JP2009222331A - 空調システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】始動時に冷媒が逆流することを防止することによって、始動時から十分な冷却能力を発揮することのできる空調システム及びその運転方法を提供する。
【解決手段】空調システム１０は、サーバ１４の近傍に配置され、サーバ１４の熱によって冷媒を気化させる蒸発器２０と、蒸発器２０よりも高所に配置され、気化された冷媒を液化させる凝縮器２２と、蒸発器２０で気化された冷媒が凝縮器２２に流れるガス配管２６と、凝縮器２２で液化された冷媒が蒸発器２０に流れる液配管２４と、液配管２４に設けられた液側開閉弁３４と、蒸発器２０及び凝縮器２２の運転を開始する際に液側開閉弁３４を閉じるように制御する制御装置４０と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は空調システム及びその運転方法に係り、特に、コンピュータやサーバ等の電子機器を冷却する空調システム及びその運転方法に関する。

サーバルームには、コンピュータやサーバ等の電子機器が集約された状態で多数設置される。これらの電子機器は一般にラックマウント方式、すなわち、電子機器を機能単位別に分割して収納するラック（筐体）をキャビネットに段積みする方式で設置され、キャビネットはサーバルームの床上に多数整列配置される。

これらの電子機器は、正常な動作をするために一定の温度環境が必要とされ、高温状態になるとシステム停止等のトラブルを引き起こすおそれがある。このため、サーバルームは空調機によって一定の温度環境に管理されている。しかし、近年では、電子機器の処理速度や処理能力の急激な上昇に伴い、電子機器からの発熱量が上昇の一途をたどっており、空調機のランニングコストも大幅に増加している。

このような背景から、電子機器を効率的に冷却するための様々な技術が提案されている。たとえば特許文献１には、電子機器を通る閉ループ流を形成し、この閉ループ流を熱交換器で冷却することによって、電子機器を局所的に冷却する方法が提案されている。また、特許文献２には、電子機器の収納ラック内に蒸発器とファンを設け、収納ラック内を局所的に冷却する方法が提案されている。これらの方法によれば、電子機器を局所的に冷却するので、サーバルーム全体の空調にかかるランニングコストを低減することができる。しかし、その場合は、電子機器を冷却するためのランニングコストが増加するという問題が新たに発生する。

一方で、ランニングコストを大幅に低減できる空調システムとして、冷媒を動力なしで自然循環させる冷媒自然循環型の空調システムが知られている。たとえば、特許文献３や特許文献４に記載される空調システムは、蒸発器と、この蒸発器よりも高所の凝縮器とを、ガス配管及び液配管で接続することによって構成されている。そして蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管を介して凝縮器に送られ、凝縮器で液化された冷媒の気体が液配管を介して蒸発器に送られることによって、冷媒が自然循環され、蒸発器で冷却作用を得ることができる。このような冷媒自然循環型の空調システムを、サーバの局所冷却に適用することによって、前述したランニングコストを削減することが期待される。たとえば、蒸発器をサーバの排気口の近傍に配置するとともに、凝縮器として建屋の屋上に冷却塔を設置し、この冷却塔で外気を利用して冷媒を冷却することによって、ランニングコストを大幅に削減することが可能となる。
特表２００６−５０７６７６号公報 特開２００４−２３２９２７号公報 特開２００７−１２７３１５号公報 特開２００５−２８２９８８号公報

しかしながら、冷媒自然循環型の空調システムは、システムを始動する際に冷媒が逆流し、冷却能力を十分に発揮できなくなるおそれがある。具体的に説明すると、冷媒自然循環型の空調システムは、連続運転時に液配管の内部に凝縮器側が高い液柱が形成されており、この冷媒の液柱の圧力によって冷媒が蒸発器に流れ、自然循環流が形成される。しかし、空調システムを停止した状態では、冷媒が液配管だけでなくガス配管の一部に溜まっており、液配管の冷媒とガス配管の冷媒は液面差がなく、圧力的に釣り合っている。このため、蒸発器の運転を開始すると、蒸発器で気化された冷媒が液配管とガス配管のいずれにも流れ込むおそれがある。気化された冷媒が液配管側に逆流した場合には、冷媒の自然循環流が形成されるまでに時間がかかり、始動時の冷却能力が低下するという問題が発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、始動時に冷媒が逆流することを防止することによって、始動時から十分な冷却能力を発揮することのできる空調システム及びその運転方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、発熱源の近傍に配置され、該発熱源の熱によって冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管によって前記凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管によって前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環する空調システムにおいて、前記液配管に設けられた液側開閉弁と、前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を開始する際に前記液側開閉弁を閉じるように制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、蒸発器と凝縮器の運転を開始する際に液側開閉弁を閉じるので、蒸発器によって蒸発した冷媒の気体はガス配管のみに流れる。したがって、蒸発器の運転を開始した直後に冷媒の気体が逆流することを防止できる。また、液側開閉弁を閉じた状態で蒸発器と凝縮器を運転することによって、液配管には液側開閉弁の凝縮器側に冷媒の液柱が形成される。すなわち、連続運転時の状態を積極的に作り上げることができる。したがって、液側開閉弁を開いた直後に、十分な冷却能力を発揮することができる。

