JP2010206055A - Electronic equipment cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器を冷却する電子機器冷却装置に関する。 The present invention relates to an electronic device cooling apparatus for cooling an electronic device.
一般に、電子機器を収容す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装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の電子機器冷却装置は例えばサーバールームに設置され、サーバールームに設置されるサーバーやネットワーク機器等の電子機器を冷却する。
しかし、上述した技術では、例えば、停電等により商用電源からの電力供給が停止した場合に、電子機器の冷却を行うことができないという問題点があった。 However, the above-described technique has a problem that the electronic device cannot be cooled when the power supply from the commercial power supply is stopped due to, for example, a power failure.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、商用電源の電力供給が停止した場合でも、電子機器の冷却を行うことが可能な電子機器冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an electronic device cooling apparatus capable of cooling an electronic device even when power supply of a commercial power supply is stopped.
上記目的を達成するために、本発明は、電子機器を収納したキャビネットに蒸発器を配置し、この蒸発器から延びた冷媒配管に、電動機により駆動される圧縮機及び凝縮器を有し商用電源により駆動される熱源ユニットを接続し、前記熱源ユニットを冷却運転させて、前記蒸発器により前記キャビネット内の前記電子機器を冷却する電子機器冷却装置において、前記熱源ユニットの冷却運転により供給される冷熱を蓄熱可能な蓄熱ユニットと、前記商用電源とは独立して電力を供給可能なバックアップ電源と、前記商用電源から前記熱源ユニットへの電力供給の停止を検出する検出手段とを備え、前記検出手段により電力供給の停止が検出された場合に、前記バックアップ電源により前記電動機を動作させることで前記圧縮機を熱搬送ポンプとして駆動し、前記冷媒配管の冷媒を送出して、前記蓄熱ユニットに蓄熱された冷熱を前記蒸発器に熱搬送すること、を特徴とする電子機器冷却装置を提供する。
上記構成によれば、商用電源によってキャビネットの蒸発器により電子機器を冷却する電子機器冷却装置が、冷却運転により熱源ユニットから供給される冷熱を蓄熱する蓄熱ユニットを備え、商用電源の電力供給が停止した場合には、バックアップ電源によって電動機を動作させることで圧縮機を熱搬送ポンプとして駆動し、冷媒配管の冷媒を送出して、蓄熱ユニットに蓄熱された冷熱を蒸発器に熱搬送し、これによってキャビネットに収納された電子機器を冷却する。このため、停電等により商用電源の電力供給が停止した場合であっても圧縮機の動作により電子機器を冷却できる。さらに、冷却運転時に蓄熱した冷熱を用いることで、電力供給の停止時に冷熱を生成する必要がないので、バックアップ電源は圧縮機により熱搬送を行うことができればよく、電力供給の停止時の消費電力が小さくて済む。特に、冷媒を送出して熱搬送する場合、圧縮機により冷媒を高温高圧に圧縮する必要がないので、電動機の消費電力は冷却運転時に比べて小さいので、熱搬送時にバックアップ電源に要求される消費電力量は小さい。これにより、バックアップ電源の電力消費を抑えることができ、長時間の停電にも対応可能となる。また、停電時への対応能力を低下させることなくバックアップ電源の容量を抑えることができ、コスト及び設置スペースを節約できる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a commercial power supply in which an evaporator is disposed in a cabinet containing electronic equipment, and a refrigerant pipe extending from the evaporator has a compressor and a condenser driven by an electric motor. In the electronic device cooling apparatus that connects the heat source unit driven by the cooling unit, causes the cooling operation of the heat source unit, and cools the electronic device in the cabinet by the evaporator, the cooling heat supplied by the cooling operation of the heat source unit A heat storage unit capable of storing heat, a backup power source capable of supplying power independently of the commercial power source, and a detection means for detecting a stop of power supply from the commercial power source to the heat source unit, the detection means When the stop of power supply is detected by the operation, the compressor is operated by the heat transfer pump by operating the electric motor by the backup power source. And it is driven, by sending the refrigerant of the refrigerant pipe, to heat-carrying cold thermal energy stored in the heat to the heat storage unit to the evaporator, to provide an electronic device cooling apparatus according to claim.
