JP2009104306A - 電子機器冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で結露防止が可能な電子機器冷却装置を提供する。
【解決手段】キャビネット１１内の電子機器３の排熱温度を検出し、排熱温度がコンピュータルームで規定される蒸発器２１が結露しない設定排熱温度Ｔ０以下になる場合に、蒸発器２１への冷媒供給を停止し、排熱温度が設定排熱温度Ｔ０を確実に上回ると、蒸発器２１への冷媒供給を開始するようにした。また、蒸発器２１を通る冷媒温度を検出し、この冷媒温度が、コンピュータルームで規定される蒸発器２１が結露しない設定冷媒温度ＴＨを下回らないように圧縮機の運転を制御するようにした。
【選択図】図２

Description

キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を冷却する電子機器冷却装置に関する。

従来より、キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を冷却水で冷却して室内に戻す電子機器冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般に、この電子機器冷却装置はコンピュータルームに設置され、コンピュータルームに設置されるサーバやネットワーク機器を冷却する。この種の電子機器冷却装置にあっては、キャビネット内の湿度制御を行うヒータや吸・放湿材を設けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
米国特許出願公開第２００６／０２３２９４５号明細書 特開平８−３１６６７６号公報

ところで、コンピュータルームは、一定の湿度及び一定の温度に管理されるのが一般的であり、かつ、電子機器が水を嫌うために結露を防止する必要もある。しかし、従来の電子機器冷却装置は、湿度制御を行うヒータや吸・放湿材を設けるため、部品点数が増大してしまう。また、従来装置は、電子機器近傍で冷却水を用いるため、厳重な水漏れ対策も必要になる。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成で結露防止が可能な電子機器冷却装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、圧縮機及び凝縮器を有する熱源機と、前記熱源機から延びる冷媒配管に接続されると共に、ファン付きの電子機器を収容したキャビネットの開口を閉塞するリアドアに配設された蒸発器と、により冷凍サイクルを構成し、前記キャビネットをコンピュータルームに配設し、前記電子機器に付設したファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却してコンピュータルームに戻すと共に、前記電子機器の排熱温度を検出する排熱温度検出手段を備え、前記排熱温度が、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定排熱温度以下の場合に、前記蒸発器への冷媒供給を停止し、前記排熱温度が前記設定排熱温度を上回ると、前記蒸発器への冷媒供給を開始する制御手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、電子機器の排熱温度が、コンピュータルームで規定される蒸発器が結露しない設定排熱温度以下の場合に、蒸発器への冷媒供給を停止し、排熱温度が設定排熱温度を上回ると、蒸発器への冷媒供給を開始するので、湿度制御を行うヒータや吸・放湿材を設けることなく、簡易な構成で蒸発器の結露を防止できる。

上記構成において、前記蒸発器を通る冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、前記冷媒温度が、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御する運転制御手段とを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記蒸発器は、複数の蒸発部から構成されて各蒸発部に冷媒を選択に流通可能に構成されると共に、各蒸発部につながる冷媒管に膨張弁が各々設けられ、前記排熱温度検出手段は、各蒸発部の上流の電子機器の排熱温度を各々検出し、前記制御手段は、前記排熱温度毎に、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定排熱温度以下か否かを判定し、排熱温度が設定排熱温度以下の電子機器の下流に配置される蒸発部への冷媒供給を停止し、この排熱温度が設定温度温度を上回ると、前記蒸発部への冷媒供給を開始することが好ましい。

また、本発明は、圧縮機及び凝縮器を有する熱源機と、前記熱源機から延びる冷媒配管に接続されると共に、ファン付きの電子機器を収容したキャビネットの開口を閉塞するリアドアに配設された蒸発器と、により冷凍サイクルを構成し、前記キャビネットをコンピュータルームに配設し、前記電子機器に付設したファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却してコンピュータルームに戻すと共に、前記蒸発器を通る冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、前記冷媒温度が、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御する運転制御手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、蒸発器を通る冷媒温度が、コンピュータルームで規定される蒸発器が結露しない設定冷媒温度を下回らないように圧縮機の運転を制御するので、湿度制御を行うヒータや吸・放湿材を設けることなく、簡易な構成で蒸発器の結露を防止できる。

上記構成において、前記冷媒温度検出手段は、前記蒸発器の入口冷媒温度及び出口冷媒温度を検出し、前記運転制御手段は、入口冷媒温度及び出口冷媒温度のうちの最小値が、前記設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御することが好ましい。

