、冷媒として、オゾン層破壊作用がなくかつ地球温暖化係数がゼロに近い自然冷媒のＮＨ_３及びＣＯ_２を用いているので、地球温暖化のおそれがなく、かつこれらの冷媒は高い冷却能力をもつので、冷却効率を向上できる。
さらに、二次冷媒回路１４内を高圧（５．９ＭＰａ）に保持することでＣＯ_２冷媒を常温（２２℃）に調整し、冷却器３６におけるＣＯ_２冷媒の蒸発温度が常温（２２℃）となるように調整しているので、サーバ室３４内の空気をＣＯ_２冷媒の蒸発潜熱で容易に常温（例えば２５℃）に冷却できる。また、二次冷媒回路１４に常温のＣＯ_２冷媒が流れるので、結露が発生するおそれがなく、万一、サーバ室３４内でＣＯ_２冷媒が漏洩しても、気化するので情報処理機器を損傷するおそれがない。 According to the present embodiment, as the refrigerant, NH ₃ and CO ₂ , which are natural refrigerants that have no ozone depleting action and have a global warming potential close to zero, there is no fear of global warming, and these Since the refrigerant has a high cooling capacity, the cooling efficiency can be improved.
Further, by maintaining the inside of the secondary refrigerant circuit 14 at a high pressure (5.9 MPa), the CO ₂ refrigerant is adjusted to normal temperature (22 ° C.), and the evaporation temperature of the CO ₂ refrigerant in the cooler 36 is normal temperature (22 ° C.). Therefore, the air in the server room 34 can be easily cooled to normal temperature (for example, 25 ° C.) by the latent heat of vaporization of the CO ₂ refrigerant. In addition, since the normal temperature CO ₂ refrigerant flows through the secondary refrigerant circuit 14, there is no risk of condensation, and even if the CO ₂ refrigerant leaks in the server room 34, it vaporizes and damages information processing equipment. There is no fear.

また、ＣＯ_２冷媒を２２℃に保持しているので、ＣＯ_２液化器２４でＣＯ_２冷媒と熱交換するＮＨ_３冷媒も一次冷媒回路１２内で２０℃に保持できる。そのため、外気温度が高くても、蒸発式凝縮器１８によって低い湿球温度（例えばＷＢ１５℃）でＮＨ_３冷媒を冷却できる。これによって、空調設備１０ＡのＣＯＰを向上できる。 Further, since the holding of CO ₂ refrigerant to 22 ° C., NH ₃ refrigerant in a CO ₂ liquefier 24 CO ₂ exchanges heat with the refrigerant can be maintained to 20 ° C. in the primary refrigerant circuit 12. Therefore, even when the outside air temperature is high, the NH ₃ refrigerant can be cooled by the evaporative condenser 18 at a low wet bulb temperature (for example, WB 15 ° C.). Thereby, the COP of the air conditioning equipment 10A can be improved.

また、冷却器３６から出たコールド流ｃｆとサーバラック４０から出たホット流ｈｆとをサーバ室３４内で別な領域に区分けして形成しているので、これらの空気流が混じり合うことがない。そのため、サーバ室３４の冷却効率を向上できる。
また、外気温度が常温（２０℃）以下のとき、圧縮機１６の運転を止め、フリークーリング運転を行い、蒸発式凝縮器１８において、常温以下の外気ａでＮＨ_３冷媒を冷却すると共に、ＣＯ_２液化器２４と蒸発式凝縮器１８との間で、ＮＨ_３冷媒をサーモサイフォン作用を利用して自然循環させるようにしているので、圧縮機１６の動力を節減できＣＯＰを向上できる。 Further, since the cold flow cf from the cooler 36 and the hot flow hf from the server rack 40 are formed separately in different regions in the server room 34, these air flows may be mixed. Absent. Therefore, the cooling efficiency of the server room 34 can be improved.
When the outside air temperature is normal temperature (20 ° C.) or less, the compressor 16 is stopped and free cooling operation is performed. In the evaporative condenser 18, the NH ₃ refrigerant is cooled with the outside air a below normal temperature, and CO 2 is cooled. _Since the NH ₃ refrigerant is naturally circulated between the _two- liquefier 24 and the evaporative condenser 18 by using a thermosiphon action, the power of the compressor 16 can be saved and the COP can be improved.