According to the above configuration, the electronic device cooling apparatus that cools the electronic device by the evaporator of the cabinet with the commercial power supply includes the heat storage unit that stores the cold supplied from the heat source unit by the cooling operation, and the power supply of the commercial power supply is stopped. In that case, the compressor is driven as a heat transfer pump by operating the electric motor with the backup power source, the refrigerant in the refrigerant pipe is sent out, and the cold stored in the heat storage unit is transferred to the evaporator, thereby Cool the electronic equipment stored in the cabinet. For this reason, even if the power supply of the commercial power supply is stopped due to a power failure or the like, the electronic device can be cooled by the operation of the compressor. Furthermore, by using the cold energy stored during the cooling operation, it is not necessary to generate the cold energy when the power supply is stopped, so the backup power supply only needs to be able to carry heat by the compressor, and the power consumption when the power supply is stopped. Is small. In particular, when the refrigerant is sent out and transported by heat, it is not necessary to compress the refrigerant to high temperature and high pressure by the compressor, so the power consumption of the motor is smaller than that during cooling operation. The amount of power is small. As a result, the power consumption of the backup power supply can be suppressed, and a long-time power failure can be handled. In addition, the capacity of the backup power supply can be suppressed without reducing the capability to cope with a power failure, and the cost and installation space can be saved.
また、上記構成において、前記蓄熱ユニットは、前記熱源ユニット内に設けられてもよい。
この場合、蓄熱ユニットを熱源ユニット内に設けることで、キャビネットや、キャビネットが設置された室内のスペースの大型化を回避できる。
また、上記構成において、前記蓄熱ユニットは、蓄熱体を収容した蓄熱タンクと、蓄熱タンクに設けられ一端が膨張弁を介して前記凝縮器の吐出側に接続され、他端が前記圧縮機の吸込側に接続された冷媒管とを備えてもよい。
この場合、蓄熱タンクが蓄熱体と冷媒配管とを備え、凝縮器から膨張弁を経た冷媒を上記冷媒配管を通して圧縮機の吸込側へ流すので、上記冷媒配管において冷媒と蓄熱体とを熱交換させることで、蓄熱体に冷熱を効率よく速やかに蓄熱できる。
また、上記構成において、前記蓄熱ユニットは、氷蓄熱タンクと、氷蓄熱タンクに設けられ一端が膨張弁を介して前記凝縮器の吐出側に接続され、他端が前記圧縮機の吸込側に接続された冷媒管とを備えてもよい。
この場合、熱容量が大きい水(氷)を蓄熱体として用いることで、多量の冷熱を効率よく速やかに蓄熱し、この大容量の冷熱によって、商用電源の電力供給停止時に電子機器を確実に冷却できる。
Moreover, the said structure WHEREIN: The said heat storage unit may be provided in the said heat-source unit.
In this case, by providing the heat storage unit in the heat source unit, it is possible to avoid an increase in the size of the cabinet and the indoor space in which the cabinet is installed.
In the above configuration, the heat storage unit includes a heat storage tank containing a heat storage body, one end connected to the discharge side of the condenser via an expansion valve, and the other end sucked into the compressor. And a refrigerant pipe connected to the side.
In this case, the heat storage tank includes a heat storage body and a refrigerant pipe, and the refrigerant that has passed through the expansion valve from the condenser flows to the suction side of the compressor through the refrigerant pipe, so that heat exchange is performed between the refrigerant and the heat storage body in the refrigerant pipe. Therefore, cold heat can be efficiently and quickly stored in the heat storage body.
In the above configuration, the heat storage unit is provided in the ice heat storage tank and the ice heat storage tank, and one end is connected to the discharge side of the condenser via an expansion valve, and the other end is connected to the suction side of the compressor. The refrigerant pipe may be provided.
In this case, by using water (ice) having a large heat capacity as a heat storage body, a large amount of cold energy can be stored quickly and efficiently, and the electronic device can be reliably cooled when the power supply of the commercial power supply is stopped by this large amount of cold heat. .
本発明によれば、停電等により商用電源の電力供給が停止した場合であっても、電子機器を冷却でき、電力供給の停止時の消費電力が小さくて済む電子機器冷却装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an electronic device cooling apparatus that can cool an electronic device even when the power supply of the commercial power supply is stopped due to a power failure or the like, and consumes less power when the power supply is stopped.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳述する。
図1は、実施の形態に係るサーバーラック冷却装置100(電子機器冷却装置)の構成を示す図である。
図1に示すサーバールーム2は、冷却対象である電子機器としてのサーバー3(図2)が収納されたサーバーラック10が配置される部屋であり、室内冷却用空気調和機1によって冷却(空調)される。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a server rack cooling device 100 (electronic device cooling device) according to an embodiment.
