JP2005282988A

JP2005282988A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2005282988A
Application number: JP2004099144A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kawai; 和彦河合
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】筐体内の発熱負荷を除去できる複数の冷却方式を選択したり、外気の状態を判断したりする制御手段を有することで省エネルギーを考慮した最適冷却を可能とする冷却装置を得る。
【解決手段】発熱機器９を収納した収納箱８を筐体７内に設置し、この筐体内を冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式で構成された冷却手段により冷却するようにしたものにおいて、外気温度を検出する外気状態検出手段１０１と、収納箱内の内部温度を検出する内部空気状態検出手段１０２と、各検出手段から検出される温度から予測される室内負荷を除去できる冷却方式の少なくとも１つを選択する制御手段１０３とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷却装置に関し、特に、基板などの顕熱発熱体を内蔵した発熱機器を収納した収納箱筐体内の冷却装置に関するものである。

従来、この種の冷却装置においては、冷却対象の収納箱は、一般的には密閉された筐体内に発熱機器が収納されている。但し、筐体内は人が入れない程に狭いスペースのものもあり、内部の機器が発熱部品を有しているために適度に冷却されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された収納箱の筐体冷却システムは、自然循環冷媒回路で閉じた補助冷却装置室内機、及び補助冷却装置室外機で構成される自然循環冷却方式と、圧縮機により冷媒を強制循環させる強制循環冷媒回路で閉じた主冷却装置室内機、及び主冷却装置室外機で構成される強制循環冷却方式とによって、密閉空間を形成する収納箱の筐体内を冷却するように構成されている。そして、筐体内には発熱部品を含む発熱機器が収納されている。
一般の発熱機器では発熱部品を内蔵する機器ケース内にファンが配設されていて、ケース側面またはケース底面の空気取入口からケース内へ空気を取り込み、ケース上部の排気口から熱気を吹き出すようになっている。また、筐体には、前記筐体冷却システム異常時に、筐体内温度が一定温度以上にならないように外気取り込み用換気扇と排気ダンパが設置されている。尚、従来の冷却システムでは、発熱部品の最大負荷に合わせて冷却容量が決定されている。また、筐体は、一般に熱貫流の極めて少ない構造であるため、外気温の変化による筐体内部の冷却負荷の変動はほとんどない。

次に、動作について説明する。
通常運転時は、発熱機器内のファンの駆動により、前記の一つまたは二つの冷却方式により冷却された冷気が、機器ケースの空気取込口からケース内に取り込まれる。取り込まれた冷気は発熱部品を冷却して熱気となり、ケース上部の排気口から筐体内上部へ吹き出される。このように吹き出された熱気は、主冷却装置室内機ファンの送風により、熱気吸込み口を経て沸騰型冷却装置室内機に吸込まれ、自然循環冷媒回路の冷媒と熱交換されることにより１次冷却される。１次冷却後の空気は、主冷却装置室内ファンに吸引されたのち全量が主冷却装置室内機蒸発器を通過し、強制循環冷媒回路の冷媒と熱交換されて冷却される。このように冷却された空気は冷気として冷気吹き出し口から筐体内へ吹出される。上記のように空気が循環して筐体内を冷却する。
主冷却装置室内機ファンが故障等で動作しない場合や停電で電力が供給されない場合、発熱機器はバックアップ用電源で常時動作するが、冷却することができなくなるため、筐体内温度が上昇する。筐体内には、異常を検知する温度検出手段が設置されており、この温度検出手段がある温度例えば４０℃を超えると、換気扇と排気ダンパが動作して、外気を筐体内に取り込むと同時に筐体内の空気を筐体外へ排気する。それでも、温度検出手段の温度が上昇し続けて例えば４５℃になると、筐体外部、例えば管理センタ等に発報する２段階の運用になっている。
通常時は強制循環冷却方式で筐体内を冷却し、筐体内部温度より外気温度が低い場合は自然循環冷却方式のみ、または両者を併用して冷却する。