また、上記構成において、前記蒸発器は、複数の蒸発部から構成されて各蒸発部に冷媒を選択に流通可能に構成されると共に、各蒸発部につながる冷媒管に膨張弁が各々設けられ、前記冷媒温度検出手段は、各蒸発部の入口冷媒温度及び出口冷媒温度を各々検出し、前記運転制御手段は、各蒸発部の入口冷媒温度及び出口冷媒温度のうちの最小値が、前記設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御することが好ましい。

本発明は、電子機器の排熱温度が、コンピュータルームで規定される蒸発器が結露しない設定排熱温度以下の場合に、蒸発器への冷媒供給を停止し、排熱温度が設定排熱温度を上回ると、蒸発器への冷媒供給を開始するので、簡易な構成で蒸発器の結露を防止できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。
この電子機器冷却システム１は、コンピュータルーム２に配設される複数の電子機器３（図２参照）を冷却するシステムである。このコンピュータルーム２は、二重床に構成され、この二重床の上にサーバラック１０が床置きされる。

図２はサーバラック１０を示す図である。サーバラック１０は、前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、このキャビネット１１内に上下に間隔を空けて仕切り板（不図示）が配設され、各仕切り板に電子機器３がその背面をキャビネット１１後面に向けて配置されることによって、キャビネット１１内に複数の電子機器３が上下に段積み配置される。また、このキャビネット１１後面には、後面開口を閉塞自在に開閉するリアドア１２が設けられ、このリアドア１２は、通気自在に構成されると共に、その内部に電子機器冷却ユニット２０が構成される。また、サーバラック１０の底にはキャスタ１３が設けられ、サーバラック１０を容易に移動可能にしている。

上記電子機器３は、サーバやネットワーク機器であり、一般に、この種の電子機器は冷却用のファン４を付設したファン付き電子機器であり、機器内の温度が所定温度を超えるとファン４を駆動し、機器内に外気を導入して機器背面から排出する強制空冷機能を備えている。このため、電子機器３をその背面をキャビネット背面に向けて配置することで、図２に冷却風の流れを破線矢印で示すように、電子機器３に付設したファン４により室内空気がキャビネット前面開口から吸い込まれ、電子機器３を冷却してリアドア１２を通過して室内に戻る。また、このリアドア１２を開けることによって、キャビネット１１内の電子機器３へのアクセスが容易になる。

電子機器冷却ユニット２０は、サーバラック１０のリアドア１２と一体に構成され、複数（本例では３台）のサーバラック１０に設けられた電子機器冷却ユニット２０が、一台の熱源機３０（図１参照）から延びるメイン冷媒配管３１（図１参照）に並列に接続される。すなわち、この複数（３台）の電子機器冷却ユニット２０と、これらユニット２０が配管接続される熱源機３０とによって電子機器冷却装置４０が構成される。なお、図１に示す例では、コンピュータルーム２に１２台のサーバラック１０を配置し、３台のサーバラック１０内の電子機器冷却ユニット２０を一台の熱源機３０に各々接続した一系統の電子機器冷却装置４０を４系統配設した場合を示している。

電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０と配管接続されることによって冷凍サイクルを行う冷凍回路を構成するユニットであり、図２に示すように、蒸発器２１を備え、電子機器３から排出された空気がリアドア１２内の蒸発器２１を流通した際に、蒸発器２１によってこの空気を冷却して室内に戻す。この蒸発器２１は、リアドア１２の上下に渡って延在し、上下略中間部を境に上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とに分割され、キャビネット１１上半分の電子機器３の冷却を上側蒸発部２２が受け持ち、下半分の電子機器３の冷却を下側蒸発部２３が受け持つように構成される。

図３は電子機器冷却装置４０の回路構成を示す図である。この図に示すように、電子機器冷却ユニット２０は、熱源機３０から延びるメイン冷媒配管３１を構成するメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに対し、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して並列に接続される。フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、柔軟性及び冷媒不透過性を有するフレキシブルチューブが適用され、フレキシブル液管２５は比較的小径のチューブが適用され、フレキシブルガス管２６は比較的大径のチューブが適用される。

熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂには、フレキシブル液管及びフレキシブルガス管接続用の複数（本例では５個）の接続ポートＰ１Ａ〜Ｐ５Ａ及びＰ１Ｂ〜Ｐ５Ｂが各々設けられる。本構成では、これら接続ポートＰ１Ａ〜Ｐ５Ａ及びＰ１Ｂ〜Ｐ５Ｂのうちの３組に、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６の一端が接続されることによって３台の電子機器冷却ユニット２０（蒸発器２１）が接続され、残り２組の接続ポートＰ４Ａ、Ｐ５Ａ、Ｐ４Ｂ及びＰ５Ｂは、電子機器冷却ユニット２０或いは熱源機３０増設時に使用される増設用接続ポートとして使用される。すなわち、残り２組の接続ポートＰ４Ａ、Ｐ５Ａ、Ｐ４Ｂ及びＰ５Ｂは、サーバラック１０増設時に追加される電子機器冷却ユニット２０を接続する接続ポート或いは増設する熱源機３０を接続する接続ポートとして使用される。

フレキシブル液管２５の他端は、電子機器冷却ユニット２０の液管接続部ＰＩＮに接続される。この液管接続部ＰＩＮから延びる冷媒配管２７は２つに分岐し、一方の分岐管２７Ａは膨張弁２８Ａを介して上側蒸発部２２の入口に接続され、他方の分岐管２７Ｂは膨張弁２８Ｂを介して下側蒸発部２３の入口に接続される。
各蒸発部２２、２３の出口は１本の合流冷媒配管（ガス管）２９に配管接続され、この合流冷媒配管２９の端部に設けたガス管接続部ＰＯＵＴにフレキシブルガス管２６が接続される。これによって、電子機器冷却ユニット２０内の各蒸発部２２、２３に冷媒を選択的に流通可能に冷媒配管が接続される。
このように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６を介して電子機器冷却ユニット２０の蒸発器２１を接続したため、この蒸発器２１が内蔵されるリアドア１２を開閉した際に上記フレキシブル配管２５、２６が撓んでリアドア１２の開閉を妨げない。また、これら配管を接続したままでもサーバラック１０の位置の微調整が可能である。

ここで、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂは、図１に示すように、コンピュータルーム２の上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回され、このメイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂの接続ポートＰ１Ａ〜Ｐ５Ａ及びＰ１Ｂ〜Ｐ５Ｂにつながるフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、上床２Ａの開口穴２Ｃ（図２参照）を通ってリアドア１２内の蒸発器２１につながる。このため、図２に示すように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６が蒸発器２１から下方に延びた後に床下空間内で緩やかに曲がるように引き回され、これらフレキシブル配管２５、２６の長さに余裕を持たせておくことによってリアドア１２開閉時にフレキシブル配管２５、２６だけがリアドア１２の動きに合わせて移動する。従って、リアドア１２開閉時に他の配管に力が作用することがなく、他の配管、例えば、メイン液管３１Ａ及びメインガス管３１Ｂに鋼管を適用することが可能である。

この電子機器冷却ユニット２０には、蒸発器２１の下方に電装ユニット５１と、この電装ユニット５１につながるリモートコントローラ５２が設けられている。この電装ユニット５１は、上側蒸発部２２の入口冷媒温度Ｌ１及び出口冷媒温度Ｇ１と、下側蒸発部２３の入口冷媒温度Ｌ２及び出口冷媒温度Ｇ２とを、４つの温度センサ（冷媒温度検出手段）２９Ａ〜２９Ｄを介して各々検出し、各蒸発部２２、２３の出入り口温度差（Ｌ１−Ｇ１、Ｌ２−Ｇ２）に基づいて適正な過熱度になるように各々の膨張弁２８Ａ、２８Ｂの制御を行うと共に、熱源機３０と通信する機能を備えている。

また、この電子機器冷却ユニット２０には、図２に示すように、上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３の上流側に各々配置され、上側及び下側に収容される電子機器３から排出される空気の温度（排熱温度）ＴＸ１、ＴＸ２を検出する排熱温度センサ（排熱温度検出手段）２９Ｅ、２９Ｆを備え、これらセンサ２９Ｅ、２９Ｆの出力が電装ユニット５１に入力される。

リモートコントローラ５２は、コンピュータルーム２のサーバラック１０の側面或いは背面などに配置され、リアドア１２内の電装ユニット５１に有線或いは無線で接続される。このリモートコントローラ５２には、図示は省略するが、室内温度センサ、操作ボタン、表示部、ブザー（報音部）などが設けられ、このリモートコントローラの操作に従って、電子機器冷却装置４０の運転開始／停止、設定温度Ｔ０の変更、各種エラーメッセージの報知（表示及びブザー音出力）などが行われる。ここで、設定温度Ｔ０は、電子機器冷却ユニット２０の目標温度であり、通常、コンピュータルーム２の室内目標温度が設定される。そして、この電子機器冷却装置４０においては、キャビネット１１の前面側開口から入る空気、或いは、蒸発器２１を通過した空気の温度が、該設定温度Ｔ０になるように各部の制御が実行される。