A
室内冷却用空気調和機1は、室外ユニット(図示略)と、サーバールーム2の天井空間内に設置された室内ユニット130とを備え、室内ユニット130は、室内熱交換機131及び室内ファン132を備えている。
サーバールーム2を冷却する場合、室内冷却用空気調和機1は、室内熱交換機131を蒸発器として機能させると共に、室内ファン132が発生する負圧により、ダクト144を介して天井に設けられた複数(本実施形態では3つ)の吸込口142から室内の空気を吸い込み、室内熱交換機131を通過させて冷却した後、ダクト145を介して床下空間146に導く。床下空間146に導かれた空気は、床に設けられた吹出口147から室内に吹き出し、サーバールーム2を冷却した後、再び、吸込口142から吸い込まれる。このようにして、サーバールーム2と室内ユニット130間を空気が循環し、サーバールーム2内が冷却される。
The indoor cooling air conditioner 1 includes an outdoor unit (not shown) and an
When the
図2はサーバーラック10の構成を示す図である。
サーバーラック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の底には、キャスタ13が設けられ、サーバーラック10が容易に移動可能となっている。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
The
キャビネット11の内部には、複数のサーバー3が、その背面をキャビネット11の後面に向けて上下に段積み配置される。サーバー3は、例えば、ブレードサーバー等によって構成され、冷却用のファン4を備えており、サーバー3内の温度が所定温度を超えるとファン4を駆動し、サーバー3内に外気を導入するとともにサーバー3の背面から排気する強制空冷機能を備えている。このため、サーバー3の背面をキャビネット11背面に向けて配置することで、ファン4の駆動時に、図2に破線矢印で示すように、ファン4によりサーバールーム2の室内空気がキャビネット前面開口64から吸い込まれ、サーバー3を冷却した後、リアドア12を通過してサーバールーム2の室内に排出される。
Inside the
なお、サーバー3には、UPS(Uninterruptible Power supply:無停電電源装置)から電源電力が供給され、落雷等に起因して商用電源300に停電が発生したり、商用電源300から熱源ユニット30までの間に配設されている安全装置(遮断装置)が動作したりして、商用電源300からの電力供給が停止した場合に、UPSからの電源の供給を受けてサーバー3及びファン4は動作を継続する。商用電源300の電力供給の停止は、ごく短時間のもの(いわゆる瞬停)から、長時間にわたる停電まで様々であるが、いずれの場合もUPSによる電源供給が行われる。このUPSは、バッテリー(図示略)を内蔵し、通常時は商用電源からの電力を供給し、商用電源の停止時にはバッテリーからの電源を供給する。より具体的には、UPSは、商用電源によりバッテリーを充電状態に保つとともに、商用電源の供給時には商用電源に基づいてサーバー3へ電源を供給し、商用電源による電力供給が停止すると即座にバッテリーの電力に基づく直流電源、または、この直流電源からインバーターで生成した交流電源の出力に切り替える。
The
キャビネット11の後面には、後面開口65を閉塞自在に片開きで開閉するリアドア12が設けられている。このリアドア12を開けることによって、キャビネット11内のサーバー3にアクセス可能となる。このリアドア12は、通気自在に構成されるとともに、その内部に蒸発器21が配設される。
この蒸発器21は、図2に示すように、サーバーラック10のリアドア12に一体的に構成されており、リアドア12の略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上半分のサーバー3の冷却を上側蒸発部22が受け持ち、下半分のサーバー3の冷却を下側蒸発部23が受け持つように構成される。本実施の形態のサーバーラック10は送風ファンを具備せず、サーバー3に内蔵されたファン4によってサーバー3の排熱で暖められた空気が蒸発器21を流通する。この構成では送風ファンを内蔵しないためにリアドア12の奥行き寸法が短くなるので、サーバーラック10自体の奥行き寸法を短くできるという利点があるが、リアドア12内に送風ファンを配置して、この送風ファンによって室内空気をキャビネット11内に導入し、サーバー3を通った空気を蒸発器21に流通させてもよい。
On the rear surface of the
As shown in FIG. 2, the
蒸発器21は、例えば、銅管とアルミニウム製板フィンとを備えるフィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。蒸発器21の銅管には、図1に示すように、熱源ユニット30から延びるメイン冷媒配管31(液管31A及びガス管31B)がフレキシブル配管(フレキシブル液管25及びフレキシブルガス管26)を介して接続されており、これにより冷媒回路18が形成されている。