特開２００１−４１５０３号公報

ところで、上記のような従来の冷却システムにおいては、主冷却装置、補助冷却装置、換気扇、排気ダンパと４つの部品で構成されている。冷却方式としては、強制循環冷却方式と自然循環冷却方式がある。また、換気扇と排気ダンパにより構成される外気冷房方式がある。筐体内部温度より外気温度が低い場合は、強制循環冷却方式や自然循環冷却方式よりも、外気冷却方式の方が冷却効果が高い場合もあり、緊急時のみに外気冷却方式で冷却することは、ランニングコストが高くなるという問題があった。
また、外気冷却方式は、筐体内の異常温度を検知し一定温度を超えると動作するが、外気の湿度が高かったり、低かったり、雨天であったりして、筐体内に適していない状態においても、動作し、それによって、筐体内発熱機器の故障を引き起こす危険性もあるという問題もあった。

この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、筐体内の発熱負荷を除去できる複数の冷却方式を選択したり、外気の状態を判断したりする制御手段を有することで省エネルギーを考慮した最適冷却を可能とする冷却装置を提供することを目的とする。

この発明に係る冷却装置は、発熱機器を収納した収納箱を筐体内に設置し、この筐体内を冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式で構成された冷却手段により冷却するようにしたものにおいて、外気温度を検出する外気状態検出手段と、収納箱内の内部温度を検出する内部空気状態検出手段と、各検出手段から検出される温度から予測される室内負荷を除去できる冷却方式の少なくとも１つを選択する制御手段とを備えたものである。

この発明によれば、発熱機器を収納した収納箱を筐体内に設置し、この筐体内を冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式で構成された冷却手段により冷却するようにしたものにおいて、外気温度を検出する外気状態検出手段と、収納箱内の内部温度を検出する内部空気状態検出手段と、各検出手段から検出される温度から予測される室内負荷を除去できる冷却方式の少なくとも１つを選択する制御手段とを備えたので、ランニングコストを低減させることができ、冷却装置設置スペースを低減させることができ、冷却対象筐体内の安全性を確保することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における冷却装置を示す概略構成図である。
図１において、筐体７外に設けられた冷却装置室外機１と、筐体７内に設けられた冷却装置室内機２とは、冷媒配管１５、１６にて接続され、容量制御可能な圧縮機１１、室外側熱交換器１２、膨張弁２１、室内側熱交換器２２を順次接続した冷凍サイクルを構成し冷媒を循環させ冷媒強制循環方式を実現する。室外側熱交換器１２は室外側ファン１３、室内側熱交換器２２は室内側ファン２３により空気が循環することで熱交換される。冷却装置室内機２は室内空気吸い込み口２ａと室内空気吹き出し口２ｂを備えている。
また、筐体７外上部に設けられた補助冷却装置室外機３と、筐体７内に設けられた補助冷却装置室内機４とは、室外側熱交換器３２と室内側熱交換器４２とが冷媒配管３５、３６にて接続された冷凍サイクルを構成し、室外側ファン３３により循環される室外空気が室外側熱交換器３２を介すことで熱交換される液冷媒と、室内側ファン４３により循環される室内空気が室内側熱交換器４２を介すことで熱交換されるガス冷媒との比重差により冷媒を循環させ冷媒自然循環方式を実現する。また、補助冷却装置室内機４は室内空気吸い込み口４ａと室内空気吹き出し口４ｂを備えている。冷媒の比重差が生じる時すなわち、外気温度が室内温度より十分低い時に、冷媒自然循環方式による冷却が可能となる。
筐体７の外側壁に設けられた吸気ファン５は筐体７室内へ外気を吸気し、筐体７の反対の外側壁に設けられた排気ファン６は筐体７の室内空気を室外へ排気する。この空気の循環により、換気方式を実現する。従って、外気が室内空気より温度が低い場合には、換気方式による冷却が可能となる。
以上説明したように、冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式で構成された冷却手段を備えた冷却システムにおいて、冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式の少なくとも１つの冷却方式により、筐体７の室内に設置された発熱機器９を収納した収納箱８を含む筐体７内を冷却するものである。なお、収納箱８は側面下部に設けられた室内空気取り入れ口８ａと上面に設けられた排気口８ｂとを備えている。
前記冷却システムは、筐体７外に設けられた外気状態検出手段１０１と、発熱機器９を収容した収納箱８内に設けられた内部空気状態検出手段１０２とを備え、これらから検出される温度から予測される熱負荷を除去できる少なくとも１つの冷却方式を選択し、運転制御できる制御手段を備えたコントローラ１０３を備えている。