なお、本発明において発熱源は、安定して発熱するもの、たとえばサーバ等の電子機器が好ましい。このような電子機器を蒸発器で局所的に冷却する空調システムに本発明を適用することによって、電子機器を稼働時から適切な温度環境下に管理することができる。

また、液側開閉弁は、液配管の蒸発器の入口部に設けることが好ましい。これにより、蒸発器で気化した冷媒の気体が液配管に流れることを確実に防止できる。

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記液配管内の冷媒の圧力または差圧を測定するセンサを備え、前記制御装置は、前記センサの測定値に応じて前記液側開閉弁を開くことを特徴とする。

蒸発器と凝縮器の運転を開始すると、冷媒は蒸発器で気化され、さらに凝縮器で液化されて液配管に流れるので、液配管の内部には液側開閉弁の凝縮器側に冷媒の液柱が形成される。すなわち、連続運転時と同じ状態（すなわち冷媒が自然循環する状態）が形成される。本発明では、その状態をセンサで検知し、そのセンサの測定値に基づいて液側開閉弁を開くので、液側開閉弁を開くと同時に連続運転時の状態に形成することができる。したがって、システム始動時の運転を迅速に安定させることができ、冷却効率を向上させることができる。

なお、冷媒の圧力を測定する場合、そのセンサは液側開閉弁よりも凝縮器側で、且つ、液側開閉弁の近傍に設けることが好ましい。また、冷媒の差圧を測定する場合、そのセンサは、液側開閉弁よりも凝縮器側の液配管内の二点、特に液側開閉弁の近傍位置と凝縮器の近傍位置との二点で差圧を測定することが好ましい。

請求項３に記載の発明は請求項１の発明において、前記制御装置は、タイマー機能を備え、前記蒸発器の運転を開始して所定時間が経過した後に、前記液側開閉弁を開くことを特徴とする。

蒸発器と凝縮器の運転を開始して所定時間が経過すると、液配管の内部には液側開閉弁の凝縮器側に冷媒の液柱が形成され、連続運転時と同じ状態（すなわち冷媒が自然循環する状態）が形成される。したがって、その状態になるまでの時間を予め求めて設定しておくことによって、液側開閉弁を開くと同時に連続運転時の状態を形成することができる。これにより、システム始動時の運転を迅速に安定させることができ、冷却効率を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１に記載の空調システムにおいて、前記ガス配管にはガス側開閉弁が設けられ、前記制御装置は、前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を停止する際、前記液側開閉弁、前記ガス側開閉弁の順で閉じることを特徴とする。

液側開閉弁を先に閉じることによって、液配管の内部には、液側開閉弁の凝縮器側に冷媒が多く溜まり、冷媒の液柱が形成される。そして、この状態でガス側開閉弁を閉じることによって、液配管の内部に前記液柱が形成された状態が維持される。したがって、空調システムを再び始動した際、連続運転時と同じ状態を素早く形成することができ、システム始動時の冷却効率を向上させることができる。