The
メイン冷媒配管31は、サーバールーム2の上床2Aと下床2Bとの間の床下空間内を引き回されており、メイン冷媒配管31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)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、液管31A及びガス管31Bに鋼管を適用することが可能である。
The main
熱源ユニット30は、図1に示すように、能力可変型の圧縮機32、圧縮機モーター33(電動機)、室外ファン37を駆動する室外ファンモーター34、凝縮器35、電動膨張弁36及び制御ユニット80を備えている。圧縮機モーター33、室外ファンモーター34、及び他の各部は商用電源300からの電力供給を受けている。
そして、圧縮機モーター33によって駆動される圧縮機32が冷媒回路18に充填された冷媒を圧縮して吐出することにより、冷媒回路18内を冷媒が循環し、冷凍サイクル運転(冷却運転)を行う。この冷凍サイクル運転では、圧縮機32によって圧縮された高温高圧の冷媒が凝縮器35に送出され、凝縮器35において室外ファン37により送風される外気と熱交換して液冷媒となり、膨張弁36に送られる。膨張弁36では液冷媒が低圧の液冷媒となって液管31Aへ送出され、フレキシブル液管25から蒸発器21に入り、蒸発器21において蒸発する。蒸発器21で蒸発した低温低圧のガス冷媒はフレキシブルガス管26からガス管31Bを通って熱源ユニット30内に達し、圧縮機32の吸込管32Aに吸い込まれ、再び圧縮される。
As shown in FIG. 1, the
Then, the
また、熱源ユニット30は、蓄熱ユニット40を備えている。本実施の形態の蓄熱ユニット40は、蓄熱体としての水を貯留する蓄熱タンク41と、この蓄熱タンク41内を通る冷媒管42とを有し、冷媒管42を通る冷媒と蓄熱タンク41の水とを熱交換させることにより、蓄熱タンク41の氷により冷熱を蓄熱する氷蓄熱ユニットである。蓄熱タンク41に収容される蓄熱体としては、水(氷)のほか、パラフィンや合成樹脂等を用いることができ、液体と固体との相変化をするもの、蓄熱前後で液体または固体の状態を保つもののどちらであってもよい。また、蓄熱体としては、潜熱蓄熱をするものに限らず、顕熱蓄熱するものを用いても良い。本実施の形態では一例として水を用い、蓄熱容量の大容量化及び低コスト化を図っている。
The
熱源ユニット30の冷媒回路18は、膨張弁36の吐出側で2つに分岐しており、一方には電磁弁46を介して液管31Aが接続され、他方には蓄熱ユニット40の冷媒管42の一端が接続されている。
冷媒管42の他端は分岐しており、一方は圧縮機32の吸込管32Aに接続され、この冷媒管42と吸込管32Aとの接続部には電磁弁47が設けられている。また、冷媒管42の他端のもう一方は、液管31Aに接続されている。冷媒管42と液管31Aとの間には逆止弁48が設けられており、冷媒管42の出口側で液管31Aから吸込管32Aへ冷媒が流れるのを防止している。
電磁弁46、47は、通電時(ON状態)に開弁し、非通電時(OFF状態)に閉弁する弁であって、制御ユニット80の制御によって電磁弁46、4のON/OFFを切り替え可能である。
さらに、膨張弁36の吐出側の冷媒配管と冷媒管42の一端との間には、制御ユニット80の制御により開閉される電動弁38が設けられ、この電動弁38が開弁されている間は膨張弁36から冷媒管42に冷媒が流れる。
The
The other end of the
The
Further, an
室内冷却用空気調和機1では、上述した冷凍サイクル運転の実行時に、蒸発器21によりサーバーラック10を冷却する冷却運転と、蓄熱ユニット40への冷熱の蓄積をする蓄冷運転とを実行できる。
冷却運転時にサーバーラック10の冷却のみを行う場合、膨張弁36は冷房負荷に応じた開度に調整され、電磁弁46は開弁される。また、膨張弁36の吐出側と冷媒管42との間の電動弁38は閉弁され、冷媒管42の他端に設けられた電磁弁47も閉弁される。これにより、上述したように凝縮器35で凝縮された冷媒は、膨張弁36及び電磁弁46を通って、液管31Aから蒸発器21へ流れる。このとき電動弁38が閉弁されているため、膨張弁36を通った冷媒は、蓄熱ユニット40には流れない。
The indoor cooling air conditioner 1 can execute a cooling operation for cooling the
When only the
