JP2009193137A - Electronic equipment cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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システムに関する。 The present invention relates to an electronic device cooling system that cools air blown by a fan attached to an electronic device housed in a cabinet.
一般に、複数の電子機器が収容されるためのキャビネットの空気出口側に空気−水熱交換器を配置し、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上記空気−水熱交換器で冷却して室内に戻す電子機器冷却システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の電子機器冷却システム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コンピュータ(以下、単に「サーバ」と言う)やネットワーク機器を冷却する。
ところで、電子機器は水に弱いため、コンピュータルームには水を持ち込まないことが望ましい。このため、チラー水が循環する空気−水熱交換器の代わりに、冷凍サイクルを構成して冷媒が循環するいわゆるフィンアンドチューブ型の蒸発器を設けるものが案出されている。
また、複数の電子機器から上記ファンで蒸発器に送風される空気の温度(熱負荷)は、電子機器の種類や稼動状態によってそれぞれ異なる場合がある。さらに、キャビネットに収容可能な電子機器の台数の全てが設置されるとは限らない。
By the way, since electronic devices are vulnerable to water, it is desirable not to bring water into the computer room. For this reason, instead of an air-water heat exchanger in which chiller water circulates, a so-called fin-and-tube evaporator in which a refrigerant is circulated by constituting a refrigeration cycle has been devised.
Moreover, the temperature (heat load) of the air blown from the plurality of electronic devices to the evaporator by the fan may differ depending on the type and operating state of the electronic device. Furthermore, not all the electronic devices that can be accommodated in the cabinet are installed.
蒸発器を備える電子機器冷却システムでは、蒸発器の冷媒流路は一の冷媒配管から複数の冷媒配管に分岐する冷媒回路に形成され、複数の電子機器が蒸発器の冷媒配管にそれぞれ並列に設置される。これら複数の冷媒配管を流れる冷媒の量は一つの膨張弁で調節されるため、並列の冷媒回路に熱負荷が大きい電子機器と熱負荷の小さい電子機器とが混在して並設されると、熱負荷の小さい電子機器に合わせてその冷媒回路全体の冷媒の量が調節されてしまい、熱負荷の高い電子機器が充分に冷却されないという問題があった。
また、並列の冷媒回路内に電子機器が並設されない冷媒配管があると、その冷媒配管に合わせてその冷媒回路に供給される冷媒の量が極端に減少し、その冷媒回路に並設する他の電子機器がほとんど冷却されない。
そこで、本発明の目的は、水を使用することなく、キャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも、電子機器を効果的に冷却することができる電子機器冷却システムを提供することにある。
In an electronic device cooling system equipped with an evaporator, the refrigerant flow path of the evaporator is formed in a refrigerant circuit that branches from one refrigerant pipe to a plurality of refrigerant pipes, and the plurality of electronic devices are installed in parallel to the refrigerant pipe of the evaporator, respectively. Is done. Since the amount of refrigerant flowing through the plurality of refrigerant pipes is adjusted by a single expansion valve, when electronic devices with a large heat load and electronic devices with a small heat load are arranged in parallel in a parallel refrigerant circuit, The amount of the refrigerant in the entire refrigerant circuit is adjusted according to the electronic device having a small heat load, and there is a problem that the electronic device having a high heat load is not sufficiently cooled.
In addition, if there is a refrigerant pipe in which electronic devices are not juxtaposed in the parallel refrigerant circuit, the amount of refrigerant supplied to the refrigerant circuit in accordance with the refrigerant pipe is extremely reduced, and the refrigerant circuit is arranged in parallel with the refrigerant circuit. Most of the electronic equipment is not cooled.
Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic device cooling system that can effectively cool electronic devices even when electronic devices having different heat loads are mixedly stored in a cabinet without using water. It is to provide.