熱源機３０は、室外に設置され、概略的には、冷媒を圧縮する圧縮機３２、オイルセパレータ３３、四方弁３４、熱源側熱交換器（凝縮器）３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７の順に配管接続され、このレシーバタンク３７にメイン液管３１Ａが接続されると共に、圧縮機３２入口につながる低圧側配管４１にアキュムレータ３８を介してメインガス管３１Ｂが接続される。
圧縮機３２は、定速運転用のＡＣ圧縮機（能力一定型の圧縮機）３２Ａと、周波数可変運転用のインバータ圧縮機（能力可変型の圧縮機）３２Ｂとを有し、これらは並列に接続され、冷却の負荷に応じてこれら圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオンオフ制御及び圧縮機３２Ｂの運転周波数を可変制御することによって熱源機３０全体の冷却能力が可変可能に構成される。

より具体的に説明すると、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には、逆止弁４２Ａ、４２Ｂが各々設けられ、各逆止弁４２Ａ、４２Ｂの下流で合流する高圧側配管４２にオイルセパレータ３３、逆止弁４３、四方弁３４、熱源側熱交換器３５、膨張弁３６及びレシーバタンク３７が順に接続される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側につながる低圧側配管４１は、アキュムレータ３８の下流でつながり、このアキュムレータ３８の上流で四方弁３４につながり、この四方弁３４を介してメインガス管３１Ｂにつながる。なお、この四方弁３４の切換は行われず、図３の状態に固定される。
また、高圧側配管４２には、膨張弁３６と並列に逆止弁４４が接続され、この逆止弁４４により熱源側熱交換器３５からレシーバタンク３７への流れを許容すると共に逆方向の流れを禁止する。また、上記逆止弁４２Ａ、４２Ｂとオイルセパレータ３３の間には、冷媒戻し管４５が接続され、この冷媒戻し管４５の先端は圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に接続される。この冷媒戻し管４５には開閉弁４６が設けられ、この開閉弁４６を開けることによって圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された冷媒の一部を圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻すことができ、圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出能力を低減することができる。

なお、高圧側配管４２は、液側サービスバルブ４７を介してメイン液管３１Ａに接続され、低圧側配管４１は、ガス側サービスバルブ４８を介してメインガス管３１Ｂに接続される。また、オイルセパレータ３３によって分離されたオイルは、オイル戻し管４９を通って圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吸込側に戻される。また、一方の圧縮機３２Ａ、３２Ｂの高圧側と他方の圧縮機３２Ｂ、３２Ａの低圧側とはオイル戻し管３２Ｃ、３２Ｄで互いに接続され、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂ内のオイル量が適正に調整される。また、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出側には高圧スイッチ５Ａ、５Ｂが各々設けられ、高圧スイッチ５、６により圧縮機３２Ａ、３２Ｂの吐出圧が許容範囲の上限を超えた場合に各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転が停止される。

また、熱源機３０は、電装ユニット６１を有し、この電装ユニット６１は、内外通信線６２を介して当該熱源機３０に接続される電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１と通信可能に接続される。この電装ユニット６１は、各電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット５１との間で制御信号や運転信号を送受信すると共に、電子機器冷却ユニット２０側に設けられたリモートコントローラ５２の操作を入力し、これらによって電子機器冷却装置４０の各部の制御を行う。

この電子機器冷却装置４０にあっては、熱源機３０の電装ユニット５１の制御の下、圧縮機３２Ａ、３２Ｂが運転される。この場合、電装ユニット５１は、図示せぬ温度センサで検出した室外温度Ｔ２とリモートコントローラ５２で検出した室内温度Ｔ１との差の温度（差温）などに基づき、各圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転のオン／オフ及び運転周波数を制御すると共に、熱源側熱交換器３５の出入り口温度を図示せぬ温度センサにより検出し、この出入り口温度差が適正範囲になるように膨張弁３６の弁開度を制御する。
この場合、圧縮機３２Ａ、３２Ｂから吐出された高温高圧冷媒は、熱源側熱交換器３５で凝縮されて液化された後、熱源機３０から延びるメイン液管３１Ａを通ってコンピュータルーム２内の電子機器冷却ユニット２０に供給される。