これに対し、サーバーラック10の冷却とともに蓄冷する蓄冷運転では、膨張弁36が冷却負荷に応じた開度に調整され、さらに電動弁38及び電磁弁47が開弁される。このため、圧縮機32から吐出された冷媒は、凝縮器35及び膨張弁36を経て、冷媒管42に流れる。冷媒管42においては高圧の冷媒が蒸発して、蓄熱タンク41の水と熱交換して水を冷却して氷を生成し、これにより蓄熱タンク41に冷熱が蓄熱される。冷媒管42で熱交換した冷媒は電磁弁47を通って吸込管32Aに流れ、吸込管32Aから圧縮機32に戻る。この蓄冷運転時には電磁弁46は開弁されているので、膨張弁36を出た冷媒のうち冷媒管42に流れた分の残りは、電磁弁46を通って液管31Aに流れて、サーバーラック10の冷却に利用される。
On the other hand, in the cold storage operation in which the
蓄熱ユニット40に蓄熱された冷熱は、室内冷却用空気調和機1への商用電源の供給が停止した場合に、サーバーラック10を冷却するために利用される。この停電時、後述するUPS50の電力により、膨張弁36は全開にされ、電動弁38は開かれる。その一方で、電磁弁46、47は、電源供給が絶たれることによりOFFになって、自動的に閉弁状態となる。
ここで、制御ユニット80の制御によって、圧縮機32が、冷媒を流動させることが可能なだけの出力で駆動される。この圧縮機32の動作により、冷媒が凝縮器35及び膨張弁36、電動弁38を通って冷媒管42へ送出される。この冷媒は蓄熱タンク41に蓄熱された冷熱を奪い、冷媒管42から蓄熱タンク41を通って液管31Aに流れる。液管31Aから蒸発器21に流れた冷媒はガス管31Bを通って吸込管32Aに戻り、再び圧縮機32によって送出される。
The cold energy stored in the
Here, under the control of the
このように膨張弁36を全開として圧縮機32を駆動するため、この圧縮機32は、上述した冷却運転や蓄冷運転のように冷媒を圧縮せず単なる冷媒搬送(流動)用のポンプとして作用される。言い換えれば、電力供給が停止された停電時は、いわゆる冷凍サイクル運転でなく熱搬送運転となるように圧縮機32をポンプとして作用させるので、この圧縮機32にかかる負荷は冷凍サイクル運転時と比較して小さくなる。このため、消費電力を小さく抑えつつ、停電時もサーバーラック10の冷却運転を継続して行える。
Since the
また、熱源ユニット30にはUPS50が設けられる。バックアップ電源としてのUPS50は、上述したように落雷等に起因する商用電源300の停電や、商用電源300から熱源ユニット30までの間に配設されている安全装置の作動等により、商用電源300からの電力供給が停止した場合に、UPS50から熱源ユニット30の各部へ電源を供給する。商用電源300の電力供給の停止は、ごく短時間の瞬停や長時間にわたる停電まで様々であるが、いずれの場合もUPS50による電源供給が行われる。UPS50は、バッテリー(図示略)を内蔵し、通常時は商用電源からの電力を熱源ユニット30の各部に供給し、商用電源の停止時にはバッテリーからの電源を供給する。より具体的には、UPS50は、商用電源によりバッテリーを充電状態に保つとともに、商用電源の供給時には商用電源に基づいてサーバー3へ電源を供給し、商用電源による電力供給が停止すると即座にバッテリーの電力に基づく直流電源、または、この直流電源からインバーターで生成した交流電源の出力に切り替える。この熱源ユニット30が備えるUPS50は、上述したように電源供給停止状態においてサーバー3へ電源を供給するUPSを兼ねていてもよいし、上述したUPSを、UPS50とは別に設けてもよい。
The
図3は、サーバーラック冷却装置100の制御系の構成例を示すブロック図である。なお、この図において、実線は制御ラインを示し、破線は電力供給ラインを示す。
制御ユニット80は、サーバーラック冷却装置100の各部を中枢的に制御するものであり、CPUや、ROM、RAM等を備えている。
制御ユニット80には、サーバーラック10内に設けられ、サーバーラック10内の温度を検出するサーバー温度センサー29E、29F(図2)が接続されており、これらサーバー温度センサー29E、29Fからサーバーラック10内の温度を示す検出信号が制御ユニット80に入力される。サーバー温度センサー29Eは、上側蒸発部22に対応する位置に設けられており、サーバー温度センサー29Fは、下側蒸発部23に対応する位置に設けられている。制御ユニット80は、サーバー温度センサー29E、29Fから入力された検出信号をもとに、例えば統計学的手法により、サーバーラック10内の温度を求める。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a control system of the server
The