上記課題を解決するため、本発明の電子機器冷却システムは、ファン付きの複数の電子機器を収納するための前面及び後面が開口したキャビネットを備え、該キャビネットの後面開口には通気可能なリアドアを備え、該リアドアと前記電子機器との間には冷凍サイクルを構成する複数の蒸発器を配置し、この蒸発器はフィンアンドチューブ型の蒸発器であり、複数の蒸発器の各冷媒配管が複数の電子機器に対応して延在することを特徴とする。
上記構成によれば、本発明の電子機器冷却システムは、リアドアと電子機器との間にフィンアンドチューブ型の蒸発器を備え、この冷凍サイクルを構成する蒸発器には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、電子機器等を保護することができる。また、複数の蒸発器の各冷媒配管が複数の電子機器に対応して延在するため、本発明の電子機器冷却システムは、キャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも、ファンで送風される電子機器の排熱を含む空気を効果的に冷却することができる。さらに、電子機器の排熱を含む空気が蒸発器で冷却されて室内に戻るため、電子機器が発する熱によって室温が過剰に上昇することや、室内に温度分布が発生することが防止される。
In order to solve the above-described problems, an electronic device cooling system according to the present invention includes a cabinet having front and rear surfaces opened to accommodate a plurality of electronic devices with fans, and a rear door capable of ventilation is provided at the rear surface opening of the cabinet. A plurality of evaporators constituting a refrigeration cycle are disposed between the rear door and the electronic device, the evaporator being a fin-and-tube evaporator, and a plurality of refrigerant pipes of the plurality of evaporators. It extends corresponding to the electronic equipment of.
According to the above configuration, the electronic device cooling system of the present invention includes the fin-and-tube type evaporator between the rear door and the electronic device, and the evaporator constituting the refrigeration cycle includes a refrigerant circulating in the refrigeration cycle. Therefore, even if leakage occurs from the path through which the refrigerant circulates, the electronic device or the like can be protected. In addition, since each refrigerant pipe of a plurality of evaporators extends corresponding to a plurality of electronic devices, the electronic device cooling system of the present invention is a case where electronic devices with different thermal loads are housed together in a cabinet. However, the air including the exhaust heat of the electronic device blown by the fan can be effectively cooled. Furthermore, since the air containing the exhaust heat of the electronic device is cooled by the evaporator and returned to the room, it is possible to prevent the room temperature from excessively rising due to the heat generated by the electronic device and the occurrence of temperature distribution in the room.
上記構成において、前記電子機器は上下に配列して収納されてもよい。また、前記電子機器は水平に配列して収納されてもよい。 In the above-described configuration, the electronic devices may be accommodated in a vertical arrangement. In addition, the electronic devices may be stored horizontally arranged.
本発明によれば、フィンアンドチューブ型の蒸発器がキャビネットのリアドアと電子機器との間に配置され、キャビネット内に収容される複数の電子機器に対応して複数の蒸発器の各冷媒配管が延在するので、本発明の電子機器冷却システムは、水を使用することなく、キャビネット内に熱負荷の異なる電子機器が混在して収納された場合でも電子機器を効果的に冷却することができる。 According to the present invention, the fin-and-tube type evaporator is disposed between the rear door of the cabinet and the electronic device, and each refrigerant pipe of the plurality of evaporators corresponds to the plurality of electronic devices accommodated in the cabinet. Since it extends, the electronic device cooling system of the present invention can effectively cool an electronic device without using water even when electronic devices with different thermal loads are housed in the cabinet. .
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る電子機器冷却システムを示す図である。
電子機器冷却システム1は、コンピュータルーム2の室内に配置されるサーバラック10と、コンピュータルーム2の室外に配置される熱源機30とを備えている。なお、図1に示す例は、コンピュータルーム2の室内に12台のサーバラック10が配置され、コンピュータルーム2の室外に4台の熱源機30が配置され、1台の熱源機30に3台のサーバラック10が各々接続された場合を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an electronic device cooling system according to an embodiment of the present invention.
