JP2010216765A - 局所冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒ポンプ停止や冷熱源の冷凍機停止等が発生しない、信頼性が高い結露回避冷却運転を実現する。
【解決手段】流入暖気を冷却する蒸発器６から戻される蒸発冷媒を冷熱源２０から送出管２７を介して送られてくる冷却液により冷却する凝縮器１２から、冷却液（温水等）が戻り管２８を介して冷熱源２０に戻される構成において、この戻り管２８の途中に三方弁２４を設け、冷却液（温水等）の一部を直接、送出管２７に送出可能な構成とする。そして、結露発生可能性ありの判定が行われた場合、制御装置１７が三方弁２４の弁開度を制御して、冷却液（温水等）の一部を直接、送出管２７に流入させることで、凝縮器１２に流入する冷却液の温度を上昇させ、以って蒸発器６への冷媒の温度を上昇させることで、結露回避する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、局所冷却システムに係わり、特にその局所冷却ユニットにおける結露防止制御に関する。

例えば多数の電算機を収容している電算機室（サーバルーム等）のような発熱密度が高い空間を冷却する為の空調システムに関しては、例えば特許文献１等に開示されている空調システムが知られている。この特許文献１では、高発熱、大風量に起因するラック毎の局所的な高温発生問題を解決できる空調システムが提案されている。

また、特許文献１には、結露防止制御方法が開示されている。
あるいは、複数の局所空調装置を室内の各所（各電算機収納ラックの上方等）に配置して、各局所空調装置がそれぞれ比較的狭いエリア内の冷却を行う局所空調システムが知られている。

特開２００６−１６２２４８号公報

上記特許文献１における従来の結露防止制御方法では、露点温度と冷媒温度との温度差に基づいて、冷媒圧送装置や冷熱源の出力量を調整することで結露回避を行っている。しかし、この様な方法では、冷媒圧送装置の冷媒ポンプ回転数を下げるとモータ始動トルク不足によるポンプ停止が発生する可能性があり、同様に冷熱源の冷凍機出力を下げると（コンプレッサーの回転数を下げると）コンプレッサー始動トルク不足による冷凍機停止が発生する可能性がある。

また、上記のような電算機室において局所的な冷却に用いられる局所空調装置は、特に電算機を収容するラック等の上方に設置される場合、結露が発生すると、その水滴が下に落ちて電算機を濡らし、電算機を故障させる等の重大事故に繋がる可能性がある。よって、上記ポンプ停止等の事態が生じることなく確実に結露発生を防止できる、信頼性の高い結露回避制御が行えることが望まれている。

本発明の課題は、冷媒ポンプ停止や冷凍機停止等が発生する可能性なく、信頼性が高い結露回避冷却運転が行える局所冷却システムを提供することである。

本発明の局所冷却システムは、流入暖気を冷却して局所エリアに送出する局所冷却ユニットと、該局所冷却ユニットに第１の冷媒を供給する冷熱源ユニットと、該冷熱源ユニットに第２の冷媒を供給する冷却回路を有し、前記冷熱源ユニットは、前記局所冷却ユニットから戻される前記第１の冷媒を前記第２の冷媒により冷却する凝縮器、該凝縮器により冷却された前記第１の冷媒を前記局所冷却ユニットへ送出する冷媒供給装置を有し、前記冷却回路は、前記凝縮器へ送出管を介して前記第２の冷媒を送出し、前記凝縮器から戻り管を介して前記第２の冷媒を還流する冷熱源を有し、前記局所冷却ユニットは、前記冷媒供給装置によって送られてくる前記第１の冷媒により前記流入暖気を冷却する蒸発器を有する空調システムにおいて、前記流入暖気の露点温度を計測する露点温度計測手段と、前記蒸発器に流入する前記第１の冷媒の温度を計測する冷媒温度計測手段と、前記露点温度と前記第１の冷媒温度との温度差に基づいて、結露発生可能性ありか否かを判定する結露発生判定手段と、前記凝縮器から戻される前記第２の冷媒の一部を前記冷熱源を介さずに前記送出管に送出させる弁装置と、前記結露発生判定手段により結露発生可能性ありと判定された場合、前記弁装置を制御して、前記凝縮器から戻される前記第２の冷媒の一部を前記冷熱源を介さずに前記送出管に送出させることで、前記凝縮器に流入する前記第２の冷媒温度を上昇させる弁装置制御手段とを有する。