請求項５に記載の発明は前記目的を達成するために、発熱源の近傍に配置され、該発熱源の熱によって冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管によって前記凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管によって前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環する空調システムにおいて、前記ガス配管に設けられたガス側開閉弁と、前記液配管に設けられた液側開閉弁と、前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を停止する際、前記液側開閉弁、前記ガス側開閉弁の順で閉じるように制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液側開閉弁を先に閉じるので、液配管の内部には、液側開閉弁の凝縮器側に冷媒が多く溜まり、冷媒の液柱が形成される。そして、この状態でガス側開閉弁を閉じることによって、液配管の内部に前記冷媒の液柱が形成された状態が維持される。したがって、空調システムを再び始動した際、液柱を成す冷媒が蒸発器に自然に流れるので、冷媒の逆流を防止することができる。また、冷媒の液柱が形成された状態は、連続運転時と同じ状態なので、冷媒の自然循環状態を素早く安定させることができ、システム始動時の冷却効率を向上させることができる。

請求項６に記載の発明は前記目的を達成するために、発熱源の近傍に配置された蒸発器で冷媒が気化され、該気化された冷媒がガス配管を介して前記蒸発器よりも高所に配置された凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒が液配管を介して前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環し、前記発熱源が冷却される空調システムの運転方法において、前記空調システムを始動する際、前記液配管を遮断した状態で、前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を開始することを特徴とする。

本発明によれば、液配管を遮断した状態で蒸発器と凝縮器の運転を開始するので、蒸発器で気化された冷媒はガス配管のみに流れ、冷媒が逆流することを防止できる。また、蒸発器で気化された冷媒は凝縮器で液化されて液配管に溜まり、冷媒の液柱を形成するので、連続運転時と同じ状態を作りあげることができる。したがって、システム始動時から十分な冷却能力を発揮することができる。

なお、本発明では、蒸発器の運転を開始した後、液配管内の冷媒の圧力又は差圧に応じて、液配管の遮断を解除することが好ましい。または、蒸発器の運転を開始して所定時間が経過した後に、液配管の遮断を解除することが好ましい。

さらに、本発明では、蒸発器と凝縮器の運転を停止する際、液配管を遮断し、その後にガス配管を遮断することが好ましい。

請求項７に記載の発明は前記目的を達成するために、発熱源の近傍に配置された蒸発器で冷媒が気化され、該気化された冷媒がガス配管を介して前記蒸発器よりも高所に配置された凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒が液配管を介して前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環し、前記発熱源が冷却される空調システムの運転方法において、前記蒸発器及び前記凝縮器を停止する際、前記液配管を遮断した後、前記ガス配管を遮断することを特徴とする。

本発明によれば、液配管を先に遮断するので、冷媒は、遮断位置よりも凝縮器側の液配管内に多く充填され、液柱が形成された状態になる。そして、この状態でガス配管を遮断することによって、液配管内に前記液柱が形成された状態が維持される。したがって、空調システムを再び始動させた際、液配管の内部の冷媒が自動的に蒸発器に流れるので、冷媒の正しい流れを誘導することができ、冷媒の逆流を防止できる。また、冷媒の液柱が形成された状態は、連続運転時と同じ状態なので、システム始動時に冷媒の自然循環状態を素早く形成することができ、システム始動時の冷却効率を向上させることができる。

以上説明したように本発明によれば、システム始動時に液配管を遮断した状態で蒸発器と凝縮器の運転を開始したり、システム停止時に液配管をガス配管よりも先に遮断したりするので、システム始動時に冷媒が逆流することを防止することができ、システム始動時から十分な冷却能力を発揮することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る空調システム及びその運転方法の実施の形態について詳説する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態の空調システム１０を示す概念図である。同図に示す空調システム１０は、サーバルーム１２内のサーバ１４の近傍を局所的に冷却するシステムである。

サーバ１４は、エアの吸引口１４Ａ及び排気口１４Ｂを備えるとともに、内部にファン１４Ｃを備え、このファン１４Ｃを駆動することによって、吸引口１４Ａからエアが吸引され、排気口１４Ｂからそのエアが排気される。これにより、サーバ１４内を空冷することができ、サーバ１４内で発生した熱を排出することができる。

サーバ１４は、サーバラック１６内に段積みされて収納されることによって、サーバルーム１２内に設置される。なお、サーバ１４の設置方法はサーバラックに限定するものではなく、様々な態様が可能である。

サーバルーム１２の床面の下には床下チャンバ１８が形成されており、床面に形成された複数の吹出口（不図示）を介して床下チャンバ１８とサーバルーム１２が連通される。床下チャンバ１８には、パッケージ空調機等（不図示）で冷却された空調エアが給気され、この空調エアが吹出口からサーバルーム１２に吹き出される。吹出口は、サーバ１４の吸引口１４Ａの近傍に形成されており、この空調エアがサーバ１４に吸引されることによって、サーバ１４を効率よく冷却することができる。