また、ＣＯ_２液化器２４では、中空ハウジング６８は、横方向に長い長辺６８ａを有する矩形状に形成した横断面を有しているので、優れた邪ま板効果を有している。気化したＮＨ_３冷媒は中空ハウジング６８の外側に形成された迂回流路を通ることで、ＮＨ_３ガス導入孔６８ｃに達するまでに液滴分離効果を向上できる。そのため、圧縮機１６への液バックを効果的に防止できる。 Further, in the CO ₂ liquefier 24, the hollow housing 68 has a cross section formed in a rectangular shape having long sides 68a that are long in the lateral direction, and thus has an excellent baffle effect. The vaporized NH ₃ refrigerant passes through a bypass channel formed outside the hollow housing 68, so that the droplet separation effect can be improved before reaching the NH ₃ gas introduction hole 68c. Therefore, liquid back to the compressor 16 can be effectively prevented.

また、ＮＨ_３冷媒ガスの流路にはフィルタ式の液滴分離器を設けていないので、圧力損失を低減できる。そのため、圧縮機動力を低減できＣＯＰを向上できる。
また、ＮＨ_３散布管６０によりＮＨ_３冷媒液をプレート重合体５２の軸方向に均一にかつプレート重合体５２の上面に広く散布できるので、ＮＨ_３冷媒とＣＯ_２冷媒との熱交換効率を向上できる。そのため、中空容器５０へ供給するＮＨ_３冷媒量を低減できると共に、一次冷媒回路１２を流れるＮＨ_３冷媒量を低減できる。 Further, since no filter type droplet separator is provided in the flow path of the NH ₃ refrigerant gas, pressure loss can be reduced. Therefore, compressor power can be reduced and COP can be improved.
Further, since the widely be sprayed uniformly and the upper surface of the plate the polymer 52 in the axial direction of the plate polymer _52, NH ₃ refrigerant liquid by NH ₃ sparge tube 60, increase the heat exchange efficiency of the NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant it can. Therefore, the amount of NH ₃ refrigerant supplied to the hollow container 50 can be reduced, and the amount of NH ₃ refrigerant flowing through the primary refrigerant circuit 12 can be reduced.

また、空間ｓ１及びｓ２に充填材８６を充填することで、中空容器５０に供給するＮＨ_３冷媒量を低減できる。こうして一次冷媒回路１２を流れるＮＨ_３冷媒量を大幅に低減できるので、ＮＨ_３レシーバ２０を小型化できる。
また、中空ハウジング６８の横断面を、横方向に長い長辺を有する矩形状に形成したことで、中空ハウジング６８が下方へ突出しない。そのため、中空容器５０の容積を低減でき、その分ＮＨ_３冷媒の供給量を低減できる。また、中空ハウジング６８の横断面を横方向へ広げてあるので、中空ハウジング６８の内部を通るＮＨ_３冷媒ガスの圧力損失を低減でき、これによって、圧縮機１６の動力を低減できる。 Moreover, the amount of NH ₃ refrigerant supplied to the hollow container 50 can be reduced by filling the spaces s 1 and s 2 with the filler 86. In this way, the amount of NH ₃ refrigerant flowing through the primary refrigerant circuit 12 can be greatly reduced, so that the NH ₃ receiver 20 can be reduced in size.
Moreover, the hollow housing 68 does not protrude downward because the cross section of the hollow housing 68 is formed in a rectangular shape having long sides in the horizontal direction. Therefore, the volume of the hollow container 50 can be reduced, and the supply amount of the NH ₃ refrigerant can be reduced correspondingly. Further, since the cross section of the hollow housing 68 is expanded in the lateral direction, the pressure loss of the NH ₃ refrigerant gas passing through the inside of the hollow housing 68 can be reduced, and thereby the power of the compressor 16 can be reduced.

さらに、ＮＨ_３散布管６０に形成された散布孔６０ａをＮＨ_３散布管６０の軸方向に多数配列したので、ＮＨ_３冷媒液をプレート重合体５２に対し軸方向に均一にかつプレート重合体５２の上面に広く散布できる。これによって、ＮＨ_３冷媒とＣＯ_２冷媒との熱交換効率を向上できる。 Further, since numerous arranged spraying hole 60a formed in the NH ₃ sparge tube 60 in the axial direction of the NH ₃ sparge tube 60, NH ₃ refrigerant liquid plate polymer 52 uniformly and in the axial direction relative to the plate polymer 52 Can be widely spread on the top surface of Thereby, the heat exchange efficiency between the NH ₃ refrigerant and the CO ₂ refrigerant can be improved.