凝縮器から戻される第２の冷媒の温度は、当然、凝縮器に流入する第２の冷媒の温度よりも高い。よって、結露発生可能性がある場合には、三方弁を制御することで凝縮器から戻される第２の冷媒の一部を送出管へ送って冷熱源からの第２の冷媒と混合させることで、凝縮器に流入する第２の冷媒の温度を上昇させることができる。第２の冷媒の温度が上昇すれば、局所冷却ユニットへ供給する第１の冷媒の温度も上昇し、例えば第２の冷媒の温度を徐々に上昇させていけばいずれは結露発生可能性なしの判定が行われ、結露発生を回避できる。

本発明の局所冷却システムによれば、ポンプ停止や冷凍機停止等が発生する可能性がなく、信頼性が高い結露回避冷却運転が行える。

本例の局所冷却システムを含む全体構成の断面図である。 本例の局所冷却システムの詳細構成図である。 本例の結露回避運転制御のフローチャート図である。 露点温度演算処理のフローチャート図である。 （ａ）は図２に示す冷却回路の抜粋、（ｂ）〜（ｄ）は別の構成例を示す図である。

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には、本例の局所冷却システムを含む全体構成の断面図を示す。
図１において、例えば多数の電算機を収容している電算機室等のような発熱密度が高い任意の室内空間２５において、複数列の機器収納用ラック１が設けられている。各機器収納用ラック１には電子機器等が収容されている。ここでは２列の機器収納用ラック１ａ，１ｂを示すが、この例に限らない。

各機器収納用ラック１の上方には冷却ユニット２（局所冷却装置；局所空調装置）が設けられている。ここでは２つの冷却ユニット２のみ示すが、冷却ユニット２は上記室内空間２５内の各所（特に各機器収納用ラック１の上方）に設けられている。

冷却ユニット２の基本構成自体は、従来と略同様であってよく、ここでは特に詳細には説明しないが、蒸発器６、送風装置９等を有する構成である。蒸発器６には、例えば各冷却ユニット２に共通の冷熱源ユニット１８から送出される冷媒が、配管を介して流入される。冷却ユニット２に流入する暖気は、この蒸発器６によって冷却され、この冷却空気（冷気）が送風装置９によって所定の冷却対象局所空間（例えば機器収納用ラック１ａと１ｂの間の空間）へと送出される。

尚、上記の通り、一台の冷熱源ユニット１８が、複数台の冷却ユニット２に冷媒を供給する構成であってもよいが、この例に限らず、各冷却ユニット２それぞれに対応する冷熱源ユニット１８があってもよい。つまり一台の冷熱源ユニット１８が、一台の冷却ユニット２に対してのみ冷媒を供給する構成であってもよい。

図２に、本例の局所冷却システムの詳細構成図を示す。これは主に上記冷却ユニット２及び冷熱源ユニット１８の詳細構成を示すが、これらの詳細構成は基本的には従来と略同様であってよい。

ここで、図１には示していないが、局所冷却システムには、冷熱源ユニット１８に対して冷媒を供給する為の構成として図２に示す冷却回路１１が存在している。冷熱源ユニット１８に対して冷媒（例えば、冷却液や冷水等）を供給する為の構成自体は、従来から存在するが、従来と異なる本システムの特徴は、主に図２に示す構成の冷却回路１１を設けたこと（特に三方弁２４を設けたこと）、及びこの三方弁２４の制御処理にあり、これによって、冷媒供給装置１６（例えば、冷媒ポンプ）や冷熱源２０の出力量を調整することなく（よって、冷媒ポンプ停止や冷凍機停止等が発生することなく）、図示の冷却回路７（特に蒸発器６）における結露発生を回避するものである。

尚、蒸発器６に供給される冷媒との混同を避ける為、本説明では、上記冷却回路１１における冷媒（冷熱源２０から凝縮器１２に供給する冷媒）を、冷却液（冷水等）であるものとして説明するが、これは一例であり、この例に限らない。また、蒸発器６に供給される冷媒が、冷却液（冷水等）であっても構わない。

この様に、三方弁２４を設け、その制御によって結露発生を回避できるので、従来のようにモータ始動トルク不足によるポンプ停止や、コンプレッサー始動トルク不足による冷凍機停止が発生することはなく、信頼性が高い結露回避冷却運転を行うことができる。なお、ここでは一例として三方弁２４を用いているが、流量を分岐（或いは混合）させ且つ流量を制御できる機構であればよく、例えばコックや制御弁の付いた二又管を複数個組み合わせて構成しても構わない。この様なものを総称して弁装置と呼ぶものとする。そして、本説明では、弁装置の一例である三方弁２４を例にして説明する。