The electronic
図2はサーバラック10を示す概要構成図である。なお、図2において、左側が前側、右側が後側である。
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内に複数(本実施の形態では、6つ)の電子機器3がその背面をキャビネット11後面に向けて上下に配列して配置される。また、このキャビネット11後面には、後面開口65を閉塞自在に片開きの開閉するリアドア12、及び、前面開口64を閉塞自在に片開きの開閉するフロントドア14が設けられる。これらリアドア12及びフロントドア14は、パンチングメタル加工等により通気自在に構成されるとともに、リアドア12と一体に電子機器冷却ユニット20が構成される。また、キャビネット11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。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the
The
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3は冷却用のファン4をその背面中央に付設したファン付き電子機器であり、電子機器3内の温度が所定温度を超えるとファン4を駆動し、電子機器3内に室内の空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11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のファン4によりキャビネット11のフロントドア14から吸い込まれた室内の空気は、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、リアドア12及びフロントドア14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。
The
電子機器冷却ユニット20は、熱源機30(図1参照)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、複数(本実施の形態では、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のそれぞれが、一台の熱源機30から延びるメイン冷媒配管31(図1参照)に並列に接続されている。電子機器冷却ユニット20は、蒸発器21を備えるので、電子機器3から排出された空気は、蒸発器21を流通した際にこの蒸発器21によって冷却されて室内に戻る。
The electronic
次に、サーバラック10について詳細に説明する。
図3はサーバラック10の外観図であり、図4はリアドア12を開いた状態を示すサーバラック10の斜視図である。
キャビネット11は、収納される電子機器3の規格に合致した大きさを有し、板金性の天板11A、底板11B及び側板11C、11Dを備えて矩形状に形成されている。また、キャビネット11は、天板11Aと底板11Bとの間に、これら天板11A及び底板11Bと略平行に配置された仕切り板11Eを備え、仕切り板11E上に電子機器3が配置される。この仕切り板11Eは、側板11C、11Dに形成された支持部(不図示)によって支持されており、この支持部は上下方向に所定間隔ごとに複数設けられている。これによって、仕切り板11Eを所望の位置の支持部に配置したり、複数の仕切り板11Eをキャビネット11内に配置したりできる。
Next, the
FIG. 3 is an external view of the
The
リアドア12は、金属(例えば、アルミニウム)板を折り曲げて形成されており、このリアドア12の一端側はヒンジ66を介してキャビネット11に連結され、他端側にリアドア12を開閉する際に操作されるハンドル67が形成されている。このハンドル67を操作してハンドル67を手前側に引くと、リアドア12は、図4に示すように、ヒンジ66を中心に回動してキャビネット11の後面開口65が開放される。
The
また、リアドア12の外面の略中央には、図3に示すように、開口部12Aが形成されており、この開口部12Aには、所定径の孔68が略一面に形成された表面材69が配置されている。この表面材69は、各孔68を通じてリアドア12を通風可能とするとともに、このリアドア12の内部に配置される蒸発器21を外部に露出させないように機能し、サーバラック10の美観の向上を図っている。
さらに、フロントドア14にもリアドア12が備える表面材69が配置され、フロントドア14を通風可能にしている。
Further, as shown in FIG. 3, an opening 12A is formed in the approximate center of the outer surface of the
Further, the
ここで、表面材69の各孔68は、通風を阻害しないように開口率が例えば60パーセント以上となるように形成されている。さらに、この孔68の孔径は、人の手指よりも小さな径に設定されている。これによれば、例えば、サーバラック10に配置される電子機器3のオペレータがこの孔68を通じて蒸発器21に触れることが防止され、この蒸発器21で手指をけがするといった事故を未然に防ぐことができる。