さらに、ＮＨ_３導入孔６８ｃを中空ハウジング６８の上面壁に中空ハウジング６８の軸方向に軸対称に２列に配置したので、ＮＨ_３冷媒ガスが中空ハウジング６８に流入するときの圧力損失を低減できる。
さらに、中空ハウジング６８及びＮＨ_３散布管６０をタップ溶接ｗで一体に形成したので、中空容器への中空ハウジング及び冷媒散布管の取付けが容易になる。 Furthermore, since the NH ₃ introduction holes 68c are arranged in two rows on the upper surface wall of the hollow housing 68 so as to be axially symmetric with respect to the axial direction of the hollow housing 68, the pressure loss when the NH ₃ refrigerant gas flows into the hollow housing 68 can be reduced. .
Furthermore, since the hollow housing 68 and the NH ₃ spraying tube 60 are integrally formed by tap welding w, it is easy to attach the hollow housing and the coolant spraying tube to the hollow container.

なお、本発明者等の試算によれば、圧縮機１６を稼働した運転で、ＮＨ_３冷媒の凝縮温度を３５℃とし、蒸発温度を１６℃とし、外気温度をＷＢ＋２７℃以上とした運転では、ＣＯＰが６前後の運転が可能になる。また、圧縮機１６を稼働しないフリークーリング運転で、外気温度をＷＢ＋１５℃以下とした場合、ＣＯＰが１３以上の運転が可能になる。また、本実施形態の空調設備１０Ａが東京地区に設けられたサーバ室に適用された場合、東京地区の気象データに基づいて計算すると、年間のフリークーリング運転日は２００日以上となり、年間ＣＯＰは１０以上となる。 According to the estimation by the present inventors, in the operation in which the compressor 16 was operated, the NH ₃ refrigerant condensation temperature was 35 ° C., the evaporation temperature was 16 ° C., and the outside air temperature was WB + 27 ° C. or more. Operation with a COP of around 6 is possible. Further, in a free cooling operation in which the compressor 16 is not operated, when the outside air temperature is set to WB + 15 ° C. or less, an operation with a COP of 13 or more is possible. In addition, when the air conditioning equipment 10A of this embodiment is applied to a server room provided in the Tokyo area, the annual free cooling operation day is 200 days or more and the annual COP is calculated based on the weather data of the Tokyo area. 10 or more.

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、サーバラック４０にＣＰＵを内蔵したシステムボード９０が収納された状態を示している。システムボード９０間には隙間が形成されている。本実施形態の空調設備１０Ｂは、システムボード９０には、冷却板９２が冷却板９２の冷却面の全面がシステムボード９０に接するように固定されている。サーバラック４０の上方には第１実施形態と同様の冷却器３６及び送風機３８が設置されている。冷却器３６には二次冷媒回路１４からＣＯ_２液が導入され、ＣＯ_２液はサーバ室３４内の空気と熱交換し、室内空気を冷却する。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a state in which a system board 90 incorporating a CPU is stored in the server rack 40. A gap is formed between the system boards 90. In the air conditioning equipment 10 </ b> B of this embodiment, the cooling plate 92 is fixed to the system board 90 so that the entire cooling surface of the cooling plate 92 is in contact with the system board 90. Above the server rack 40, a cooler 36 and a blower 38 similar to those of the first embodiment are installed. CO ₂ liquid is introduced from the secondary refrigerant circuit 14 into the cooler 36, and the CO ₂ liquid exchanges heat with the air in the server room 34 to cool the room air.

二次冷媒回路１４にはＣＯ_２分岐路９４が分岐している。ＣＯ_２分岐路９４にはさらに複数のＣＯ_２枝路９６が分岐しており、各ＣＯ_２枝路９６は、各冷却板９２に接続されている。ＣＯ_２分岐路９４の往路及び復路には夫々流量調整弁９８ａ及び９８ｂが設けられている。 A CO ₂ branch 94 is branched into the secondary refrigerant circuit 14. A plurality of CO ₂ branches 96 are further branched into the CO ₂ branch 94, and each CO ₂ branch 96 is connected to each cooling plate 92. Flow rate adjusting valves 98a and 98b are provided on the forward path and the return path of the CO ₂ branch path 94, respectively.