以下、上記冷却ユニット２、冷熱源ユニット１８、冷却回路１１の詳細構成・動作について説明するが、従来と略同様の構成・動作については簡単に説明するものとする。尚、図示の各種矢印（太線、実線、点線）のうち、太線の矢印は空気の流れを示し、点線の矢印は信号線を示し、実線の矢印は冷媒や冷却液の流れ（及び冷媒等が流れる配管）を示す。

以下、冷却ユニット２の詳細構成・動作について説明する。
まず、従来と略同様の構成について簡単に説明するならば、冷却ユニット２は、上記電子機器等の発熱体を有する機器収納用ラック１の背面側から排出される暖気を、吸込口３とエアフィルター４を通じて吸引し、この暖気が蒸発器６や膨張弁５等から構成された冷却回路７（図上、１点鎖線で囲む部分）により冷却された冷気を、送風装置９と吹出口８を介して、ラック１正面側に送風することで発熱体を冷却するものである。尚、一般的なことであるが、蒸発器６には上記冷熱源ユニット１８から送られてくる冷媒が膨張弁５を介して流入し、この冷媒を蒸発器６内で蒸発させて蒸発潜熱を周囲から吸収することで周囲を冷却し、蒸発冷媒は冷熱源ユニット１８に戻される。図上、膨張弁５の右横に示すバルブ状のものは、電磁弁であり、冷媒はこの電磁弁を介して蒸発器６に流入するが、ここでは特に関係ない。

ここで、冷却ユニット２は更に、制御装置１０と演算通信装置２３を備える。制御装置１０は、例えばマイコン等であり、予め記憶されている所定のアプリケーションプログラムを実行することにより、既存の一般的な各種制御（例えば膨張弁５の弁開度や送風装置９の送風量の制御等）を実行し、更に後述する本手法の露点回避に係わる処理の一部を実行するものであってもよい。

また、演算通信装置２３は、基本的には外部との通信を行う機能部あり、図示の例では制御装置１７と通信線（点線で示す）を介して通信を行う。また、演算通信装置２３は、例えば不図示のＭＰＵ等を有し、後述する本手法の露点回避に係わる処理の一部を実行するものであってもよいが、この処理は制御装置１０が行っても良く、その場合には演算通信装置２３は（演算処理を行わない）単なる通信装置であってもよい。詳しくは後述する。

また、冷却ユニット２には更に、ユニット２内の各所の温度を測定する温度計（図上、“ＴＣ”で示す）や、湿度を測定する湿度計（図上、“ＭＣ”で示す）が備えられており、各温度計／湿度計と上記制御装置１０とは通信線（点線で示す）で接続されており、制御装置１０は各温度計／湿度計で測定された温度データ／湿度データを随時収集している。

ここで、上記各温度計／湿度計のうち、特に本制御に関係のあるものについては参照番号を付してあり、参照番号を付したものだけ説明し、他については説明しないものとする。すなわち、まず、エアフィルタ４と蒸発器６の間の暖気吸入経路上に（蒸発器６の上流に）、温度計２１と湿度計２２を設けてある。これらは吸入暖気の露点温度を求める為のものである。よって、温度計２１と湿度計２２の代わりに露点温度計を設けてもよい。

本例では、制御装置１０が、温度計２１と湿度計２２によって計測された温度データ及び湿度データに基づいて、これら温度計２１、湿度計２２の設置箇所の（吸入暖気の）露点温度を算出する。露点温度の算出式は、よく知られているものなので、ここでは特に説明しない。また、露点温度計を用いる場合には、制御装置１０は単に露点温度計で計測された露点温度データを取得するだけである。

また、図示の温度計２６は、例えば、蒸発器６に流入する直前の（蒸発器入口の）冷媒の温度を計測する為の温度計である。但し、この例に限らず、例えば蒸発器６の表面温度等を計測するものであってもよい（本説明では、この場合も、計測温度を冷媒温度とみなす）。

上記露点温度及び冷媒温度に基いて上記三方弁２４の制御処理する。これは、後にフローチャート図を参照して説明する。
以下、図示の制御装置１７、冷熱源ユニット１８、冷却回路１１等について説明する。

制御装置１７は、図１には示していないが、本例の局所冷却システム全体を制御する装置であり、冷却ユニット２、冷熱源ユニット１８、冷却回路１１等を制御する。制御装置１７は、マイコン等を有し、予め記憶されている所定のアプリケーションプログラムをＣＰＵが実行することで各種制御を行う。尚、従来より行われている一般的な各種制御に関しては、ここでは特に説明しない。本手法に係わる制御についてのみ説明する。