制御ユニット80は、サーバー温度センサー29E、29Fから入力された検出信号から求めた蒸発器21の温度に基づいて、圧縮機モーター33、膨張弁36、電動弁38、電磁弁46、47及び室外ファンモーター34を制御して、冷却運転を行う。また、制御ユニット80は、蒸発器21の温度に基づいて、電動弁38及び電磁弁46、47を制御し、冷媒管42への冷媒の供給/供給停止を切り替えることにより、蓄熱タンク41に冷熱を蓄熱する蓄熱運転を行う。
圧縮機モーター33、膨張弁36、電動弁38、電磁弁46、47、室外ファンモーター34及び制御ユニット80には、商用電源300から電力が供給される。さらに、制御ユニット80、膨張弁36、電動弁38、及び圧縮機モーター33に対しては、UPS50により電源供給可能である。
The
Electric power is supplied from the
制御ユニット80は、商用電源300からの電力供給が正常である場合には、図示せぬスイッチ回路などにより、熱源ユニット30への電力の供給元として商用電源300を選択する。一方、商用電源300から熱源ユニット30への電力の供給が停止した場合には、熱源ユニット30への電力の供給元としてUPS50を選択し、UPS50から圧縮機モーター33、膨張弁36、電動弁38、及び制御ユニット80に電力が供給される。なお、制御ユニット80に対しては、UPS50から常時電力が供給されており、商用電源300から熱源ユニット30への電力の供給が停止した場合においても、作動が継続する。
When the power supply from the
図4は、サーバーラック冷却装置100の動作を示すフローチャートである。
このフローチャートに示す動作において、制御ユニット80は、商用電源300から熱源ユニット30への電源供給停止状態の発生を検出する検出手段として機能する。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the server
In the operation shown in this flowchart, the
サーバーラック冷却装置100に商用電源300から正常に電力の供給がされている状態で、制御ユニット80は、サーバー3の冷却に係る通常運転を実行し(ステップS11)、圧縮機モーター33を駆動させるとともに膨張弁36の開度を調整し、電磁弁46を開弁させ、電磁弁47を閉弁状態として、サーバーラック10の蒸発器21を冷却する冷却運転を行う(ステップS12)。とともに、制御ユニット80は、商用電源300からの電力供給状態を監視する(ステップS13)。
この冷却運転で、制御ユニット80は、サーバー温度センサー29E、29Fから入力された検出信号に基づいて、サーバーラック10内の温度(蒸発器21の温度)を検出すると共に、サーバーラック10内の温度と目標温度との差分に基づいて、圧縮機モーター33及び室外ファンモーター34を制御して、サーバーラック10内が目標温度になるように制御する。この目標温度とは、サーバー3の好適な運転環境温度として予め設定された値である。一般的なサーバーやネットワーク機器等の電子機器の運転環境としては、17〜26℃が適温とされ、目標温度としては、例えば20℃が設定される。
While the server
In this cooling operation, the
制御ユニット80は、電力供給の停止(電源供給停止状態)を検出すると(ステップS13;Yes)、熱源ユニット30の各部を停止状態に移行させる(ステップS14)。このステップS14では、商用電源300の電力供給停止により止まった圧縮機モーター33及び室外ファンモーター34が停止状態に移行するとともに、サーバー温度センサー29E、29Fの制御データが初期化される。これにより、商用電源300の電力供給が回復したときに圧縮機モーター33や室外ファンモーター34が突然動作することを防止でき、初期状態から正常に運転を再開できる。また、このとき電磁弁46、47は商用電源300の供給停止に伴って自動的にOFFになって、閉弁する。
When the
続いて制御ユニット80は、UPS50の電源をもとに膨張弁36の開度を全開に設定し、UPS50を電源として圧縮機モーター33を駆動して、圧縮機32の運転を開始する(ステップS15)。ここで、圧縮機32は、冷凍サイクル運転時に比べて非常に低い圧力で冷媒を送出する、圧送運転を行う。この圧送運転では冷媒を圧縮する圧力が冷凍サイクル運転時よりも格段に低いため、圧縮機モーター33の負荷は大幅に軽く、消費電力量もわずかである。
圧縮機32に圧送された冷媒は冷媒回路18内を流れ、蓄熱タンク41の冷熱が冷媒を介して熱搬送され、蒸発器21が冷却される。また、膨張弁36の開度が全開となるため、冷媒が膨張弁36を通過する際の抵抗が小さく、少ない電力で圧縮機32によって冷媒を循環させることができる。また、制御ユニット80は、圧縮機32の運転中、商用電源300の電力供給が復旧したか否かを監視し(ステップS16)、電力供給が復旧した場合は、ステップS17に移行して、もとの動作に戻る。
Subsequently, the
The refrigerant pumped to the
