CN102287972A - 制冷剂循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供制冷剂循环装置，即使在向蒸发器送风的多台送风机中至少一台发生了故障、风量减少、冷却能力降低时，也能使冷却能力增加，弥补能力。本发明的制冷剂循环装置具有用于控制向冷凝器供给的制冷剂温度的冷凝器侧制冷剂温度控制设备。冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制设在热介质配管上的热介质流量控制阀的开度，使得设在冷凝器出口的制冷剂液体管上的冷凝器制冷剂液体温度传感器的测定值成为冷凝器侧外部输入温度的设定温度。当从送风机故障检测机构输入了故障信号时，冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制热介质流量控制阀的开度，使得冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低，使得冷凝器制冷剂液体温度传感器的测定值成为设定温度。

Description

制冷剂循环装置
技术领域
本发明涉及制冷剂循环装置，特别涉及用于控制空调系统中的冷却单元送风机故障时的冷却能力的制冷剂循环装置。
背景技术
在服务器室内，以集约状态配置多个计算机、服务器等的电子设备。电子设备通常是以机架安装方式配置的，即，以把按功能单位分割电子设备来收纳的机架(筐体)叠置成柜架的方式配置，多个柜架整齐排列在服务器室的地板上。
这些电子设备，为了进行正常动作，需要一定的温度环境，如果在高温状态下，则可能引起系统停止等的故障。为此，服务器室，借助全年制冷型整装式空调机等，控制为一定的温度环境。但是，空调机有故障时，则成为由于设备类发热而使得室内成为高温状态或者局部地形成了高温部位的状态。通常，电子设备类的容许温度是常温左右，当周围空气成为高温时，可能出现设备本身借助保护控制而自动停止、不能继续运转，或者设备的构成部件毁坏而造成故障的问题。
专利文献1公开了能进行空调机故障时的对应的制冷剂循环装置。专利文献1的制冷剂循环装置由室内机、室外机、压缩机、膨胀阀、将它们连接起来的制冷剂配管构成，例如压缩机发生了故障时，在判断为室内机送风机可运转后，当根据设置在室内的温度传感器的测定值计算出的最高温度超过了根据电子设备类的容许温度设定的上限温度时，仍继续送风机的运转。
专利文献1：日本特开2009-047419号公报
发明内容
但是，专利文献1的制冷剂循环装置，在压缩机故障时，由于不能进行冷却运转，所以，冷却性能降低，室内温度上升，随之电子设备类有可能发生故障。另外，送风机故障时，也不能采取任何措施。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供使制冷剂自然循环的空调系统中的制冷剂循环装置，即使在向蒸发器送风的多台送风机中的至少一台产生了故障、风量减小而冷却能力降低的情况下，也能使冷却能力增加，弥补能力。
为了实现上述目的，本发明提供一种制冷剂循环装置，具有蒸发器、向蒸发器送风的多个送风机、冷凝器、连接上述蒸发器和上述冷凝器的制冷剂液体管及制冷剂气体管；其特征在于，具有检测上述送风机的故障的送风机故障检测机构、冷凝器侧制冷剂温度控制设备、控制向上述冷凝器供给的热介质的流量的热介质流量控制阀、以及检测从上述冷凝器供给到上述蒸发器的制冷剂液体温度的冷凝器制冷剂液体温度传感器；上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备，在从上述送风机故障检测机构输入了故障信号时，控制上述热介质流量控制阀，使得冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低，使得由上述冷凝器制冷剂液体温度传感器测定的测定值成为设定温度。
本发明为了解决上述课题，通过使冷凝温度降低，使冷却能力增大。
本发明的制冷剂循环装置，即，使制冷剂自然循环的制冷剂循环装置，将设置在比蒸发器高的部位的冷凝器用气体配管和液体配管连接。另外，在蒸发器气化了的制冷剂的气体经由气体配管被送到冷凝器，在冷凝器液化了的制冷剂的液体经由液体配管被送到蒸发器，这样，制冷剂自然循环，用蒸发器可得到冷却作用。把该制冷剂自然循环式的空调系统用于服务器的局部冷却，可以减少空调机的运转成本。
在本发明中，优选具有冷凝器侧控制温度计算机构；当故障信号从上述送风机故障检测机构输入到了上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备时，上述冷凝器侧控制温度计算机构，根据送风机的故障台数和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度，上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制上述热介质流量控制阀，使得冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低到上述计算的值，使得上述冷凝器制冷剂液体温度传感器测定值成为设定温度。
在本发明中，根据送风机的故障台数和冷却性能表来计算所需的冷凝温度，降低到该冷凝温度，增大冷却能力。