尚、制御装置１７は、指令装置１９からの何らかの指示に応じた制御を行う場合もある。例えば、指令装置１９は、制御装置１７に、冷却ユニット２の送風量と冷風温度を指示する。制御装置１７は、この指示に応じて、各種制御動作を行う（上記の通り、既存の一般的な制御であり、ここでは特に説明しない）。

制御装置１７は、上記従来の制御処理機能に加えて、更に後述する三方弁２４の弁開度の制御処理機能を有するという特徴を有する。既に述べた通り、この特徴部分以外は従来と略同様であってよい。

また、冷熱源ユニット１８は、上記の通り従来と同じであってよく、簡単に説明するならば、凝縮器１２、受液器１３、冷媒供給装置１６を有し、また各所に温度計（図上“ＴＣ”で示す）を設けており、また冷媒供給装置１６から出力される冷媒の流量を計測する流量計（図上“ＱＣ”で示す）を設けており、制御装置１７はこの温度データ、流量データ等に基づいて例えば冷媒供給装置１６等を制御する。あるいは、各冷却ユニット２に指令を出す。

凝縮器１２には上記蒸発器６からの蒸発冷媒が流入し、これを冷却・液化して冷媒に戻す。この冷媒は、一旦、受液器１３に貯留した後、冷媒供給装置１６によって冷却ユニット２側に送り出されて、蒸発器６に流入する。

凝縮器１２には、冷却回路１１（図上、１点鎖線で囲む部分；尚、冷熱源２０が含まれてもよい）から冷却液が供給されている。すなわち、凝縮器１２には冷熱源２０からの冷却液（例えば冷水等）が送出管２７を介して送られてきて、この冷水によって上記蒸発冷媒の冷却・液化が行われる。これによって蒸発冷媒が冷却される一方で冷水は温められる（これを温水と呼ぶものとする）。この温水は戻り管２８を介して冷熱源２０に戻され、冷熱源２０によって冷却されることで再び冷水となって送出管２７に送出される。

但し、本システムでは戻り管２８の途中に三方弁２４を設けている。
以下、この三方弁２４に係わる構成、及び三方弁２４の制御処理について詳しく説明する。

まず、本例の三方弁２４は、１方向からの流入口と２方向への流出口とを具えるタイプ（管路を分流させるタイプ）である。既に述べた通り三方弁２４は戻り管２８の途中に設けられおり、流入口は凝縮器１２側の戻り管２８に接続しており、２方向への流出口は、一方は冷熱源２０側の戻り管２８（ここでは図示の通り戻り管２８’と記すものとする）に接続し、他方は図示の短絡管２９に接続している。短絡管２９の他方は、送出管２７に接続している。つまり、短絡管２９を介して送出管２７に直接、温水等を流出可能な構造となっている。

三方弁２４の上記２方向への流出口それぞれには、当然、弁が設けられており、制御装置１７が、これら各弁の弁開度を調整制御できる構成となっている。
このような三方弁２４を設けたことにより、凝縮器１２側から戻される上記温水を、冷熱源２０側と送出管２７側に分配することができる。分配比率は制御装置１７の制御によって自由に調整できる。すなわち、凝縮器１２側から戻される上記温水を１００％冷熱源２０側に送ることも、１００％送出管２７側に送ることも、あるいは例えば５０％対５０％や、３０％対７０％等、自由に調整することができる。

冷熱源２０側への分配比率を１００％にした場合は、従来と同じであり、凝縮器１２から戻される温水の全ては、冷熱源２０に流入されて冷却されて、送出管２７を介して凝縮器１２に送られる。一方、冷熱源２０側への分配比率が１００％未満である場合（但し、０％にはしない）、凝縮器１２から戻される温水の一部は、短絡管２９を介してダイレクトに送出管２７に送られる。つまり、この場合、凝縮器１２に流入する冷水は、冷熱源２０からの冷水と三方弁２４からの温水との混合液となり、当然、冷熱源２０側への分配比率が１００％である場合に比べてその温度は高くなる。

つまり、上記構成では、三方弁２４における分配比率を制御することにより（２つの流出口の各弁の弁開度を制御することにより）、凝縮器１２に流入される冷水の温度を調整する（特に温度上昇させる）ことができ、この冷水によって冷却される冷媒の温度を調整する（特に温度上昇させる）ことができる。

なお、三方弁の設置位置は図２の例に限らず、例えば図５（ｂ）のように設置しても構わない。この場合、三方弁２４は、２方向からの流入口と１方向への流出口とを具えるタイプ（管路を合流させるタイプ）である。