各電子機器冷却ユニット２０では、メイン液管３１Ａを流れる液冷媒がフレキシブル液管２５を通って冷媒配管２７を流れ、ここで二系統に分流されて、一方が膨張弁２８Ａを通って上側蒸発部２２を流れると共に、他方が膨張弁２８Ｂを通って下側蒸発部２３を流れ、各蒸発部２２、２３で蒸発してガス化し、各蒸発部２２、２３での冷媒蒸発熱により各蒸発部２２、２３を通過する空気が冷却される。
そして、各蒸発部２２、２３でガス化した冷媒は、合流冷媒配管２９で合流した後にフレキシブルガス管２６を通ってメインガス管３１Ｂに流れ、熱源機３０に戻る。以上のようにして冷凍サイクルが行われる。

ここで、コンピュータルーム２は、一定の湿度及び一定の温度に管理されるのが一般的であり、その湿度条件及び温度条件に従って結露しない設定排熱温度（例えば、２５℃）が定まる。本構成では、この設定排熱温度がリモートコントローラ５２に設定温度Ｔ０として設定される。コンピュータルーム２では、複数の電子機器３が基本的に２４時間体制で稼働しており、無人の時間が長く、コンピュータルーム２内での結露の発生を極力避ける必要がある。

そこで、本実施形態では、電子機器冷却装置４０での結露を避けるべく、蒸発器２１通過後の排熱温度を管理する第１結露防止制御と、蒸発器２１を通る冷媒温度を管理する第２結露防止制御とを行っている。
図４は、第１結露防止制御を示すフローチャートである。電子機器冷却ユニット２０の電装ユニット（制御手段）５１は、リモートコントローラ５２により検出される室内温度Ｔ１を取得し（ステップＳ１）、この室内温度Ｔ１が設定温度Ｔ０を上回っているか否かを判定し（ステップＳ２）、室内温度Ｔ１が設定温度Ｔ０以下の場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、コンピュータルーム２の冷やしすぎであるため、蒸発器２１による冷却を禁止（ＯＦＦ）すべく、電装ユニット５１内の図示せぬメモリの所定領域に各膨張弁２８Ａ、２８Ｂの各々に対応するＯＦＦフラグを設定する（ステップＳ３）。

上記判定において、室内温度Ｔ１が設定温度Ｔ０を上回る場合、電装ユニット５１は、上側蒸発部２２の排熱温度ＴＸ１を取得し（ステップＳ４）、この排熱温度ＴＸ１が閾値（リモートコントローラ５２の設定温度Ｔ０＋サーバ排熱シフト値α）を上回っているか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、サーバ排熱シフト値αは、排熱温度ＴＸ１が設定温度Ｔ０を十分に上回っているか否かを判定するための余裕値であり、零〜十数℃の範囲内の値（例えば、５℃）が設定される。なお、このサーバ排熱シフト値αを零に設定してもよく、この場合は、排熱温度ＴＸ１が設定温度Ｔ０を上回るか否かが判定される。

このステップＳ５の判定で肯定結果が得られた場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、つまり、排熱温度ＴＸ１が閾値（設定温度Ｔ０＋α）を上回る場合、電装ユニット５１は、上側蒸発部２２による冷却を許容（ＯＮ）すべく、電装ユニット５１内の図示せぬメモリの所定領域に膨張弁２８ＡのＯＮフラグを設定する（ステップＳ６）。
一方、ステップＳ５の判定で否定結果が得られた場合（ステップＳ５：ＮＯ）、つまり、排熱温度ＴＸ１が閾値（設定温度Ｔ０＋α）以下の場合、電装ユニット５１は、上側蒸発部２２による冷却を禁止（ＯＦＦ）すべく、膨張弁２８ＡのＯＦＦフラグを設定する（ステップＳ７）。

続いて、電装ユニット５１は、下側蒸発部２３の排熱温度ＴＸ２を取得し（ステップＳ８）、排熱温度ＴＸ２が閾値（リモートコントローラ５２の設定温度Ｔ０＋サーバ排熱シフト値α）を上回っているか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、このステップＳ９の判定で肯定結果が得られた場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、つまり、排熱温度ＴＸ２が閾値（設定温度Ｔ０＋α）を上回る場合、膨張弁２８ＢのＯＮフラグを設定する（ステップＳ１０）。一方、このステップＳ９の判定で肯定結果が得られた場合（ステップＳ９：ＮＯ）、つまり、排熱温度ＴＸ２が閾値（設定温度Ｔ０＋α）以下の場合、電装ユニット５１は、膨張弁２８ＢのＯＦＦフラグを設定する（ステップＳ１１）。上述のフラグ設定処理は、運転中繰り返し実行され、排熱温度ＴＸ１、ＴＸ２に応じて書き換えられる。