図８に示すように、冷却板９２の内部には蛇行したＣＯ_２管１００が配設されており、ＣＯ_２枝路９６はＣＯ_２管１００に連通している。サーバラック４０の内部には温度センサ１０２が設けられ、温度センサ１０２の検出値は制御装置１０４に入力される。制御装置１０４は、温度センサ１０２の検出値に基づいて流量調整弁９８ａ及び９８ｂの開度を制御する。その他の構成は、前記第１実施形態と同一である。 As shown in FIG. 8, a meandering CO ₂ pipe 100 is disposed inside the cooling plate 92, and the CO ₂ branch 96 communicates with the CO ₂ pipe 100. A temperature sensor 102 is provided inside the server rack 40, and a detection value of the temperature sensor 102 is input to the control device 104. The control device 104 controls the opening degree of the flow rate adjusting valves 98a and 98b based on the detection value of the temperature sensor 102. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

かかる構成において、二次冷媒回路１４を流れるＣＯ_２冷媒液は、冷却器３６に流入してサーバラック４０内を通る空気と熱交換し、サーバラック４０内を冷却すると共に、ＣＯ_２分岐路９４及びＣＯ_２枝路９６を介してＣＯ_２管１００に導入される。ＣＯ_２管１００に導入されたＣＯ_２冷媒液は蒸発してシステムボード９０から熱を奪い、システムボード９０を直接冷却する。 In such a configuration, the CO ₂ refrigerant liquid flowing through the secondary refrigerant circuit 14 flows into the cooler 36 and exchanges heat with the air passing through the server rack 40 to cool the server rack 40, and the CO ₂ branch path 94. And is introduced into the CO ₂ tube 100 via the CO ₂ branch 96. CO ₂ refrigerant liquid introduced into the CO ₂ tube 100 removes heat from the system board 90 evaporates, cooling the system board 90 directly.

また、冷却器３６で２５℃に冷却された室内空気は送風機３８で下方へ送られ、コールド流ｃｆを形成する。冷却空気はシステムボード９０の間を通り、多数の冷気通路ｃｗが形成される。冷気通路ｃｗを流れる冷却空気はシステムボード９０を冷却すると共に３５℃に昇温し、システムボード９０の外側へ流出し、上昇するホット流ｈｆを形成する。上昇したホット流ｈｆは冷却器３６で冷却される。 The room air cooled to 25 ° C. by the cooler 36 is sent downward by the blower 38 to form a cold flow cf. The cooling air passes between the system boards 90, and a number of cooling air passages cw are formed. The cooling air flowing through the cool air passage cw cools the system board 90 and rises to 35 ° C., flows out to the outside of the system board 90, and forms a rising hot flow hf. The raised hot flow hf is cooled by the cooler 36.

本実施形態によれば、冷却器３６でサーバラック４０内空気を冷却すると共に、冷却板９２を流れるＣＯ_２冷媒液の蒸発潜熱によってシステムボード９０を直接冷却できる。また、冷気通路ｃｗを流れる冷却空気による冷却と、冷却板９２を流れるＣＯ_２冷媒による冷却との相乗効果により、高発熱量を有するＣＰＵを内蔵したシステムボード９０を有効に冷却できる。そのため、冷却水を用いる場合と比べ、冷却効果を飛躍的に向上できる。また、システムボード９０の熱は、サーバラック４０の外部に一切出さないので、サーバー室３４の温度を上げるおそれがない。 According to the present embodiment, the air in the server rack 40 is cooled by the cooler 36, and the system board 90 can be directly cooled by the latent heat of vaporization of the CO ₂ refrigerant flowing through the cooling plate 92. Further, due to the synergistic effect of the cooling by the cooling air flowing through the cold air passage cw and the cooling by the CO ₂ refrigerant flowing through the cooling plate 92, the system board 90 incorporating the CPU having a high calorific value can be effectively cooled. Therefore, the cooling effect can be dramatically improved as compared with the case of using cooling water. Further, since the heat of the system board 90 is not emitted to the outside of the server rack 40, there is no possibility of raising the temperature of the server room 34.

また、冷却水を用いたときのように水垢の付着による熱交換性能の低下や、直接膨張式の冷媒循環を用いたときのような油膜や油溜りにより熱交換効率の低下を招くことがなく、高い熱交換性能を維持できる。
また、冷却器３６から出たコールド流ｃｆとしシステムボード９０から出たホット流ｈｆとをサーバラック４０内で別な領域に区分けして形成しているので、これらの空気流が混じり合うことがない。そのため、サーバ室３４の冷却効率を向上できる。 In addition, there is no reduction in heat exchange performance due to adhesion of scales as in the case of using cooling water, or reduction in heat exchange efficiency due to an oil film or oil reservoir as in the case of using a direct expansion type refrigerant circulation. High heat exchange performance can be maintained.
Further, since the cold flow cf coming out of the cooler 36 and the hot flow hf coming out of the system board 90 are divided into different regions in the server rack 40, these air flows may be mixed. Absent. Therefore, the cooling efficiency of the server room 34 can be improved.