図５（ｂ）に示す例の場合、まず、戻り管２８は途中で冷熱源２０側の戻り管２８’と短絡管２９に分岐している。そして、三方弁２４は送出管２７の途中に設けられており、２つの流入口は、一方は冷熱源２０側の送出管２７に接続しており、他方は短絡管２９に接続している。また、流出口は、凝縮器１２側の送出管２７に接続している。つまり、三方弁２４において、短絡管２９からの温水と冷熱源２０からの冷水とを合流させて、この混合液を凝縮器１２側へ流出可能な構造となっている。

図５（ｂ）に示す例の三方弁２４の上記２つの流入口それぞれには、弁が設けられており、制御装置１７が、これら各弁の弁開度を調整制御できる構成となっている。この制御方法と作用は、上記図２に示す構成例と殆ど同様であり、例えば混合液の温度を上昇させたい場合には短絡管２９側の弁の弁開度を増加させればよい。尚、短絡管２９側の弁を完全に閉じた場合には、凝縮器１２側から戻される温水は全て冷熱源２０に流入し、凝縮器１２には冷熱源２０から送出される冷水のみが流入することになる。

尚、図５（ａ）には図２に示す冷却回路１１の構成例の抜粋図を示す。
更に、三方弁自体の設置箇所は図５（ａ）または図５（ｂ）と同じだが、その制御方法が異なる例を、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示し、以下に説明する。

図１（図５（ａ））や図５（ｂ）の三方弁２４の制御方法は、凝縮器１２から戻る冷却液（温水）の一部を冷熱源２０を介さずに凝縮器１２に還流する。これに対し、図５（ｃ）や図５（ｄ）の三方弁２４の制御方法は、冷熱源２０から送出する冷却液の一部を凝縮器１２に送らずに冷熱源２０に還流する。つまり、冷熱源２０の出力（コンプレッサーの回転数）を変えなくても（減少させなくても）、凝縮器１２への冷却液の流入量を変える（減少させる）ことができる。

まず、図５（ｃ）の例について説明する。
この例では三方弁２４の設置位置は図５（ａ）の例と同じであるが、その構成は図５（ｂ）の例と同じである。すなわち、本例の三方弁２４の設置位置は戻り管２８の途中であり、その構成は２方向からの流入口と１方向への流出口とを具えるタイプ（管路を合流させるタイプ）である。

そして、２つの流入口の一方は凝縮器１２側の戻り管２８に接続しており、他方は短絡管２９に接続している。尚、短絡管２９における液の流れる方向が図５（ａ）や図５（ｂ）とは逆になることから、図示のように短絡管２９’と記すものとする。これは後述する図５（ｄ）についても同様である。また、１つの流出口は冷熱源２０側の戻り管２８’に接続している。また、この例では、送出管２７は途中で凝縮器１２側の送出管２７と短絡管２９’とに分岐している。

上記構成において、三方弁２４において少なくとも短絡管２９’に接続した流入口には、弁が設けられており、制御装置１７が、この弁の弁開度を調整制御できる構成となっている。この弁を完全に閉じた状態では、冷熱源２０から送出される冷却液は１００％凝縮器１２に流入する。

一方、この弁が開いた状態では、その弁開度に応じて、冷熱源２０から送出される冷却液の一部が、三方弁２４と戻り管２８’を介して、冷熱源２０に戻される。換言すれば、冷熱源２０から送出される冷却液は、１００％凝縮器１２に流入するのではなく、その一部が凝縮器１２に流入することになる。つまり、冷熱源２０の出力（コンプレッサーの回転数）を減少させなくても、凝縮器１２への冷却液の流入量を減少させることができる。これによって、図５（ａ）、(ｂ)の例のように、凝縮器１２への冷却液の温度を上昇させる場合と同様の効果が得られる。つまり、凝縮器１２における冷却性能が低下し、蒸発器６への冷媒の温度を上昇させることができる。

次に、図５（ｄ）の例について説明する。
この例では三方弁２４の設置位置は図５（ｂ）の例と同じであるが、その構成は図５（ａ）の例と同じである。すなわち、本例の三方弁２４の設置位置は送出管２７の途中であり、その構成は２方向への流出口と１方向からの流入口とを具えるタイプ（管路を分流させるタイプ）である。

本例では、三方弁２４は送出管２７の途中に設けられおり、２つの流出口は、一方は凝縮器１２側の送出管２７に接続しており、他方は短絡管２９’に接続している。短絡管２９’の他方は、戻り管２８に接続している。また、三方弁２４の流入口は、冷熱源２０側の送出管２７に接続している。