商用電源300の電力供給が停止していない間(ステップS13;No)、及び、電力供給が復旧した後(ステップS16;Yes)、制御ユニット80は、サーバー温度センサー29E、29Fの検出信号に基づいて求めた蒸発器21の温度等に基づいて、冷却負荷aを検出する(ステップS17)。
続いて、制御ユニット80は、冷却負荷aと熱源ユニット30による冷却能力bとを比較し(ステップS18)、冷却負荷aが冷却能力b以上である場合(ステップS18;No)はステップS12に戻って冷却運転を継続し、冷却負荷aが冷却能力b未満である場合には(ステップS18;Yes)、電動弁38及び電磁弁46、47を開弁状態にして、冷却運転とともに、冷媒管42に冷媒を流して蓄熱タンク41に冷熱を蓄える蓄冷運転を行う(ステップS19)。
その後、制御ユニット80は、予め設定された所定時間が経過するまで蓄冷運転を継続し(ステップS20)、所定時間経過後にステップS12に戻る。
While the power supply of the
Subsequently, the
Thereafter, the
なお、上記動作では制御ユニット80がステップS13において商用電源300の電力供給の停止を判定するものとして説明したが、制御ユニット80によって商用電源300を常時監視し、商用電源300の電力供給の停止を検出した場合には割り込み処理によってステップS14以後の動作を開始し、それまで実行中であった処理を停止または中断してもよい。
In the above operation, the
以上のように、本発明を適用した実施の形態に係るサーバーラック冷却装置100は、商用電源300によってキャビネット11の蒸発器21によりサーバー3を冷却し、熱源ユニット30から供給される冷熱を蓄熱する蓄熱ユニット40を備え、冷却運転時に蓄冷運転を行って蓄熱ユニット40に蓄熱し、商用電源300の電力供給が停止した場合には、UPS50を電源として圧縮機モーター33を動作させ、圧縮機32を熱搬送ポンプとして駆動し、冷媒回路18の冷媒を送出して蓄熱ユニット40に蓄熱された冷熱を蒸発器21に熱搬送し、これによってサーバーラック10に収納されたサーバー3を冷却する。このため、停電等により商用電源300の電力供給が停止した場合であってもサーバー3を冷却できる。さらに、冷却運転時に蓄熱ユニット40に蓄熱した冷熱を用いることで、電力供給の停止時に冷熱を生成する必要がないので、UPS50は圧縮機モーター33を駆動できればよく、この場合の圧縮機モーター33の消費電力量は冷凍サイクル運転時に比べて非常に小さい。これは、冷媒を送出して熱搬送する場合には圧縮機32により冷媒を高温高圧に圧縮する必要がないためであり、加えて、熱搬送時には膨張弁36を全開にすることで、圧縮機モーター33の負荷をより小さくしている。従って、圧縮機モーター33の駆動に際してUPS50に要求される消費電力量が小さいので、小型のUPS50であっても長時間の電力供給停止状態に対応できる。また、停電時への対応能力を低下させることなくUPS50の容量を抑えることができ、UPS50に係るコスト及び設置スペースを節約できる。
As described above, the server
また、蓄熱ユニット40は、熱源ユニット30内に設けられているので、サーバーラック10やサーバールーム2の大型化を回避できる。
蓄熱ユニット40は、蓄熱体を収容した蓄熱タンク41と、蓄熱タンク41に設けられ一端が膨張弁36を介して凝縮器35の吐出側に接続され、他端が圧縮機32の吸込側に接続された冷媒管42とを備え構成され、凝縮器35から膨張弁36を経た冷媒を、冷媒管42を通して圧縮機32の吸込側へ流すので、冷媒管42において冷媒と蓄熱体とを熱交換させることで、蓄熱体に冷熱を効率よく速やかに蓄熱できる。
さらに、蓄熱ユニット40が備える蓄熱タンク41は蓄熱体として水を貯留した氷蓄熱タンクであるので、熱容量が大きい水(氷)を蓄熱体として用いることにより、多量の冷熱を効率よく速やかに蓄熱し、この大容量の冷熱によって、商用電源300の電力供給停止時にサーバー3を確実に冷却できる。
Moreover, since the
The
Furthermore, since the
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、本実施形態では、電子機器としてサーバー3をサーバーラック10に収容し、サーバー3を冷却する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネットワーク機器や電話交換器等の通信機器を含む各種機器の冷却に適用できる。また、制御ユニット80が商用電源300の電源供給の停止を検出する手法は従来公知の手法を用いることができる。また、例えば、上記各実施の形態において、サーバールーム2に設置されるサーバーラック10の数や、熱源ユニット30における凝縮器35の容量等は任意に変更可能である。さらに、バックアップ電源としてUPSを用いていたが、バックアップ電源は、UPSに限らず、商用電源とは独立して電力を供給可能なものであればよく、非常用発電機と組み合わせたUPS等の各種電源を用いることができる。また、蒸発器21や蓄熱ユニット40が有する蓄熱タンク41の具体的形状等も任意であり、その他の細部構成についても任意に変更可能である。