さらに、制御装置１０４によって温度センサ１０２の検出値に応じて流量調整弁９８ａ及び９８ｂの開度を制御するので、サーバラック４０内の温度を所望の温度に精度良く調整できる。 Furthermore, since the opening degree of the flow rate adjusting valves 98a and 98b is controlled by the control device 104 in accordance with the detection value of the temperature sensor 102, the temperature in the server rack 40 can be adjusted to a desired temperature with high accuracy.

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態に係る空調設備を図９により説明する。本実施形態に係る空調設備１０Ｃには、バイパス路１１０が設けられている。バイパス路１１０は、冷却器３６の下流側で二次冷媒回路１４から分岐し、蒸発式凝縮器１８に設けられた伝熱管１１２に接続されている。また、ＣＯ_２レシーバ３０をバイパスするように、伝熱管１１２からＣＯ_２レシーバ３０の下流側の二次冷媒回路１４に接続されている。バイパス路１１０及び二次冷媒回路１４には、ＣＯ_２冷媒の流れをどちらかの流路に切り替えるための切換弁１１４及び１１６が設けられている。また、第１実施形態の空調設備１０Ａに設けられたバイパス路２６ａ及び２６ｂは除去されている。その他の構成は第１実施形態と同一である。 (Embodiment 3)
Next, an air conditioning facility according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A bypass passage 110 is provided in the air conditioning facility 10C according to the present embodiment. The bypass passage 110 branches from the secondary refrigerant circuit 14 on the downstream side of the cooler 36 and is connected to a heat transfer tube 112 provided in the evaporative condenser 18. Further, to bypass the CO ₂ receiver 30 is connected from the heat transfer tube 112 on the downstream side of the secondary refrigerant circuit 14 of the CO ₂ receiver 30. The bypass passage 110 and the secondary refrigerant circuit 14 are provided with switching valves 114 and 116 for switching the flow of the CO ₂ refrigerant to one of the flow paths. Further, the bypass paths 26a and 26b provided in the air conditioning facility 10A of the first embodiment are removed. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

本実施形態では、外気温度が２０℃（ＷＢ１５℃・相対湿度６０％）以上の場合には、切換弁１１４を閉、切換弁１１６を開とし、圧縮機１６を稼働させる運転を行う。
外気温度が２０℃（ＷＢ＋１５℃）以下のとき、圧縮機１６を停止させ、切換弁１１４を開、切換弁１１６を閉に切り替え、ＣＯ_２冷媒をバイパス路１１０に流入させる。冷却器３６で室内空気を冷却させた後の気液二相流のＣＯ_２冷媒は、サーモサイフォン作用を利用した自然循環によりバイパス路１１０を上昇し蒸発式凝縮器１８に至る。そして、蒸発式凝縮器１８で外気ａで冷却され液化される。液化されたＣＯ_２冷媒は重力で二次冷媒回路１４を流下し、ＣＯ_２レシーバ３０に戻る。 In the present embodiment, when the outside air temperature is 20 ° C. (WB 15 ° C., relative humidity 60%) or higher, the operation is performed such that the switching valve 114 is closed and the switching valve 116 is opened and the compressor 16 is operated.
When the outside air temperature is 20 ° C. (WB + 15 ° C.) or lower, the compressor 16 is stopped, the switching valve 114 is opened, the switching valve 116 is closed, and the CO ₂ refrigerant flows into the bypass passage 110. The gas-liquid two-phase flow CO ₂ refrigerant after the room air is cooled by the cooler 36 moves up the bypass passage 110 and reaches the evaporative condenser 18 by natural circulation utilizing a thermosiphon action. Then, it is cooled and liquefied by the outside air a in the evaporative condenser 18. The liquefied CO ₂ refrigerant flows down the secondary refrigerant circuit 14 by gravity and returns to the CO ₂ receiver 30.

本実施形態によれば、蒸発式凝縮器１８で、ＮＨ_３冷媒に加えて、ＣＯ_２冷媒を直接外気aによって冷却できる。このように、外気温度が高くても、低い湿球温度で直接ＣＯ_２冷媒を冷却できるので、ＣＯＰをさらに向上できる。そのため、フリークーリング運転期間をさらに長くできる。 According to the present embodiment, the evaporative condenser 18 can directly cool the CO ₂ refrigerant by the outside air a in addition to the NH ₃ refrigerant. Thus, even if the outside air temperature is high, the COP can be further improved because the CO ₂ refrigerant can be directly cooled at a low wet bulb temperature. Therefore, the free cooling operation period can be further increased.