通常時は、冷媒強制循環方式のみで運転されるが、外気温度が室内温度より低い場合は冷媒自然循環方式もしくは換気方式の少なくともどちらか一方を利用することで、最も消費電力が多い冷媒強制循環方式での運転率を下げることで、ランニングコストを低減させることができる。
外気温度の他に外気湿度、塵埃濃度などを検出できる外気状態検出手段１０１により検出された内容により、コントローラ１０３は収納箱８を含む筐体７内の内部空気状態が適しているかどうかを判断し、少なくとも１つの冷却方式を選択し、運転制御できる制御手段を備えることもできる。それにより、収納箱８を含む筐体７内の安全性を確保することができる。

また、吸気ファン５、排気ファン６、冷却装置室内側ファン２３、補助冷却装置室内側ファン４３は、可変風量制御可能であり、熱負荷の変動にあわせて運転制御できる制御手段を備えたコントローラ１０３により制御される。コントローラ１０３は、冷却装置室外機１、冷却装置室内機２、補助冷却装置室内機４内のいずれかに設置することもできる。

実施の形態２．
図２はこの発明を実施するための実施の形態２における冷却装置を示す概略構成図である。
図２において、実施の形態１と構成が異なるのは、筐体７内に設けられた冷却装置室内機２の室内空気吸い込み口２ａの近傍に補助冷却装置の室内側熱交換器４２を備えていることである。また、冷却装置室内機２に設置された室内側ファン２３を、補助冷却装置の室内側熱交換器４２用のファンとして共用させることで、冷却装置室内機２と補助冷却装置室内機を一体構成とし、これにより消費電力を低減でき、補助冷却装置室内機の設置スペースを削減することができる。

なお、実施の形態１及び２に示した冷却システムの複数の冷却方式を一つの筐体内部に納めた冷却装置においても、実施の形態１及び２に示したものと同じ効果を得られる。

この発明を実施するための実施の形態１における冷却装置を示す概略構成図である。この発明を実施するための実施の形態２における冷却装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１冷却装置室外機
２冷却装置室内機
２ａ室内空気吸い込み口
２ｂ室内空気吹き出し口
３補助冷却装置室外機
４補助冷却装置室内機
４ａ室内空気吸い込み口
４ｂ室内空気吹き出し口
５吸気ファン
６排気ファン
７筐体
８収納箱
８ａ室内空気取り入れ口
８ｂ排気口
９発熱機器
１１圧縮機
１２室外側熱交換器
１３室外側ファン
１５、１６冷媒配管
２１膨張弁
２２室内側熱交換器
２３室内側ファン
３２室外側熱交換器
３３室外側ファン
３５、３６冷媒配管
４２室内側熱交換器
４３室内側ファン
１０１外気状態検出手段
１０２内部空気状態検出手段
１０３コントローラ

Claims

発熱機器を収納した収納箱を筐体内に設置し、この筐体内を冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式で構成された冷却手段により冷却するようにした冷却装置において、
外気温度を検出する外気状態検出手段と、
上記収納箱内の内部温度を検出する内部空気状態検出手段と、
上記各検出手段から検出される温度から予測される室内負荷を除去できる上記冷却方式の少なくとも１つを選択する制御手段と、
を備えたことを特徴とする冷却装置。
発熱機器を収納した収納箱を一つの筐体内に設置し、この一つの筐体内に、冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式で構成された冷却手段をそれぞれ設け、これらの冷却方式により一つの筐体内を冷却するようにした冷却システムにおいて、
外気温度を検出する外気状態検出手段と、
上記収納箱内の内部温度を検出する内部空気状態検出手段と、
上記各検出手段から検出される温度から予測される室内負荷を除去できる上記冷却方式の少なくとも１つを選択する制御手段と、
を備えたことを特徴とする冷却装置。
選択手段は、外気状態検出手段は外気の空気状態を検出し、この外気状態検出手段により検出された空気状態が収納箱を設置した筐体内に適しているか否かを判断して、冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式及び換気方式から成る複数の冷却方式の少なくとも１つを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却装置。
収納箱を設置した筐体内へ可変風量にて空気を搬送する送風手段を備え、制御手段は、室内負荷の変動に合わせて上記送風手段の風量を可変させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷却装置。
冷媒強制循環方式の冷却手段の室内機と冷媒自然循環方式の補助冷却手段の室内機を一体構成とし、冷媒強制循環方式の冷却手段の室内側ファンを冷媒自然循環式方式の補助冷却手段の室内側ファンとして共用することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷却装置。