在本发明中，优选具有蒸发器内压力传感器，当故障信号从上述送风机故障检测机构输入到了上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备时，上述冷凝器侧控制温度计算机构，根据送风机的故障台数、上述蒸发器内压力传感器的测定值和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度，上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制上述热介质流量控制阀，使得冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低到上述计算的值，使得冷凝器制冷剂液体温度传感器测定值成为设定温度。
在本发明中，根据送风机的故障台数、蒸发器内压力传感器测定值和冷却性能表来计算所需的冷凝温度，降低到该冷凝温度，增大冷却能力。实际上，通过用蒸发器内压力传感器测定蒸发温度，更准确地设定到用于得到所需冷却能力的冷凝温度。这样，可防止热量的损失。
在本发明中，优选具有室内露点温度传感器，当故障信号从上述送风机故障检测机构输入到了上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备时，上述冷凝器侧控制温度计算机构，根据送风机的故障台数和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度，上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制上述热介质流量控制阀，当上述计算的值在室内露点温度以上时，使冷凝器侧外部输入温度的设定温度成为计算值，当上述计算的值在室内露点温度以下时，使设定温度降低到室内露点温度，使冷凝器制冷剂液体温度传感器测定值成为设定温度。
本发明还具有防止结露的作用。
根据本发明的制冷剂循环装置，向蒸发器送风的送风机中的至少一台产生了故障时，由于使冷凝温度降低，使冷却能力增大，所以，能弥补冷却单元能力。另外，还可以防止蒸发器的结露。
附图说明
图1是表示第1实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
图2是表示第2实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
图3是表示第3实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
图4是表示第4实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
图5是表示第5实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
图6是表示第6实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
图7是表示第7实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
附图标记的说明
1...蒸发器，2...送风机，3...冷凝器，4...制冷剂液体管，5...制冷剂气体管，6...送风机故障检测机构，7...冷凝器侧制冷剂温度控制设备，8...冷凝器液体管温度传感器，9...冷凝器侧控制温度计算机构，10...室内露点温度传感器，11...蒸发器内压力传感器，21...热介质制成装置，22...热介质运送装置，23...热介质流量控制阀，24...服务器机架，25...热介质配管，26...热介质运送装置控制设备，27...喷洒式空冷冷凝器，28...喷洒式空冷冷凝器送风机，29...喷洒式空冷冷凝器送风机控制设备，30...喷洒用循环泵，31...喷洒用循环泵控制设备
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的制冷剂循环装置的优选实施方式。
图1是表示第1实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图。
在图1中，冷凝器3是将在2台蒸发器1、1气化了的制冷剂冷却并使其冷凝的装置。另外，蒸发器1的台数不限于2台。
冷凝器3设置在比蒸发器1高的部位，例如设置在房屋的屋顶上。冷凝器3在内部设有使用于冷却制冷剂的热介质(例如冷水)通过的盘管，气化后的制冷剂进行热交换，制冷剂被液化。在冷凝器3中将上述制冷剂冷却的热介质，利用热介质运送装置22从热介质制成装置21(例如冷冻机)供给。
蒸发器1、1和冷凝器3经由制冷剂液体管4和制冷剂气体管5连接。制冷剂气体管5的上端与冷凝器3内的盘管的一端连接，制冷剂气体管5的下端与蒸发器1的盘管的一端连接。另一方面，制冷剂液体管4的上端与冷凝器3内的盘管的另一端连接，制冷剂液体管4的下端与蒸发器1的盘管的另一端连接。因此，由各蒸发器1、1气化了的制冷剂的气体，通过制冷剂气体管5被自然地送到冷凝器3，在该冷凝器3液化后，液化了的制冷剂通过制冷剂液体管4自然地流下到蒸发器1。这样，进行制冷剂的自然循环。