Here, each
リアドア12の内面には、図5に示すように、蒸発器21と、この蒸発器21につながる冷媒配管(液管)27に設けられる膨張弁28A、28Bと、これらの膨張弁28A、28Bの開度を制御するための電装ユニット51とが一体的に備えられている。このように、蒸発器21、膨張弁28A、28B及び電装ユニット51をリアドア12の内面に一体的に配置することにより、これらを一体の電子機器冷却ユニット20として取り扱うことができる。
On the inner surface of the
蒸発器21は、複数の放熱用のフィン70を備えるフィンアンドチューブ型の熱交換器である。キャビネット11内に同一の電子機器3が収納された場合、電子機器3の吹出口4Aが縦一列に並ぶこととなるため、蒸発器21はリアドア12の内面に平板形状に形成され、電子機器3の背面中央に設けられた吹出口4Aを覆うのに十分な幅で縦に延在する。
また、蒸発器21は、複数(本実施の形態では、2つ)の蒸発器22、23に分割され、キャビネット11上半分に配置された電子機器3の冷却を上方の蒸発器22が受け持ち、下半分に配置された電子機器3の冷却を下方の蒸発器23が受け持つように構成される。さらに、蒸発器22、23は、それぞれ蒸発器22、23につながる冷媒配管(液分岐管)71、72と、合流冷媒配管(ガス管)29とを備えている。
本構成では、蒸発器21には、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から冷媒の漏れが生じたとしても、この冷媒は即座に蒸発し、電子機器3等が保護される。
The
Further, the
In this configuration, since the refrigerant circulating in the refrigeration cycle is supplied to the
電装ユニット51は、蒸発器21の下方領域に配置されているので、蒸発器21で冷却された空気の一部が下降することにより、電装ユニット51を冷却するため、この電装ユニット51自体に冷却機器を設ける必要がない。
Since the
リアドア12の内面には、図4及び図5に示すように、蒸発器21を覆うように所定径の孔73が略一面に形成されたカバー材74が配置されている。このカバー材74は、上記表面材69と同様にパンチング板で形成されており、各孔73を通じてリアドア12を通風可能にしている。
カバー材74は、リアドア12を開放した場合であっても、電子機器冷却ユニット20のサービスマン以外が誤って蒸発器21のフィン70に触れることを防止するものである。このカバー材74は、周囲に形成されたねじ孔(不図示)を通じてリアドア12にねじ止めで固定されている。ここで、ねじ孔の一部をダルマ孔として、カバー材74をリアドア12に仮止めしたねじに引掛けられるようにすることが望ましい。これによれば、メンテナンス時にカバー材74をリアドア12に仮固定することができるため、このカバー材74をリアドア12に容易に着脱することができる。
On the inner surface of the
Even when the
また、カバー材74は、このカバー材74を取り扱うための一対のハンドル75を備える。このハンドル75は、カバー材74における高さ方向の略中央の縁部にそれぞれ取り付けられており、通風を阻害するものではない。
さらに、カバー材74には、このカバー材74をリアドア12に取り付けた際に、膨張弁28A、28Bに相当する位置に開口76が形成されている。この開口76は、カバー材74を取り外すことなく、膨張弁28A、28Bをメンテナンスするためのものであり、例えば、膨張弁28A、28Bの動作を確認したり、膨張弁28A、28Bのコイル部が不良の場合には、この開口76を通じてコイル部の交換したりできる。
The
Furthermore, an
蒸発器21の下部には、蒸発器21から流下したドレン水を受けるドレンパン77が設けられている。このドレンパン77は、電装ユニット51の上方に位置しており、上記ドレン水が電装ユニット51及びコンピュータルーム2に落ちることを防止している。
本構成では、コンピュータルーム2は別個の空気調和装置(不図示)により所定の温度及び湿度(例えば、25℃50%)を維持するようになっており、この温度及び湿度の条件下では、極力結露しないように電子機器冷却システム1の運転が制御されている。従って、通常の運転状態では、ドレンパン77にドレン水が溜まることは想定されていないが、何らかの原因によって蒸発器21に結露が生じたとしても、この結露した水(ドレン水)が電装ユニット51に落ちないようになっている。
A
In this configuration, the
図6は、電子機器冷却装置の回路構成を示す図である。
電子機器冷却装置40は、3台の電子機器冷却ユニット20と、これら電子機器冷却ユニット20が配管接続される熱源機30とを備えて構成されている。
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。
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of the electronic device cooling apparatus.