（実施形態４）
次に、本発明の第４実施形態を図１０に基づいて説明する。本実施形態の空調設備１０Ｄは、前記第１実施形態のバイパス路２６ａ及び２６ｂを設け、これらバイパス路に夫々流量調整弁１２０ａ及び１２０ｂを設けている。また、前記第３実施形態と同様に、バイパス路１１０及び伝熱管１１２を設けると共に、バイパス路１１０に流量調整弁１２２を設けると共に、二次冷媒回路１４に流量調整弁１２４を設けている。さらに、外気ａの温度及び湿度を検出する温度湿度センサ１２６で、検出値が入力され、該検出値に基づいて流量調整弁１２０ａ、１２０ｂ、１２２及び１２４の開度を調整する制御装置１２８が設けられている。その他の構成は第１実施形態又は第２実施形態と同一である。 (Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The air conditioning equipment 10D of this embodiment is provided with the bypass passages 26a and 26b of the first embodiment, and the flow rate adjusting valves 120a and 120b are provided in these bypass passages, respectively. Similarly to the third embodiment, the bypass passage 110 and the heat transfer pipe 112 are provided, the flow rate adjustment valve 122 is provided in the bypass passage 110, and the flow rate adjustment valve 124 is provided in the secondary refrigerant circuit 14. Further, a temperature / humidity sensor 126 that detects the temperature and humidity of the outside air a receives a detection value, and a control device 128 that adjusts the opening of the flow rate adjusting valves 120a, 120b, 122, and 124 based on the detection value is provided. It has been. Other configurations are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.

本実施形態では、制御装置１２８により、外気ａの温度及び湿度に応じて、バイパス路２６ａ、２６ｂ及び１１０に流すＮＨ_３冷媒やＣＯ_２冷媒の流量を調整できる。
そのため、前記第１実施形態で得られる作用効果に加えて、二次冷媒回路１４を流れるＣＯ_２冷媒の温度を常温に保持しつつ、外気ａによるＮＨ_３冷媒やＣＯ_２冷媒の冷却作用を一層利用できるので、フリークーリング運転期間をさらに延ばすことができる。
なお、本実施形態の構成と前記第２実施形態の構成とを組み合わせることで、フリークーリング運転期間をさらに延長できると共に、システムボード９０の冷却効果を増すことができる。 In the present embodiment, the control device 128 can adjust the flow rates of the NH ₃ refrigerant and the CO ₂ refrigerant that flow through the bypass passages 26a, 26b, and 110 in accordance with the temperature and humidity of the outside air a.
Therefore, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the temperature of the CO ₂ refrigerant flowing through the secondary refrigerant circuit 14 is maintained at room temperature, and the cooling action of the NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant by the outside air a is further increased. Since it can be used, the free cooling operation period can be further extended.
In addition, by combining the configuration of the present embodiment and the configuration of the second embodiment, the free cooling operation period can be further extended and the cooling effect of the system board 90 can be increased.

本発明によれば、地球温暖化防止と、情報処理室の空調に要する動力の削減を達成し、かつ結露の発生を防止可能な空調設備を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an air conditioning facility that can prevent global warming, reduce the power required for air conditioning in an information processing room, and prevent the occurrence of condensation.