作为进行循环的制冷剂，可以采用氟里昂、或者作为氟里昂替代品的HFC(氢氟碳化合物)等。另外，如果在比大气压低的压力下使用，也可以采用水。
由蒸发器1和向蒸发器1送风的送风机2构成的冷却单元，安装在服务器机架24的背面，收纳在服务器机架24内的电子设备的散热是通过送风机2向蒸发器1送风而进行的。这样，因电子设备而加热了的空气被冷却，放出到服务器室内。在送风机2设有检测送风机2故障用的送风机故障检测机构6。
该制冷剂循环装置设有冷凝器侧制冷剂温度控制设备7，该冷凝器侧制冷剂温度控制设备7用于控制供给冷凝器3的制冷剂温度。该冷凝器侧制冷剂温度控制设备7控制设在热介质配管25上的热介质流量控制阀23的开度，使得设在冷凝器3出口的制冷剂液体管4上的冷凝器制冷剂液体温度传感器8的测定值成为冷凝器侧外部输入温度的设定温度。
另外，冷凝器侧制冷剂温度控制设备7，在从送风机故障检测机构6输入了故障信号时，控制热介质流量控制阀23的开度，使冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低，使冷凝器制冷剂液体温度传感器8的测定值成为设定值。
这样，根据第1实施方式的制冷剂循环装置，由于可以使冷凝温度降低，增大冷却能力，所以，可以弥补冷却单元的能力。
图2是表示第2实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图，与图1所示的制冷剂循环装置相同或类似的部件，注以相同标记进行说明。
图2的制冷剂循环装置，相对于图1所示的制冷剂循环装置，设置了计算冷凝器3的控制温度的冷凝器侧控制温度计算机构9。
当故障信号从送风机故障检测机构6输入到了冷凝器侧制冷剂温度控制设备7时，为了得到与风量降低量对应的热量，必须降低蒸发温度。该制冷剂循环装置的制冷剂自然循环系统，由于蒸发温度与冷凝温度一起变动，所以，这时，使冷凝温度降低。
为了使与风量降低量对应的蒸发温度下降，冷凝器侧控制温度计算机构9，根据送风机2的故障台数和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度(计算值)。然后，冷凝器侧制冷剂温度控制设备7控制热介质流量控制阀23的开度，使冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低到计算值，使冷凝器制冷剂液体温度传感器8的测定值成为设定温度。
这样，根据第2实施方式的制冷剂循环装置，由于可以使冷凝温度降低，增大冷却能力，所以，可以弥补冷却单元的能力。
冷凝器侧控制温度的计算，是把风量与冷却能力的关系式、冷却能力与蒸发温度的关系式、设计条件、蒸发温度与冷凝温度的关系式、以及冷凝温度与冷凝器制冷剂液体温度的关系式，预先设定在冷却性能表中而进行的。
图3是表示第3实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图，与图1所示的制冷剂循环装置相同或类似的部件，注以相同标记进行说明。
图3的制冷剂循环装置，是在图2所示的制冷剂循环装置中，设置了检测蒸发器1内的压力的蒸发器内压力传感器11。
当故障信号从送风机故障检测机构6输入到了冷凝器侧制冷剂温度控制设备7时，为了得到与风量降低量对应的热量，必须降低蒸发温度。制冷剂循环装置的制冷剂自然循环系统，由于蒸发温度与冷凝温度一起变动，所以，这时，使冷凝温度降低。
为了成为与减少的风量对应的蒸发温度，冷凝器侧控制温度计算机构9，从预先设定的蒸发器内压力传感器11的测定值算出蒸发温度，计算应从该蒸发温度降低多少蒸发温度，根据蒸发温度与冷凝温度的关系式，计算应将冷凝温度降低多少(计算值)。冷凝器侧制冷剂温度控制设备7，为了得到该冷凝温度，根据冷凝温度和冷凝器制冷剂液体温度的关系式，计算冷凝器侧外部输入温度，控制热介质流量控制阀23的开度，使冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低到计算值，使冷凝器制冷剂液体温度传感器8的测定值成为设定温度。
这样，根据第3实施方式的制冷剂循环装置，由于更准确地设定为得到所需冷却能力的冷凝温度，并且增大冷却能力，所以，可以弥补冷却单元的能力。
冷凝器侧控制温度的计算，是将风量与冷却能力的关系式、冷却能力与蒸发温度的关系式、设计条件、蒸发温度与冷凝温度的关系式、以及冷凝温度与冷凝器制冷剂液体温度的关系式预先设定在冷却性能表中，由冷凝器侧控制温度计算机构9进行的。
图4是表示第4实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图，与图1所示的制冷剂循环装置相同或类似的部件，注以相同标记进行说明。
图4的制冷剂循环装置，是在图2所示的制冷剂循环装置中，设置了检测室内露点温度的室内露点温度传感器10。
当故障信号从送风机故障检测机构6输入到了冷凝器侧制冷剂温度控制设备7时，为了得到与风量降低量对应的热量，必须降低蒸发温度。该制冷剂循环装置的制冷剂自然循环系统，由于蒸发温度与冷凝温度一起变动，所以，这时，使冷凝温度降低。