これらフラグ情報は、電装ユニット５１内の制御部（図示せず）が適宜参照し、ＯＮフラグ（許可フラグ）が設定されていれば、ＯＮフラグに対応する膨張弁２８Ａ又は２８Ｂについては上述した開弁制御を実行し、この膨張弁２８Ａ又は２８Ｂがつながる蒸発部２２又は２３により冷却を継続する。一方、ＯＦＦフラグ（禁止フラグ）が設定されてれば、ＯＦＦフラグに対応する膨張弁２８Ａ又は２８Ｂを閉弁し、対応する蒸発部２２又は２３による冷却を禁止する。このため、膨張弁２８Ａ、２８Ｂの両方がＯＦＦフラグの場合には、サーモＯＦＦに移行し、圧縮機３２（３２Ａ、３２Ｂ）の運転を停止する。
このため、排熱温度ＴＸ１、ＴＸ２がコンピュータルーム２で規定される蒸発器２１が結露しない設定排熱温度Ｔ０以下になる場合に、蒸発器２１への冷媒供給を停止し、結露を回避する。そして、排熱温度ＴＸ１、ＴＸ２が設定排熱温度Ｔ０を確実に上回ると、蒸発器２１への冷媒供給を開始し、結露を防止しつつ冷却を行うことができる。

図５は、第２結露防止制御を示すフローチャートである。
熱源機３０の電装ユニット（運転制御手段）６１は、各電子機器冷却ユニット２０から蒸発器２１を通る冷媒温度を取得すべく、蒸発器２１の入口冷媒温度と出口冷媒温度を取得する（ステップＳ１Ａ）。本実施形態では、図３に示すように、蒸発器２１が上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とで構成されるため、各蒸発部２２、２３の入口冷媒温度Ｌ１、Ｌ２と出口冷媒温度Ｇ１、Ｇ２とを取得する。
次に、電装ユニット６１は、冷媒温度の最小値を特定すべく、上側蒸発部２２の出入り口温度Ｌ１、Ｇ１の最小値である値Ｈ１（＝ｍｉｎ（Ｌ１、Ｇ１））を求めると共に、下側蒸発部２３の出入り口温度Ｌ１、Ｇ１の最小値である値Ｈ２（＝ｍｉｎ（Ｌ２、Ｇ２））を求める（ステップＳ２Ａ）。

続いて、電装ユニット６１は、値Ｈ１とＨ２の最小値である値ＨＡ（＝ｍｉｎ（Ｈ１、Ｈ２））を求め（ステップＳ３Ａ）、この値ＨＡが、コンピュータルーム２で規定される蒸発器２１が結露しない設定冷媒温度ＴＨ（例えば、１８℃）を下回らないように各圧縮機３２Ａ、３２Ｂを制御する（ステップＳ４Ａ）。ここで、設定冷媒温度ＴＨは、コンピュータルーム２の湿度条件及び温度条件から特定される、蒸発器２１が結露しない冷媒温度の下限値が適用される。
この場合の圧縮機３２Ａ、３２Ｂの制御は、値ＨＡが設定冷媒温度ＴＨに近づいた場合に、圧縮機３２Ａ、３２Ｂの両方が運転している場合は、能力可変型の圧縮機３２Ｂの運転周波数を下げ、これでも値ＨＡが設定冷媒温度ＴＨを下回りそうであれば、この圧縮機３２Ｂ或いは能力一定型の圧縮機３２Ａの運転を停止し、それでも設定冷媒温度ＴＨを下回りそうであれば両方の圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転を停止するフィードバック制御などが実行される。すなわち、値ＨＡが設定冷媒温度ＴＨ以下にならないように圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転制御が行われる。
これによって、蒸発器２１を通る冷媒温度が設定冷媒温度ＴＨを下回る事態が回避され、結露を防止することができる。