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ空調設備
１２一次冷媒回路
１４二次冷媒回路
１６圧縮機
１８蒸発式凝縮器
２０ＮＨ_３レシーバ
２２膨張弁
２４ＣＯ_２液化器
２６ａ、２６ｂバイパス路（ＮＨ_３バイパス路）
２８ａ、２８ｂ、１１４、１１６切換弁（切換機構）
３０ＣＯ_２レシーバ
３４サーバ室
３６冷却器
３８送風機
４０サーバラック
４２ＣＯ_２循環路
５０中空容器
５０ａ上壁
５２プレート重合体
５４プレート
５６ＮＨ_３導入口
５８ＮＨ_３導入管
６０ＮＨ_３散布管
６０ａ散布孔
６４ＮＨ_３導出口
６６ＮＨ_３導出管
６８中空ハウジング
６８ａ長辺
６８ｂ短辺
６８ｃＮＨ_３導入孔
７０ＣＯ_２導入口
７２ＣＯ_２導入管
７４ＣＯ_２流路（冷媒導入路）
７６ＣＯ_２導出口
７８ＣＯ_２導出管
８０ＣＯ_２流路（冷媒導出路）
８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂステー
８６充填材
９０システムボード
９２冷却板
９４ＣＯ_２分岐路
９６ＣＯ_２枝路
９８ａ、９８ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１２２、１２４流量調整弁
１００ＣＯ_２管
１０２温度センサ
１０４、１２８制御装置
１１０バイパス路（ＣＯ_２バイパス路）
１１２伝熱管
１２６温度湿度センサ
ａ外気
ｃｆコールド流（第１の冷気流）
ｃｗ冷気通路
ｈｆホット流（第２の冷気流）
ｓ１、ｓ２空間 10A, 10B, 10C, 10D Air conditioning equipment 12 Primary refrigerant circuit 14 Secondary refrigerant circuit 16 Compressor 18 Evaporative condenser 20 NH ₃ receiver 22 Expansion valve 24 CO ₂ liquefier 26a, 26b Bypass path (NH ₃ bypass path)
28a, 28b, 114, 116 Switching valve (switching mechanism)
30 CO ₂ receiver 34 Server room 36 Cooler 38 Blower 40 Server rack 42 CO ₂ circulation path 50 Hollow container 50a Upper wall 52 Plate polymer 54 Plate 56 NH ₃ inlet 58 NH ₃ inlet pipe 60 NH ₃ spray pipe 60a Spray hole 64 NH ₃ outlet 66 NH ₃ outlet 68 hollow housing 68a long side 68b short side 68c NH ₃ inlet 70 CO ₂ inlet 72 CO ₂ inlet 74 CO ₂ passage (refrigerant inlet)
76 CO ₂ outlet 78 CO ₂ outlet 80 CO ₂ passage (refrigerant outlet)
82a, 82b, 84a, 84b Stay 86 Filler 90 System board 92 Cooling plate 94 CO ₂ branch 96 CO ₂ branch 98a, 98b, 120a, 120b, 122, 124 Flow rate regulating valve 100 CO ₂ pipe 102 Temperature sensor 104, 128 Control device 110 Bypass path (CO ₂ bypass path)
112 Heat transfer tube 126 Temperature / humidity sensor a Outside air cf Cold flow (first cold air flow)
cw cold air passage hf hot flow (second cold air flow)
s1, s2 space

Claims

Information processing chamber having a primary refrigerant circuit constituting a refrigeration cycle, and a secondary refrigerant circuit connected to the primary refrigerant circuit via a heat exchanger and led to the information processing chamber to cool the information processing chamber Air conditioning equipment,
A primary refrigerant circuit in which NH ₃ refrigerant circulates as a primary refrigerant and has refrigeration cycle components;
CO ₂ refrigerant is circulated as a secondary refrigerant, and a secondary refrigerant circuit which is a pressure adjusted so as CO ₂ refrigerant is held in the ambient temperature,
A compressor provided as the refrigeration cycle component in the primary refrigerant circuit, an evaporative condenser and an expansion valve for cooling NH ₃ refrigerant with outside air,
The primary refrigerant circuit and said secondary refrigerant circuit is connected, the CO ₂ liquefier of the NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant as the heat exchanger for liquefying the CO ₂ refrigerant is heat exchanged,
A cooler that is provided in the information processing chamber, is connected to the secondary refrigerant circuit, and is supplied with a CO ₂ refrigerant liquid maintained at room temperature to cool the information processing chamber to room temperature ;
A cooling plate housed inside the information processing chamber and fixed to the surface of a system board containing an electronic circuit and having a CO ₂ flow path formed therein;
A CO ₂ branch path branched from the secondary refrigerant circuit and connected to a CO ₂ flow path formed in the cooling plate ,
HVAC information processing chamber, characterized in that <br/> in which the CO ₂ refrigerant liquid at room temperature flowing in the secondary refrigerant circuit is circulated to the CO ₂ flow path.

A large number of racks in which the information processing devices are stored inside the information processing chamber are arranged in a line, and a number of cool air passages are formed in parallel between the information processing devices,
The cold air cooled by the cooler enters the multiple cold air passages from the same side of the multiple cold air passages, and the cold air entering the multiple cold air passages is on the same side of the multiple cold air passages The air-conditioning equipment for an information processing room according to claim 1 , wherein an air circulation flow is formed which comprises a second cold air flow coming out of the air and returning to the cooler.

The evaporative condenser is provided above the CO ₂ liquefier;
The primary refrigerant circuit has an NH ₃ bypass path that bypasses the compressor and the expansion valve, and a switching mechanism that switches between the primary refrigerant circuit and the NH ₃ bypass path,
The information processing chamber of the air conditioning installation according to claim 1, characterized in that the NH ₃ refrigerant by the NH ₃ bypass was set to be natural circulation.