The electronic
The electronic
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の一端がそれぞれ接続される。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から延びる液管27は分流器24Aを介して2つの液分岐管71、72に分岐し、一方の液分岐管71は膨張弁28Aを通って蒸発器22の下側の入口に接続される。他方の液分岐管72は、膨張弁28Bを通って蒸発器23の下側の入口に接続される。
One end of the flexible
各蒸発器22、23の出口は1本のガス管29に配管接続され、このガス管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(図5参照)を開閉した際に上記フレキシブル液管25及びフレキシブルガス管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。
The outlets of the
Thus, since the
ここで、メイン冷媒配管31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、メイン液管31A及びメインガス管31B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、図2に示すように、上床2Aの開口穴2Cを通ってリアドア12内の蒸発器21につながる。このため、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液管25及びフレキシブルガス管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の開閉時にフレキシブル液管25及びフレキシブルガス管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。
Here, as shown in FIG. 1, the main
また、図6に示すように、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、蒸発器22の入口冷媒温度L1及び出口冷媒温度G1と、蒸発器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、各蒸発器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膨張弁28A、28Bの制御を行うとともに、熱源機30と通信する機能を備えている。
As shown in FIG. 6, the electronic
リモートコントローラ52は、サーバラック10(図4参照)の側面あるいは背面等に配置され、電装ユニット51に有線ある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)等が設けられ、このリモートコントローラ52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)等が行われる。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、フロントドア14(図4参照)から入る空気、あるいは、蒸発器21を通過した空気の温度が、設定温度T0になるように各部の制御が実行される。
The
熱源機30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る。このレシーバタンク37にメイン液管31Aが接続されるとともに、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る。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全体の冷却が可能に構成される。
The
The
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6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とも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との間には、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。
More specifically,
Further, a
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5A、5B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。
The high
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ともに、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の操作に従って、電子機器冷却装置40の各部の制御を行う。
The
次に、電子機器冷却装置40が電子機器3を冷却する動作について説明する。
電子機器冷却装置40は、電装ユニット51の制御の下、圧縮機32A、32Bを運転する。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)等に基づき、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ともに、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。
Next, an operation in which the electronic
The electronic
In this case, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
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を通って液管27を流れ、ここで二系統に分流されて、一方が膨張弁28Aを通って上方の蒸発器22を流れるとともに、他方が膨張弁28Bを通って下方の蒸発器23を流れ、各蒸発器22、23で蒸発してガス化し、各蒸発器22、23での冷媒蒸発熱により各蒸発器22、23を通過する電子機器3の排熱を含む空気が冷却される。
そして、各蒸発器22、23でガス化した冷媒は、ガス管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。