为了使与风量降低量对应的蒸发温度下降，冷凝器侧控制温度计算机构9，从预先设定的冷却性能表计算所需的冷凝器侧控制温度(计算值)。然后，冷凝器侧制冷剂温度控制设备7，控制热介质流量控制阀23的开度，当该计算值在室内露点温度传感器10的测定值以上时，使冷凝器侧外部输入温度的设定温度成为计算值，当计算值在室内露点温度传感器10的测定值以下时，使设定温度降低到室内露点温度传感器10的测定值，使冷凝器制冷剂液体温度传感器8的测定值成为设定温度。
这样，根据第4实施方式的制冷剂循环装置，由于使冷凝温度降低，使冷却能力增大，从而增大了冷却单元的能力，并且能防止蒸发器1的结露。
冷凝器侧控制温度的计算，是将风量与冷却能力的关系式、冷却能力与蒸发温度的关系式、设计条件、蒸发温度与冷凝温度的关系式、以及冷凝温度与冷凝器制冷剂液体温度的关系式预先设定在冷却性能表中而进行的。
图5是表示第5实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图，与图1所示的制冷剂循环装置相同或类似的部件，注以相同标记进行说明。图5的制冷剂循环装置，是在图1所示的制冷剂循环装置中，不控制热介质流量控制阀23的开度，而是用热介质运送装置控制设备26控制热介质运送装置22的频率。另外，在图2～图4所示的制冷剂循环装置中也同样。
图6是表示第6实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图，与图1所示的制冷剂循环装置相同或类似的部件，注以相同标记进行说明。图6的制冷剂循环装置，是在图1所示的制冷剂循环装置中，在冷凝器3是喷洒式空冷冷凝器27时，不控制热介质流量控制阀23的开度，而是用喷洒式空冷冷凝器送风机控制设备29来控制喷洒式空冷冷凝器27的频率。另外，在图2～图4所示的制冷剂循环装置中也同样。
图7是表示第7实施方式的制冷剂循环装置的构成的框图，与图1所示的制冷剂循环装置相同或类似的部件，注以相同标记进行说明。图7的制冷剂循环装置，是在图6所示的制冷剂循环装置中，不控制喷洒式空冷冷凝器送风机控制设备29的频率，而是用喷洒用循环泵控制设备31来控制喷洒用循环泵30的频率。

Claims (4)

1.一种制冷剂循环装置，具有蒸发器、向蒸发器送风的多个送风机、冷凝器、连接上述蒸发器和上述冷凝器的制冷剂液体管及制冷剂气体管；其特征在于，
具有检测上述送风机的故障的送风机故障检测机构、冷凝器侧制冷剂温度控制设备、控制向上述冷凝器供给的热介质的流量的热介质流量控制阀、以及检测从上述冷凝器供给到上述蒸发器的制冷剂的液体温度的冷凝器制冷剂液体温度传感器；
上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备，在从上述送风机故障检测机构输入了故障信号时，控制上述热介质流量控制阀，使得冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低，使得由上述冷凝器制冷剂液体温度传感器测定的测定值成为设定温度。
2.如权利要求1所述的制冷剂循环装置，其特征在于，
具有冷凝器侧控制温度计算机构；
当故障信号从上述送风机故障检测机构输入到了上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备时，上述冷凝器侧控制温度计算机构，根据送风机的故障台数和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度，上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制上述热介质流量控制阀，使得冷凝器侧外部输入温度的设定温度降低到上述计算的值，使得上述冷凝器制冷剂液体温度传感器的测定值成为设定温度。
3.如权利要求2所述的制冷剂循环装置，其特征在于，
具有蒸发器内压力传感器；
当故障信号从上述送风机故障检测机构输入到了上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备时，上述冷凝器侧控制温度计算机构，根据送风机的故障台数、上述蒸发器内压力传感器的测定值和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度，上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制热介质流量控制阀，使得冷凝器外部输入温度的设定温度降低到上述计算的值，使得冷凝器制冷剂液体温度传感器的测定值成为设定温度。
4.如权利要求2或3所述的制冷剂循环装置，其特征在于，
具有室内露点温度传感器；
当故障信号从上述送风机故障检测机构输入到了上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备时，上述冷凝器侧控制温度计算机构，根据送风机的故障台数和预先设定的冷却性能表来计算所需的冷凝器侧控制温度，上述冷凝器侧制冷剂温度控制设备控制热介质流量控制阀，当上述计算的值在室内露点温度以上时，使冷凝器侧外部输入温度的设定温度成为计算值，当上述计算的值在室内露点温度以下时，使设定温度降低到室内露点温度，使冷凝器制冷剂液体温度传感器的测定值成为设定温度。
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