The above-described embodiment is merely an aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the
3 サーバー(電子機器)
10 サーバーラック
11 キャビネット
21 蒸発器
30 熱源ユニット
31 メイン冷媒配管(冷媒配管)
32 圧縮機
33 圧縮機モーター(電動機)
35 凝縮器
36 電動膨張弁
40 蓄熱ユニット
41 蓄熱タンク(蓄熱タンク、氷蓄熱タンク)
42 冷媒管(冷媒配管)
50 UPS(バックアップ電源)
80 制御ユニット(検出手段)
100 サーバーラック冷却装置(電子器冷却装置)
300 商用電源
3 Server (electronic equipment)
10
32
35
42 Refrigerant tube (refrigerant piping)
50 UPS (backup power supply)
80 Control unit (detection means)
100 Server rack cooling system (electronic equipment cooling system)
300 Commercial power supply
Claims (4)
前記熱源ユニットの冷却運転により供給される冷熱を蓄熱可能な蓄熱ユニットと、
前記商用電源とは独立して電力を供給可能なバックアップ電源と、
前記商用電源から前記熱源ユニットへの電力供給の停止を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段により電力供給の停止が検出された場合に、前記バックアップ電源により前記電動機を動作させることで前記圧縮機を熱搬送ポンプとして駆動し、前記冷媒配管の冷媒を送出して、前記蓄熱ユニットに蓄熱された冷熱を前記蒸発器に熱搬送すること、を特徴とする電子機器冷却装置。 An evaporator is disposed in a cabinet containing electronic equipment, a refrigerant pipe extending from the evaporator is connected to a heat source unit having a compressor and a condenser driven by an electric motor and driven by a commercial power source, and the heat source In an electronic device cooling apparatus that cools a unit and cools the electronic device in the cabinet by the evaporator,
A heat storage unit capable of storing the cold supplied by the cooling operation of the heat source unit; and
A backup power source capable of supplying power independently of the commercial power source;
Detecting means for detecting a stop of power supply from the commercial power source to the heat source unit,
When the stop of the power supply is detected by the detection means, the compressor is driven as a heat transfer pump by operating the electric motor by the backup power source, and the refrigerant in the refrigerant pipe is sent out, and the heat storage unit An electronic device cooling apparatus, wherein the cold energy stored in the heat is transferred to the evaporator.
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