さらに、サーバ１４は、本実施の形態の空調システム１０によって局所的に冷却される。空調システム１０は主として蒸発器２０、凝縮器２２、液配管２４、ガス配管２６で構成される。

蒸発器２０は、サーバ１４の排気口１４Ｂの近傍に設けられる。蒸発器２０の内部には不図示のコイルが設けられ、このコイルの外側を排気口１４Ｂからの排気エアが流れ、コイルの内側を冷媒が流れるようになっている。これにより、コイル内の冷媒が排気エアから気化熱を奪って蒸発するので、排気エアを冷却することができる。

凝縮器２２は、蒸発器２０で気化した冷媒を冷却して凝縮させる装置であり、本実施の形態では冷却塔が使用される。凝縮器２２（以下、冷却塔２２ともいう）は、蒸発器２０よりも高所、たとえば建屋の屋上に設けられる。冷却塔２２の上端と側面には開口（不図示）が形成され、内部にはファン２８が設けられる。このファン２８を駆動することによって、側面の開口からエアが吸引され、上昇気流となって上端の開口から排気される。また、冷却塔２２の内部には、コイル３０が設けられ、このコイル３０の内部を冷媒が流れるようになっている。コイル３０の上方には、散水管３２が設けられ、冷却塔２２の下部に貯留されている水が散水管３２から散水される。上記の如く構成された冷却塔２２では、ファン２８による上昇気流と散水管３２による散水とによって、コイル３０内の冷媒が冷却され、冷媒が液化される。なお、凝縮器２２の構成は冷却塔に限定するものではなく、たとえば冷凍機を用いたシステムを利用してもよい。

蒸発器２０と凝縮器２２は、液配管２４及びガス配管２６によって接続され、冷媒の循環路が形成される。すなわち、ガス配管２６は、蒸発器２０の上部と凝縮器２２内のコイル３０の上端部とを接続しており、蒸発器２０で気化された冷媒は、このガス配管２６を通って凝縮器２２に自然に送られる。一方、液配管２４は、蒸発器２０の下部と凝縮器２２内のコイル３０の下端部とを接続しており、凝縮器２２で液化された冷媒は、この液配管２４を通って蒸発器２０に流下される。これにより、蒸発器２０と凝縮器２２との間を冷媒が自然に循環する循環路が形成される。

循環する冷媒としては、フロン、あるいは代替えフロンとしてのＨＦＣ（ハイドロフロロカーボン）等を使用することができる。また、大気圧よりも低い圧力で使用するならば、水を使用することも可能である。

ところで、ガス配管２６の凝縮器２２側の端部には、ガス側開閉弁３６が設けられる。このガス側開閉弁３６はＯＮ／ＯＦＦ弁であり、ガス側開閉弁３６を操作することによってガス配管２６が遮断される。

液配管２４の蒸発器２０側の端部には、液側開閉弁３４が設けられる。この液側開閉弁３４はＯＮ／ＯＦＦ弁であり、液側開閉弁３４を操作することによって液配管２４が遮断される。

液配管２４の液側開閉弁３４よりも凝縮器２２側には、冷媒の圧力を測定する圧力センサ３８が設けられる。なお、圧力センサ３８と液側開閉弁３４は、液配管２４の最も下側となる位置に設けることが好ましい。

上述したガス側開閉弁３６、液側開閉弁３４、圧力センサ３８、凝縮器２２、及び、蒸発器２０は、制御装置４０に電気的に接続される。制御装置４０には、始動スイッチ及び停止スイッチ（不図示）が接続されており、これらのスイッチが操作された際に、圧力センサ３８の測定値に応じて、ガス側開閉弁３６、液側開閉弁３４、凝縮器２２、蒸発器２０を所定の順序で操作する。

次に制御装置４０によるフローについて説明する。制御装置４０は、図２に示すシステム始動時の制御フロー、または、図３に示すシステム停止時の制御フローの少なくとも一方を実行するように構成される。

システム始動時は、図２に示すように、まず、始動スイッチ（不図示）によって運転指令が成された際に（ステップＳ１）、液側開閉弁３４を操作して全閉にする（ステップＳ２）。次いで、凝縮器２２の運転を開始する（ステップＳ３）。すなわち、冷却塔２２のファン２８と散水用ポンプ（不図示）の駆動を開始して、冷媒の冷却を開始する。