In each electronic
The refrigerant gasified in each of the
図7は、電子機器3と蒸発器21との関係を示す模式図である。
横方向に延在する複数の放熱用のフィン70を備える蒸発器21は、上方の蒸発器22と下方の蒸発器23とに分割され、蒸発器22につながる液分岐管71は膨張弁28Aを通り、分流器24Bを介してさらに複数(本実施の形態では、3つ)の冷媒配管71A〜71Cに分岐する。蒸発器22における冷媒配管71A〜71Cは、キャビネット11の上半分に上下に配列した全て(3つ)の電子機器3に対応するよう縦に延在する。
また、蒸発器23につながる液分岐管72は膨張弁28Bを通り、分流器24Cを介してさらに複数(本実施の形態では、3つ)の冷媒配管72A〜72Cに分岐する。蒸発器23における冷媒配管72A〜72Cは、キャビネット11の下半分に上下に配列した全て(3つ)の電子機器3に対応するよう縦に延在する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the
The
Further, the
上述したように、蒸発器21は、電子機器3の背面中央に設けられた吹出口4Aを覆うのに十分な幅で縦に延在するので、電子機器3の排熱を含む空気が蒸発器21の略中央に当たりやすくなっている。
例えば、このような蒸発器21の冷媒配管71A〜71Cに同じ量の冷媒を流すと、電子機器3の排熱を含む空気が当たりやすい蒸発器21の略中央、すなわち吹出口4Aの略中央を通る冷媒配管71Aでは冷媒が早く蒸発し、電子機器3の排熱を含む空気が当たりにくい吹出口4Aの端を通る冷媒配管71B、71Cでは、冷媒が蒸発しきれずに液体のまま液戻りする、いわゆる液バック現象が生じる。通常は、液バック現象が起きないよう冷媒配管71A〜71C全体の冷媒の量が調整されるので、結果的に電子機器3が充分に冷却されない可能性がある。
本発明の蒸発器21は、電子機器3から蒸発器21に送風される空気の量に合わせて、吹出口4Aを通る冷媒配管71A、72Aの直径が他の冷媒配管71B、71C、72B、72Cの直径よりも大径に形成され、冷媒配管71A、72Aに冷媒がより多く流れるよう構成されるので、電子機器3を効果的に冷却することができる。
As described above, the
For example, if the same amount of refrigerant is caused to flow through the
According to the
また、蒸発器22における冷媒配管71A〜71Cのそれぞれがキャビネット11の上半分に収容された全ての電子機器3を下から順に通るよう配設され、2つの温度センサ(冷媒温度検出手段)29A、29Bを介して各々検出された蒸発器22の入口冷媒温度L1及び出口冷媒温度G1の差(L1−G1)に基づいて、3つの電子機器3において適正な過熱度になるよう一つの膨張弁28Aが全ての冷媒配管71A〜71Cを通る冷媒の量を調節している。
同様に、蒸発器23における冷媒配管72A〜72Cのそれぞれがキャビネット11の下半分に収容された全ての電子機器3を下から順に通るよう配設され、2つの温度センサ(冷媒温度検出手段)29C、29Dを介して各々検出された蒸発器23の入口冷媒温度L2及び出口冷媒温度G2の差(L2−G2)に基づいて、3つの電子機器3において適正な過熱度になるよう一つの膨張弁28Bが全ての冷媒配管72A〜72Cを通る冷媒の量を調節している。
これにより、キャビネット11に熱負荷の異なる電子機器3が収容されたとしても、全ての電子機器3が効果的に冷却される。
Further, each of the
Similarly, each of the
Thereby, even if the
ここで、蒸発器21は、各冷媒配管71A〜71C、72A〜72Cに冷媒の量を調整する制御弁を設ける構成として、吹出口4Aの略中央を通る冷媒配管71A、72Aに、より多くの冷媒が流れる構成としてもよい。さらに、吹出口4Aが電子機器3の背面中央に設けられていない場合には、電子機器3の吹出口4Aが一列に並んだ位置に応じて蒸発器21を配置するように構成してもよい。
Here, as a configuration in which the
別の実施の形態として、蒸発器21の代わりに異なる冷媒配管を有する蒸発器21Aを設けることが可能である。
図8は、電子機器3と蒸発器21Aとの関係を示す模式図である。
蒸発器21Aは、縦方向に延在する複数の放熱用のフィン70Aを備えるフィンアンドチューブ型の熱交換器であり、電子機器3を覆うのに十分な幅でリアドア12(図5参照)の内面に縦に延在する。蒸発器21Aは、上方の蒸発器22Aと下方の蒸発器23Aとに分割され、蒸発器22Aにつながる液分岐管71は膨張弁28Aを通り、蒸発器22Aの冷媒配管71Dに接続される。冷媒配管71Dは複数回屈曲して蛇行状に形成され、この冷媒配管71Dの直管部が横方向に延在するとともに、キャビネット11の上半分に上下に配列した全て(3つ)の電子機器3に対応するよう冷媒配管71D全体が縦方向に延在する。
蒸発器23Aにつながる液分岐管72は膨張弁28Bを通り、蒸発器23Aの冷媒配管72Dに接続される。冷媒配管72Dは複数回屈曲して蛇行状に形成され、この冷媒配管72Dの直管部が横方向に延在するとともに、キャビネット11の下半分に上下に配列した全て(3つ)の電子機器3に対応するよう冷媒配管72D全体が縦方向に延在する。
このように、冷媒配管71D、72Dは電子機器3の背面全域に延在するので、吹出口4Aの位置が異なる複数の電子機器3がキャビネット11に収容される場合でも、全ての電子機器3を効果的に冷却することができる。
As another embodiment, it is possible to provide an
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the
The evaporator 21A is a fin-and-tube heat exchanger including a plurality of heat-radiating
The
Thus, since the
蒸発器22Aの冷媒配管71Dは、キャビネット11の上半分に収容された全ての電子機器3を下から順に通るよう配設され、2つの温度センサ(冷媒温度検出手段)29A、29Bを介して各々検出された蒸発器22Aの入口冷媒温度L1及び出口冷媒温度G1の差(L1−G1)に基づいて、3つの電子機器3において適正な過熱度になるよう膨張弁28Aが冷媒配管71Dを通る冷媒の量を調節している。