また、本構成では、電子機器３に室内空気を吸い込むキャビネット１１前面近傍に温度センサ２９Ｇ、２９Ｈ（図２参照）を設け、この温度センサ２９Ｇ、２９Ｈによって吸込空気温度を検出し、この吸込空気温度がリモートコントローラ５２の設定温度Ｔ０以下になると、サーモＯＦＦに移行して圧縮機３２（３２Ａ、３２Ｂ）の運転を停止し、該温度がリモートコントローラ５２の設定温度Ｔ０を上回る場合にサーモＯＮに復帰する処理を行う。これによれば、電子機器冷却装置４０による室内の冷やしすぎを回避でき、これによっても蒸発器２１の結露防止が可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、キャビネット１１内の電子機器３の排熱温度ＴＸ１、ＴＸ２を検出し、排熱温度ＴＸ１、ＴＸ２がコンピュータルーム２で規定される蒸発器２１が結露しない設定排熱温度Ｔ０以下になる場合に、蒸発器２１への冷媒供給を停止し、排熱温度ＴＸ１、ＴＸ２が設定排熱温度Ｔ０を確実に上回ると、蒸発器２１への冷媒供給を開始するので、蒸発器２１での結露を防止しつつ冷却を行うことができる。
しかも、本構成では、蒸発器２１の上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３の各々について上記制御を行うので、各蒸発部２２、２３での結露防止を独立して制御でき、結露が生じる状況となった蒸発部２２或いは２３のみについて冷媒供給を停止し、他方の蒸発部２３或いは２２については冷媒供給を継続して冷却を継続することが可能である。

さらに、本実施形態では、蒸発器２１を通る冷媒温度を検出し、この冷媒温度が、コンピュータルームで規定される蒸発器２１が結露しない設定冷媒温度ＴＨを下回らないように圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転を制御するので、冷媒温度が低くなりすぎて蒸発器２１が結露する事態を回避することができる。しかも、本構成では、蒸発器２１の上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３の各々についても最低冷媒温度を検出し、この最低冷媒温度に基づいて設定冷媒温度ＴＨを下回らないように圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転を制御するので、両蒸発部２２、２３の結露を確実に防止することができる。
従って、本構成では、湿度制御を行うヒータや吸・放湿材を設ける従来構成に比して簡易な構成で結露防止が可能になる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、蒸発器２１を上側蒸発部２２及び下側蒸発部２３とに分割する場合について説明したが、これに限らず、分割しなくてもよく、また、３つ以上に分割し、各蒸発部について上述の結露防止制御を行うようにしてもよい。
また、上述の実施形態において、更に、電子機器３に室内空気を吸い込むキャビネット１１前面近傍に、相対湿度センサと乾球温度センサを設け、これらの検出温度から吸込空気の露点温度を計算し、吸込空気が露点温度以下にならないように圧縮機３２Ａ、３２Ｂの運転制御を行っても良い。

また、上述の実施形態において、キャビネット１１内を仕切る仕切り板を上下に間隔を空けて配置する構成に限らず、左右に間隔が空くように縦配置して電子機器３の縦置き配置が可能に構成してもよい。この場合、これら仕切り板を境に蒸発器を上下或いは左右に複数の蒸発部に分割すると共に、各蒸発部に膨張弁を設け、各段の電子機器の放熱に応じて該放熱分を冷却するように各膨張弁を個別に制御してもよく、また、一つの段内で上下或いは左右に複数の蒸発部を設けると共に、各蒸発部に膨張弁を設け、同じ段内でも領域毎に異なる放熱分を冷却するように各膨張弁を個別に制御するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、空冷式の熱源機３０を使用する場合について説明したが、これに限らず、図６に示すように、水冷式の熱源機３０Ｘを使用してもよい。水冷式の熱源機３０Ｘを使用する場合は、図示せぬクーリングタワーから延びる水配管１０１、１０２とに熱源機３０Ｘを配管接続する構成を採るため、複数の熱源機３０Ｘを重ねて配置でき、熱源機３０Ｘの配置スペースが小さくなる。また、本発明は、熱源機３０、３０Ｘから延びるメイン冷媒配管３１に空気調和装置を接続し、この空気調和装置によりコンピュータルーム２内の空調を行う電子機器冷却システムにも適用してもよい。
また、熱源機３０、３０Ｘは、四方弁を有しない冷房（冷却）サイクル専用機の構成としてもよい。また、上記熱源機３０、３０Ｘが備える圧縮機３２は、電動機で駆動される形式、いわゆるＥＨＰ（電気式ヒートポンプ）形式のものであったが、これに限るものではなく、ガスエンジンの駆動によって圧縮機を駆動させるＧＨＰ（ガスヒートポンプ）形式の熱源機としてもよい。