一方で、制御装置４０は、圧力センサ３８から測定データの取得を開始し（ステップＳ４）、その測定値が規定値を満足した際に（ステップＳ５）、蒸発器２０の運転を開始する（ステップＳ６）。すなわち、サーバ１４の稼働を開始し、サーバ１４の排気エアを凝縮器２２に送気することによって、蒸発器２０内の冷媒を気化させる。その際、液配管２４は液側開閉弁３４によって遮断されているので、冷媒のガスは液配管２４に逆流することなく、ガス配管２６に流れる。そして、ガス配管２６から凝縮器２２に送られた冷媒のガスは、液化されて液配管２４に送られる。これにより、液配管２４の内部には、液側開閉弁３４の凝縮器２２側に冷媒の液柱（すなわち、ガス配管２６よりも液配管２４の方が液面の高い液柱）が形成される。

次に制御装置４０は、ガス側開閉弁３６を操作して全開にし、ガス配管２６の遮断を解除する（ステップＳ７）。その際、ガス側開閉弁３６が全開状態である場合には、全開の確認のみを行う。

次に制御装置４０は、液側開閉弁３４を操作して全開にし、液配管２４の遮断を解除する（ステップＳ８）。その際、液配管２４の内部には液側開閉弁３４の凝縮器２２側に冷媒の液柱が形成されている。すなわち、冷媒を自然循環させて連続運転している時と同じ状態が形成されている。したがって、冷媒が安定して自然循環するまでの時間を短縮することができ、システム始動時の冷却性能を向上させることができる。

このように本実施の形態によれば、蒸発器２０や凝縮器２２の運転を開始する際に液側開閉弁３４を閉じるようにしたので、システム始動時に冷媒が液配管２４に逆流することを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、液配管２４内の液側開閉弁３４の凝縮器２２側に冷媒の液柱が形成されたことを圧力センサ３８によって検出した際に液側開閉弁３４を開くようにしたので、冷媒が安定して自然循環するまでの時間を短縮することができ、システム始動時の冷却効率を向上させることができる。

一方、システム停止時は図３に示すように、まず、停止スイッチ（不図示）によって停止指令が成された際に（ステップＳ１１）、液側開閉弁３４を操作して全閉にする（ステップＳ１２）。その際、蒸発器２０と凝縮器２２の運転は継続しているので、液配管２４には、凝縮器２２から冷媒の液体が流れ込み、その冷媒が液側開閉弁３４の凝縮器２２側に溜まり、冷媒の液柱が形成される。

次に、蒸発器２０の運転を停止し（ステップＳ１３）、その後にガス側開閉弁３６を操作して全閉にする（ステップＳ１４）。これにより、液配管２４とガス配管２６との間で冷媒が移動することが防止されるので、前記冷媒の液柱が形成された状態が維持される。その後、凝縮器２２の運転を停止する（ステップＳ１５）。

上記の如くシステムを停止すると、システムを再始動した際に冷媒が逆流することを防止できる。すなわち、システムの再始動時に液側開閉弁３４とガス側開閉弁３６を開くと、液配管２４内の液側開閉弁３４の凝縮器２２側に形成された冷媒の液柱によって、冷媒が蒸発器２０側に自然に流れるので、冷媒の逆流を防止することができる。さらに、前記冷媒の液柱が形成された状態は、冷媒が自然循環する連続運転時と同じ状態なので、この状態でシステムを再始動することによって、冷媒が安定して自然循環するまでの時間を短縮することができる。これにより、システム再始動時の冷却性能を向上させることができる。

なお、上記の如くシステム停止の制御フローを行った場合、システム再始動時の制御フローは特に限定するものではない。ただし、図２に示した如くシステムを始動することによって、システム始動時の冷却効率をさらに向上させることができる。