上記構成において、三方弁２４において少なくとも短絡管２９’に接続した流入口には、弁が設けられており、制御装置１７が、この弁の弁開度を調整制御できる構成となっている。この弁を完全に閉じた状態では、冷熱源２０から送出される冷却液は１００％凝縮器１２に流入する。

一方、この弁が開いた状態では、その弁開度に応じて、冷熱源２０から送出される冷却液の一部が、三方弁２４、短絡管２９’、戻り管２８’を介して、冷熱源２０に戻される。換言すれば、冷熱源２０から送出される冷却液は、１００％凝縮器１２に流入するのではなく、その一部が凝縮器１２に流入することになる。つまり、冷熱源２０の出力（コンプレッサーの回転数）を減少させなくても、凝縮器１２への冷却液の流入量を減少させることができる。これによって、上記図５（ｃ）の場合と同様の効果が得られる。

以上説明したように、冷却回路１１を、図５（ｃ）や図５（ｄ）に示す構成とすることにより、凝縮器１２に流入する冷却液の流量を減らす調整が可能になり、冷熱源２０の出力（コンプレッサーの回転数）の制御を行うことなく凝縮器１２における冷却能力の調整を行うことが可能である。

この三方弁２４における分配比率の制御処理について、以下、図３を参照して説明する。
図３は、本例の結露回避運転制御のフローチャート図である。

図３に示すように、まず上記の通り制御装置１０は随時（所定時間間隔で）、各種センサ等の計測データを収集している。ここでは、本手法に関係のあるデータに限って説明するので、制御装置１０は、温度計２１、湿度計２２で計測される吸入暖気の温度データ、湿度データ、及び温度計２６で計測される蒸発器６入口での冷媒の温度データを収集している（ステップＳ１１）。

そして、制御装置１０、または制御装置１０から上記収集データを渡された演算通信装置２３、あるいは演算通信装置２３を介して上記収集データを渡された制御装置１７は、以下に説明する処理を行う。尚、以下の説明では、制御装置１７が処理実行する例について説明する。よって、この場合には、制御装置１０は単に温度データ等を収集してこれを演算通信装置２３を介して制御装置１７に送信する処理を行うだけである（また、演算通信装置２３は単なる通信装置となる）が、勿論、この例に限るものではない。但し、他の例においても、後述するステップＳ１４，Ｓ１５の三方弁２４の調整制御自体は、制御装置１７が実行することになる。

すなわち、例えば、後述するステップＳ１２の処理は、制御装置１０または演算通信装置２３が実行してもよく、この場合には算出した露点温度を、収集した冷媒温度と共に制御装置１７に送信し、ステップＳ１３以降の処理は制御装置１７が実行する。勿論、この場合には、ステップＳ１４，Ｓ１５の処理実行中に、制御装置１０または演算通信装置２３は、随時、最新の露点温度と冷媒温度データを、制御装置１７に送信している。あるいは、例えば、後述するステップＳ１２とＳ１３の処理を、制御装置１０または演算通信装置２３が実行してもよい。

但し、以下の説明では、上記の通り、制御装置１０、演算通信装置２３は、単に収集データを制御装置１７に送信するものとして説明する。
この例では、制御装置１７は、随時、上記収集データ（吸入暖気の温度データ、湿度データ、及び蒸発器６入口での冷媒の温度データ）を取得することになる。

そして、取得した上記吸入暖気の温度データ、湿度データに基づいて、吸入暖気の露点温度を算出し（ステップＳ１２）、この露点温度と上記冷媒温度とに基づいて、結露発生の可能性があるか否か（結露発生可能性が高いか否か）を判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３の処理は、「冷媒温度−露点温度≦ΔＴ１（ΔＴ１；予め設定される、所定の温度差）」か否かを判定するものである。すなわち、冷媒温度と露点温度との温度差が、予め設定される所定値以下となったか否かを判定し、所定値以下となった場合には（ステップＳ１３，ＹＥＳ）、結露発生可能性ありと判定するものである。結露発生可能性無しであれば（ステップＳ１３，ＮＯ）、本処理は終了する。

尚、ステップＳ１３の判定手法自体は、既存技術であってよく、特に詳細には説明しないし、ΔＴ１は設計者等が適宜決定してよいものであるが、以下、簡単に説明する。
通常、露点温度は、冷媒温度よりも低いものであり、冷媒温度を上昇させることで上記温度差を大きくすることができる。また、よく知られているように、極端に言えば、冷媒温度−露点温度＝０（温度差なし）となると、ほぼ間違いなく結露が発生する。冷媒温度と露点温度との温度差が小さくなると、結露発生の可能性が高まることになる。上記ΔＴ１は、例えば一例としては、未だ結露発生していないが、これ以上温度差が小さくなると結露が発生し得ると考えられる値に設定する（人間が当該技術分野の一般常識に基づいて判断して設定する）。