同様に、蒸発器23Aの冷媒配管72Dは、キャビネット11の下半分に収容された全ての電子機器3を下から順に通るよう配設され、2つの温度センサ(冷媒温度検出手段)29C、29Dを介して各々検出された蒸発器23Aの入口冷媒温度L2及び出口冷媒温度G2の差(L2−G2)に基づいて、3つの電子機器3において適正な過熱度になるよう膨張弁28Bが冷媒配管72Dを通る冷媒の量を調節している。
これにより、キャビネット11に熱負荷の異なる電子機器3が収容されたとしても、全ての電子機器3が効果的に冷却される。
The
Similarly, the refrigerant pipe 72D of the evaporator 23A is arranged so as to pass through all the
Thereby, even if the
以上説明したように、本実施の形態によれば、本発明の電子機器冷却システム1は、ファン4付きの複数の電子機器3を収納するための前面及び後面が開口したキャビネット11を備え、キャビネット11の後面開口65には通気可能なリアドア12を備え、リアドア12と電子機器3との間にはフィンアンドチューブ型の複数の蒸発器22、23(22A、23A)を配置したので、この冷凍サイクルを構成する蒸発器22、23(22A、23A)は、冷凍サイクルを循環する冷媒が供給されるため、万一冷媒が循環する経路から漏れが生じたとしても、電子機器3等を保護することができる。また、複数の電子機器3に対応して複数の蒸発器22、23(22A、23A)の各冷媒配管71A〜71C、72A〜72C(71D、72D)が延在するため、ファン4で送風される電子機器3の排熱を含む空気が効果的に冷却される。さらに、電子機器3の排熱を含む空気が蒸発器21(21A)で冷却されて室内に戻るため、電子機器3が発する熱によって室温が過剰に上昇することや、室内に温度分布が発生することが防止される。
As described above, according to the present embodiment, the electronic
但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、キャビネット11内に収納される電子機器3が横長であったため、仕切り板11Eを水平に配置し、キャビネット11の内部を上下方向に分割して、冷媒配管71A〜72C、72A〜72C(71D、72D)が縦に延在する構成について説明したが、縦長の電子機器をキャビネット11内に収納する場合には、仕切り板を垂直に配置して、キャビネット11内部を左右方向に分割し、電子機器3を水平に配列して収納する構成としてもよい。この場合、蒸発器21(21A)を横に延在させるとともに、蒸発器21(21A)を左右方向に分割し、冷媒配管が横方向に延在する構成とすればよい。
However, the above embodiment is an aspect of the present invention, and it is needless to say that the embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, since the
また、上記実施の形態では、キャビネット11内を上下に2分割する仕切り板11Eを境に、蒸発器21(21A)を2つの蒸発器22、23(22A、23A)に分割する構成について記載したが、これに限らず、キャビネット11を3つ以上に分割する構成としても良い。具体的には、キャビネット11内の仕切り板11Eが3段の構成であれば、これら仕切り板11Eを境に蒸発器21(21A)を上下方向あるいは左右方向に3分割し、これら複数に分割された各蒸発器にそれぞれ膨張弁を設け、仕切り板11Eの段数に対応した冷媒の流れ制御を行う構成としても良い。また、一つの段内で上下あるいは左右に複数の蒸発器を設けると共に、各蒸発器に膨張弁を設け、同じ段内でも電子機器3の稼動状態に合わせて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してもよい。この構成によれば、キャビネット11に収容される電子機器3の台数が多くなったとしても、全ての電子機器3が効果的に冷却される。
Moreover, in the said embodiment, it described about the structure which divides | segments the evaporator 21 (21A) into the two
また、上記実施の形態では、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、水冷式の熱源機を使用してもよい。水冷式の熱源機を使用する場合は、図示しないクーリングタワーから延びる水配管に熱源機を配管接続する構成を採るため、複数の熱源機を重ねて配置でき、熱源機の配置スペースを比較的小さくすることができる。
また、熱源機30から延びるメイン冷媒配管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内の空調を行う構成としてもよい。
Moreover, although the case where the air-cooled
Moreover, it is good also as a structure which connects an air conditioning apparatus to the main refrigerant | coolant piping extended from the
また、上記した熱源機30は、四方弁34を有しない冷房(冷却)サイクル専用機の構成としても良い。
また、上記熱源機30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良い。
Further, the
In addition, the
1 電子機器冷却システム
3 電子機器
4 ファン
4A 吹出口
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、21A、22、22A、23、23A 蒸発器
71、72 冷媒配管(液分岐管)
71A〜71D、72A〜72D 冷媒配管
DESCRIPTION OF
71A-71D, 72A-72D Refrigerant piping
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