また、上述した実施の形態は、冷媒の液柱が形成されたことを圧力センサ３８によって検出したが、検出方法はこれに限定するものではなく、図４に示すように差圧センサ４２によって検出するようにしてもよい。図４の差圧センサ４２は、液配管２４内の冷媒の差圧を、液側開閉弁３４よりも凝縮器２２側の二点で測定するようになっており、具体的には、液側開閉弁３４の近傍に配置された測定部４２Ａと、凝縮器２２の近傍に配置された測定部４２Ｂとの差圧を測定するようになっている。これにより、冷媒の液柱が形成されたことを差圧センサ４２によって検出することができる。この場合にも、システム始動時に制御装置４０が差圧センサ４２の測定値に基づいて液側開閉弁３４を開くことによって、液柱が確実に形成された状態で液側開閉弁３４を開いて自然循環を開始させることができる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施形態の空調システム５０を示す概念図である。なお、図１に示した第１の実施形態の空調システム１０と略同じ構成・作用を有する部材は同じ符号を付してその説明を省略する。

図５に示す空調システム５０は、図１に示した第１の実施形態の空調システム１０と比べて、第１の実施形態の圧力センサ３８がなく、且つ、制御装置５２にタイマー機能５４が設けられている点で異なっている。すなわち、制御装置５２にはタイマー機能５４が設けられており、このタイマー機能５４によって設定時間に達したか否かを判別できるようになっている。設定時間は制御装置５２に予め入力され、その入力される設定時間としては、システム始動時に凝縮器２２の運転開始から蒸発器２０の運転開始までの時間（以下、タイマー１）、システム始動時に蒸発器２０の運転開始から液側開閉弁３４及びガス側開閉弁３６を閉じるまでの時間（以下、タイマー２）、システム停止時に蒸発器２０の運転を停止してからガス側開閉弁３６を閉じるまでの時間（以下、タイマー３）、システム停止時にガス側開閉弁３６を閉じてから凝縮器２２を停止するまでの時間（以下、タイマー４）が入力される。

上記の如く構成された空調システムでは、図６に示すシステム始動時の制御フロー、または、図７に示すシステム停止時の制御フローの少なくとも一方が実施される。

システム始動時は、図６に示すように、まず始動スイッチ（不図示）によって運転指令が成された際に（ステップＳ２１）、液側開閉弁３４を操作して全閉にする（ステップＳ２２）。次に、凝縮器２２の運転を開始する（ステップＳ２３）。すなわち、冷却塔２２のファン２８と散水用ポンプ（不図示）の駆動を開始する。

そして、タイマー１の時間が経過して凝縮器２２の運転が安定した後（ステップＳ２４）、制御装置５２は、蒸発器２０の運転を開始する（ステップＳ２５）。その際、液配管２４が液側開閉弁３４によって遮断されているので、気化した冷媒の気体が液配管２４に逆流せず、ガス配管２６に流れる。また、凝縮器２２を蒸発器２０よりも先に運転しているので、蒸発器２０で気化された冷媒は、凝縮器２２ですぐに液化され、液配管２４に流れる。これにより、液配管２４内には、液側開閉弁３４の凝縮器２２側に冷媒が貯留され、冷媒の液柱が形成される。

次に制御装置５２は、ガス側開閉弁３６を操作して全開にし、ガス配管２６の遮断を解除する（ステップＳ２６）。その際、ガス側開閉弁３６が全開状態である場合には、全開の確認のみを行う。

次に制御装置５２は、タイマー２の時間が経過するまでこの状態を維持する（ステップＳ２７）。これにより、液配管２４の内部には、前記冷媒の液柱が十分な大きさまで成長する。

次に制御装置５２は、液側開閉弁３４を操作して全開にする（ステップＳ２８）。その際、液配管２４の内部には、液側開閉弁３４の凝縮器２２側に冷媒の液柱が形成されており、連続運転時と同じ状態が形成されている。したがって、液側開閉弁３４を開いた後、冷媒が安定して自然循環するまでの時間を短縮することができる。これにより、システム始動時における冷却効率を向上させることができる。

システム停止時は、図７に示すように、停止スイッチ（不図示）によって停止指令が成された際に（ステップＳ３１）、液側開閉弁３４を操作して全閉にする（ステップＳ３２）。その際、蒸発器２０と凝縮器２２の運転は継続しているので、液配管２４には、凝縮器２２から冷媒の液体が流れ込み、その冷媒は液側開閉弁３４の凝縮器２２側に溜まり、冷媒の液柱が形成される。