The evaporative condenser is provided above the CO ₂ liquefier;
Said secondary refrigerant circuit includes a CO ₂ bypass passage is Shirube設to the evaporative condenser, bypassing the CO ₂ liquefier, a switching mechanism for switching said secondary refrigerant circuit and the CO ₂ bypass passage, said evaporative A heat exchanger pipe connected to the CO ₂ bypass path provided in the condenser
HVAC information processing chamber according to claim 1 or 3, characterized in that so as to natural circulation of CO ₂ refrigerant in the CO ₂ bypass passage.

Information processing chamber having a primary refrigerant circuit constituting a refrigeration cycle, and a secondary refrigerant circuit connected to the primary refrigerant circuit via a heat exchanger and led to the information processing chamber to cool the information processing chamber Air conditioning equipment,
A primary refrigerant circuit in which NH ₃ refrigerant circulates as a primary refrigerant and has refrigeration cycle components;
CO ₂ refrigerant is circulated as a secondary refrigerant, and a secondary refrigerant circuit which is a pressure adjusted so as CO ₂ refrigerant is held in the ambient temperature,
A compressor provided as the refrigeration cycle component in the primary refrigerant circuit, an evaporative condenser and an expansion valve for cooling NH ₃ refrigerant with outside air,
The primary refrigerant circuit and said secondary refrigerant circuit is connected, the CO ₂ liquefier of the NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant as the heat exchanger for liquefying the CO ₂ refrigerant is heat exchanged,
A cooler that is provided in the information processing chamber, is connected to the secondary refrigerant circuit, is supplied with a CO ₂ refrigerant liquid kept at room temperature, and cools the information processing chamber to room temperature,
The evaporative condenser is provided above the CO ₂ liquefier;
Said secondary refrigerant circuit includes a CO ₂ bypass passage is Shirube設to the evaporative condenser, bypassing the CO ₂ liquefier, a switching mechanism for switching said secondary refrigerant circuit and the CO ₂ bypass passage, said evaporative A heat exchanger pipe connected to the CO ₂ bypass path provided in the condenser
The CO ₂ bypass information processing chamber of the air conditioning facilities characterized in that the CO ₂ refrigerant so as to naturally circulate.

Information processing chamber having a primary refrigerant circuit constituting a refrigeration cycle, and a secondary refrigerant circuit connected to the primary refrigerant circuit via a heat exchanger and led to the information processing chamber to cool the information processing chamber Air conditioning equipment,
A primary refrigerant circuit in which NH ₃ refrigerant circulates as a primary refrigerant and has refrigeration cycle components;
CO ₂ refrigerant is circulated as a secondary refrigerant, and a secondary refrigerant circuit which is a pressure adjusted so as CO ₂ refrigerant is held in the ambient temperature,
A compressor provided as the refrigeration cycle component in the primary refrigerant circuit, an evaporative condenser and an expansion valve for cooling NH ₃ refrigerant with outside air,
The primary refrigerant circuit and said secondary refrigerant circuit is connected, the CO ₂ liquefier of the NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant as the heat exchanger for liquefying the CO ₂ refrigerant is heat exchanged,
A cooler that is provided in the information processing chamber, is connected to the secondary refrigerant circuit, is supplied with a CO ₂ refrigerant liquid kept at room temperature, and cools the information processing chamber to room temperature,
The CO ₂ liquefier
A cylindrical hollow container into which NH ₃ refrigerant is introduced;
A plate polymer that is arranged inside the hollow container and on which front and back surfaces are formed by superimposing a plurality of plates having irregularities that form heat exchange channels for NH ₃ refrigerant and CO ₂ refrigerant;
A hollow housing having an NH ₃ gas introduction pipe formed in an upper surface thereof and an NH ₃ gas lead-out pipe connected to the primary refrigerant circuit in an upper space of the plate polymer, facing the upper partition wall of the hollow container;
A CO ₂ introduction path for communicating the secondary refrigerant circuit and a heat exchange flow path for the CO ₂ refrigerant formed on the multiple plates, and a heat exchange flow path for the CO ₂ refrigerant; It said secondary refrigerant circuit and information processing chamber of the air conditioning facilities you characterized by comprising a CO ₂ outlet passage for communicating.

The hollow housing is disposed opposite to the upper partition wall of the hollow container and extends in the axial direction of the hollow container,
The apparatus further comprises an NH ₃ spraying pipe disposed on a lower surface of the hollow housing in a longitudinal direction of the hollow housing and having a spray hole for spraying NH ₃ refrigerant toward the plate polymer. Item 7. The air conditioning equipment for the information processing room according to Item 6.

The air conditioning equipment of an information processing room according to claim 6 or 7, wherein a filler is filled in a space formed between a side partition wall of the hollow housing and the plate polymer.