そして、結露発生可能性ありと判定した場合には（ステップＳ１３，ＹＥＳ）、三方弁２４の弁開度調整制御を行う（ステップＳ１４）。これは、例えば、通常時は、三方弁２４における短絡管２９側の弁は閉じているものとし（１００％、冷熱源２０側へ分配している）、ステップＳ１３の判定がＹＥＳとなった場合には、三方弁２４における短絡管２９側の弁を所定量開く（ここでは、例えば弁開度を＋１０％とする）。尚、その際、三方弁２４における冷熱源２０側の弁の弁開度も、連動制御してもよい（ここでは、例えば弁開度を−１０％とする）。

そして、次の収集データに基づいて、再び結露発生の可能性があるか否かの判定を行う（ステップＳ１５）。このステップＳ１５の処理は、上記ステップＳ１２，Ｓ１３の処理と同様であり、収集データに基づいて、まず露点温度を算出し、この露点温度と冷媒温度とに基づいて、結露発生可能性ありか否かを判定するものである。

そして、ステップＳ１５の判定がＮＯとなるまで、つまり結露発生可能性無しと判定されるまで、上記ステップＳ１４の処理を繰り返すことになる。上記の例では、三方弁２４における短絡管２９側の弁開度を１０％ずつ増加していく（１０％→２０％→３０％→・・・）ことになる。つまり、凝縮器１２から戻される温水のうち短絡管２９を介してダイレクトに送出管２７に送られる温水の割合（量）を少しずつ増やしていくことで、凝縮器１２に流入される冷水の温度（冷熱源２０からの冷水と三方弁２４からの温水との混合液の温度）を、徐々に高くしていく。これによって、当然、凝縮器１２から出力される冷媒の温度も徐々に高くなっていき、この冷媒が冷媒供給装置１６により蒸発器６に送られる。

これによって、当然、上記の判定式「冷媒温度−露点温度≦ΔＴ１」における冷媒温度は徐々に高くなっていき、露点温度との温度差が大きくなっていくので、何れは“冷媒温度−露点温度＞ΔＴ１”となることになる（ステップＳ１５の判定がＮＯとなる）。つまり、結露発生を回避できる。

尚、ステップＳ１２の露点温度演算に関しては、既に述べた通り既存技術であるが、ここで一応概略的に説明しておくならば、図４に示すように、まず温度データに基づいて飽和水蒸気圧を算出し（ステップＳ２１）、更に湿度データに基づいて水蒸気分圧を算出し（ステップＳ２２）、これに基づいて露点温度を算出する（ステップＳ２３）。ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の各処理の具体的な算出式等については、一般的なものであるので、ここでは特に説明しない。

また、図３の処理によって凝縮器１２に流入される冷水の温度を上昇させた後、例えば一定時間経過後に、再び冷水温度を下げる処理を行っても良い。この処理については特に説明しないが、例えば、ステップＳ１４の処理とは逆の三方弁開度調整処理を行い（例えば、現在、三方弁２４における短絡管２９側の弁開度が５０％であったなら、これを４０％→３０％→２０％・・・等と順次減少させていく）、その都度（弁開度を減少させる毎に）ステップＳ１５の判定を行う。そして、ステップＳ１５の判定がＹＥＳとなったら、つまり、結露発生可能性ありと判定されたら、再び図３のステップＳ１４，Ｓ１５の処理を行って、再び結露発生可能性無しと判定されるように三方弁開度調整処理を実行する。

以上説明したように、本手法では、上記構成の三方弁２４を調整・制御することで、結露回避を行うことができる。
つまり、本手法では、結露発生可能性ありと判定した場合には、三方弁２４の弁開度調整によって、冷熱源ユニット１８の凝縮器１２に供給する冷却液（冷水等）の温度を上昇させる（または流量（熱交換流量）を減少させる）ことにより、冷却回路７に流入する冷媒の温度を上昇させることで、結露回避ができるので、冷媒供給装置１６のポンプ回転数や冷熱源２０の出力量を調整する必要なく、結露回避を行うことができ、ポンプ停止や冷凍機停止等の問題が生じることはなく、信頼性が高い結露回避冷却運転が可能となる。