次に、蒸発器２０の運転を停止し（ステップＳ３３）、サーバ１４の稼働を停止する。そして、設定されたタイマー３の時間が経過した後（ステップＳ３４）、ガス側開閉弁３６を閉じる。このとき、タイマー３の時間が経過するまで待機することによって、十分な量の冷媒が液側開閉弁３４の凝縮器２２側に溜まり、液柱が形成される。そして、ガス側開閉弁３６を閉じることによって、液柱の冷媒が蒸発してガス配管２６に戻ることを防止でき、冷媒の液柱が形成された状態を維持することができる。

ガス側開閉弁３６を閉じた後、タイマー４の時間が経過したら（ステップＳ３６）、凝縮器２２の運転を停止する（ステップＳ３７）。

上記の如くシステムを停止した場合にも、冷媒の液柱が形成された状態で、システムを再始動することができる。したがって、システムの再始動時に液側開閉弁３４とガス側開閉弁３６を開いた際、冷媒の液柱によって冷媒が蒸発器２０側に自然に流れるので、冷媒の逆流を防止することができる。さらに、前記冷媒の液柱が形成された状態は、冷媒が自然循環する連続運転時と同じ状態なので、この状態でシステムを再始動することによって、冷媒が安定して自然循環するまでの時間を短縮することができる。これにより、システム再始動時の冷却性能を向上させることができる。

なお、上記の如くシステム停止の制御フローを行った場合、システム再始動時の制御フローは特に限定するものではない。ただし図６に示した制御フローの如く、液側開閉弁３４を閉じた状態で蒸発器２０の運転を開始することによって、システム始動時の冷却効率をさらに向上させることができる。

本発明の空調システムの第１の実施の形態を説明する概念図 第１の実施の形態におけるシステム始動時の制御フローを示す図 第１の実施の形態におけるシステム停止時の制御フローを示す図 図１と異なる空調システムを示す概念図 本発明の空調システムの第２の実施の形態を説明する概念図 第１の実施の形態におけるシステム始動時の制御フローを示す図 第２の実施の形態におけるシステム停止時の制御フローを示す図

符号の説明

１０、５０…空調システム、１２…サーバルーム、１４…サーバ、１６…サーバラック、１８…床下チャンバ、２０…蒸発器、２２…凝縮器、２４…液配管、２６…ガス配管、２８…ファン、３０…コイル、３２…散水管、３４…液側開閉弁、３６…ガス側開閉弁、３８…圧力センサ、４０…制御装置、４２…差圧センサ、５２…制御装置、５４…タイマー機能

Claims (7)

1. 発熱源の近傍に配置され、該発熱源の熱によって冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管によって前記凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管によって前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環する空調システムにおいて、
   前記液配管に設けられた液側開閉弁と、
   前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を開始する際に前記液側開閉弁を閉じるように制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする空調システム。
2. 前記液配管内の冷媒の圧力または差圧を測定するセンサを備え、
   前記制御装置は、前記センサの測定値に応じて前記液側開閉弁を開くことを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 前記制御装置は、タイマー機能を備え、前記蒸発器の運転を開始して所定時間が経過した後に、前記液側開閉弁を開くことを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
4. 前記ガス配管にはガス側開閉弁が設けられ、
   前記制御装置は、前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を停止する際、前記液側開閉弁、前記ガス側開閉弁の順で閉じることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の空調システム。
5. 発熱源の近傍に配置され、該発熱源の熱によって冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管によって前記凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管によって前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環する空調システムにおいて、
   前記ガス配管に設けられたガス側開閉弁と、
   前記液配管に設けられた液側開閉弁と、
   前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を停止する際、前記液側開閉弁、前記ガス側開閉弁の順で閉じるように制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする空調システム。
6. 発熱源の近傍に配置された蒸発器で冷媒が気化され、該気化された冷媒がガス配管を介して前記蒸発器よりも高所に配置された凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒が液配管を介して前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環し、前記発熱源が冷却される空調システムの運転方法において、
   前記空調システムを始動する際、前記液配管を遮断した状態で、前記蒸発器及び前記凝縮器の運転を開始することを特徴とする空調システムの運転方法。
7. 発熱源の近傍に配置された蒸発器で冷媒が気化され、該気化された冷媒がガス配管を介して前記蒸発器よりも高所に配置された凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒が液配管を介して前記蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環し、前記発熱源が冷却される空調システムの運転方法において、
   前記蒸発器及び前記凝縮器を停止する際、前記液配管を遮断した後、前記ガス配管を遮断することを特徴とする空調システムの運転方法。

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