本発明の一実施形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。 サーバラックを示す図である。 電子機器冷却装置の回路構成を示す図である。 第１結露防止制御を示すフローチャートである。 第２結露防止制御を示すフローチャートである。 水冷式の熱源機を用いた電子機器冷却システムを示す図である。

符号の説明

１ 電子機器冷却システム
２ コンピュータルーム
３ 電子機器
４ ファン
１０ サーバラック
１１ キャビネット
１２ リアドア
２０ 電子機器冷却ユニット
２１ 蒸発器
２２ 上側蒸発部
２３ 下側蒸発部
２５ フレキシブル液管
２６ フレキシブルガス管
２８Ａ、２８Ｂ、３６ 膨張弁
３０、３０Ｘ 熱源機
３１ メイン冷媒配管
３１Ａ メイン液管
３１Ｂ メインガス管
３２ 圧縮機
３２Ａ 能力一定型の圧縮機
３２Ｂ 能力可変型の圧縮機
４０ 電子機器冷却装置
５１ 電装ユニット（制御手段）
５２ リモートコントローラ
６１ 電装ユニット（運転制御手段）
Ｐ１Ａ〜Ｐ５Ａ及びＰ１Ｂ〜Ｐ５Ｂ 接続ポート

Claims (6)

1. 圧縮機及び凝縮器を有する熱源機と、
   前記熱源機から延びる冷媒配管に接続されると共に、ファン付きの電子機器を収容したキャビネットの開口を閉塞するリアドアに配設された蒸発器と、
   により冷凍サイクルを構成し、
   前記キャビネットをコンピュータルームに配設し、
   前記電子機器に付設したファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却してコンピュータルームに戻すと共に、
   前記電子機器の排熱温度を検出する排熱温度検出手段を備え、
   前記排熱温度が、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定排熱温度以下の場合に、前記蒸発器への冷媒供給を停止し、前記排熱温度が前記設定排熱温度を上回ると、前記蒸発器への冷媒供給を開始する制御手段を備えることを特徴とする電子機器冷却装置。
2. 請求項１に記載の電子機器冷却装置において、
   前記蒸発器を通る冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、
   前記冷媒温度が、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御する運転制御手段とを備えることを特徴とする電子機器冷却装置。
3. 請求項１又は２に記載の電子機器冷却装置において、
   前記蒸発器は、複数の蒸発部から構成されて各蒸発部に冷媒を選択に流通可能に構成されると共に、各蒸発部につながる冷媒管に膨張弁が各々設けられ、
   前記排熱温度検出手段は、各蒸発部の上流の電子機器の排熱温度を各々検出し、
   前記制御手段は、前記排熱温度毎に、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定排熱温度以下か否かを判定し、排熱温度が設定排熱温度以下の電子機器の下流に配置される蒸発部への冷媒供給を停止し、この排熱温度が設定温度温度を上回ると、前記蒸発部への冷媒供給を開始することを特徴とする電子機器冷却装置。
4. 圧縮機及び凝縮器を有する熱源機と、
   前記熱源機から延びる冷媒配管に接続されると共に、ファン付きの電子機器を収容したキャビネットの開口を閉塞するリアドアに配設された蒸発器と、
   により冷凍サイクルを構成し、
   前記キャビネットをコンピュータルームに配設し、
   前記電子機器に付設したファンで送風される空気を前記リアドアの蒸発器で冷却してコンピュータルームに戻すと共に、
   前記蒸発器を通る冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、
   前記冷媒温度が、前記コンピュータルームで規定される前記蒸発器が結露しない設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御する運転制御手段を備えることを特徴とする電子機器冷却装置。
5. 請求項４に記載の電子機器冷却装置において、
   前記冷媒温度検出手段は、前記蒸発器の入口冷媒温度及び出口冷媒温度を検出し、
   前記運転制御手段は、入口冷媒温度及び出口冷媒温度のうちの最小値が、前記設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御することを特徴とする電子機器冷却装置。
6. 請求項４又は５に記載の電子機器冷却装置において、
   前記蒸発器は、複数の蒸発部から構成されて各蒸発部に冷媒を選択に流通可能に構成されると共に、各蒸発部につながる冷媒管に膨張弁が各々設けられ、
   前記冷媒温度検出手段は、各蒸発部の入口冷媒温度及び出口冷媒温度を各々検出し、
   前記運転制御手段は、各蒸発部の入口冷媒温度及び出口冷媒温度のうちの最小値が、前記設定冷媒温度を下回らないように、前記圧縮機の運転を制御することを特徴とする電子機器冷却装置。

Images