１ 機器収納用ラック
２ 冷却ユニット（局所冷却装置；局所空調装置）
３ 吸込口
４ エアフィルター
５ 膨張弁
６ 蒸発器
７ 冷却回路
８ 吹出口
９ 送風装置
１０ 制御装置
１１ 冷却回路
１２ 凝縮器
１３ 受液器
１６ 冷媒供給装置
１７ 制御装置
１８ 冷熱源ユニット
１９ 指令装置
２０ 冷熱源
２１ 温度計
２２ 湿度計
２３ 演算通信装置
２４ 三方弁
２５ 室内空間
２６ 温度計
２７ 送出管
２８ 戻り管
２９ 短絡管

Claims (4)

1. 流入暖気を冷却して局所エリアに送出する局所冷却ユニットと、該局所冷却ユニットに第１の冷媒を供給する冷熱源ユニットと、該冷熱源ユニットに第２の冷媒を供給する冷却回路を有し、
   前記冷熱源ユニットは、前記局所冷却ユニットから戻される前記第１の冷媒を前記第２の冷媒により冷却する凝縮器、該凝縮器により冷却された前記第１の冷媒を前記局所冷却ユニットへ送出する冷媒供給装置を有し、
   前記冷却回路は、前記凝縮器へ送出管を介して前記第２の冷媒を送出し、前記凝縮器から戻り管を介して前記第２の冷媒を還流する冷熱源を有し、
   前記局所冷却ユニットは、前記冷媒供給装置によって送られてくる前記第１の冷媒により前記流入暖気を冷却する蒸発器を有する空調システムにおいて、
   前記流入暖気の露点温度を計測する露点温度計測手段と、
   前記蒸発器に流入する前記第１の冷媒の温度を計測する冷媒温度計測手段と、
   前記露点温度と前記第１の冷媒温度との温度差に基づいて、結露発生可能性ありか否かを判定する結露発生判定手段と、
   前記凝縮器から戻される前記第２の冷媒の一部を前記冷熱源を介さずに前記送出管に送出させる弁装置と、
   前記結露発生判定手段により結露発生可能性ありと判定された場合、前記弁装置を制御して、前記凝縮器から戻される前記第２の冷媒の一部を前記冷熱源を介さずに前記送出管に送出させることで、前記凝縮器に流入する前記第２の冷媒温度を上昇させる弁装置制御手段と、
   を有することを特徴とする局所冷却システム。
2. 前記弁装置制御手段は、
   前記結露発生判定手段により結露発生可能性なしの判定が行われるまで、前記弁装置の弁開度を所定の割合で徐々に増加させることにより、前記冷熱源を介さずに前記第２の冷媒を前記送出管に送出させる流量を増加させることを特徴とする請求項１記載の局所冷却システム。
3. 流入暖気を冷却して局所エリアに送出する局所冷却ユニットと、該局所冷却ユニットに第１の冷媒を供給する冷熱源ユニットと、該冷熱源ユニットに第２の冷媒を供給する冷却回路を有し、
   前記冷熱源ユニットは、前記局所冷却ユニットから戻される前記第１の冷媒を前記第２の冷媒により冷却する凝縮器、該凝縮器により冷却された前記第１の冷媒を前記局所冷却ユニットへ送出する冷媒供給装置を有し、
   前記冷却回路は、前記凝縮器へ送出管を介して前記第２の冷媒を送出し、前記凝縮器から戻り管を介して前記第２の冷媒を還流する冷熱源を有し、
   前記局所冷却ユニットは、前記冷媒供給装置によって送られてくる前記第１の冷媒により前記流入暖気を冷却する蒸発器を有する空調システムにおいて、
   前記流入暖気の露点温度を計測する露点温度計測手段と、
   前記蒸発器に流入する前記第１の冷媒の温度を計測する冷媒温度計測手段と、
   前記露点温度と前記第１の冷媒温度との温度差に基づいて、結露発生可能性ありか否かを判定する結露発生判定手段と、
   前記冷熱源から送出される前記第２の冷媒の一部を前記凝縮器を介さずに前記冷熱源に還流させる弁装置と、
   前記結露発生判定手段により結露発生可能性ありと判定された場合、前記弁装置を制御して、前記冷熱源から送出される前記第２の冷媒の一部を前記凝縮器を介さずに前記戻り管に還流させることで、前記凝縮器に流入する前記第２の冷媒の流量を減少させる弁装置制御手段と、
   を有することを特徴とする局所冷却システム。
4. 前記弁装置制御手段は、
   前記結露発生判定手段により結露発生可能性なしの判定が行われるまで、前記弁装置の弁開度を所定の割合で徐々に増加させることにより、前記凝縮器を介さずに前記第２の冷媒を前記戻り管に還流させる流量を増加させることを特徴とする請求項３記載の局所冷却システム。

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