WO2024069864A1 - 熱交換装置及び熱交換方法 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
Definitions
- the present invention relates to a heat exchange device and a heat exchange method capable of receiving heat with high efficiency in a cooling device applied to localized cooling such as a computer room air conditioner (CRAC).
- CRAC computer room air conditioner
- server racks containing multiple servers are individually cooled by local cooling equipment separate from the server room's air conditioning equipment to prevent excessive temperature increases.
- the main components of such a localized cooling device are a heat receiver (a heat exchange device related to the present invention) that receives the heat contained in the air discharged from the server, a compressor that compresses the refrigerant whose heat has been received by the heat receiver, and a radiator that dissipates the heat from the refrigerant compressed by the compressor.
- a heat receiver a heat exchange device related to the present invention
- a compressor that compresses the refrigerant whose heat has been received by the heat receiver
- a radiator that dissipates the heat from the refrigerant compressed by the compressor.
- an air conditioning system for electronic equipment as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233666 is known.
- This air conditioning system has a housing with an air intake and exhaust port, a cooling unit that is arranged at an angle within the housing and cools the air passing around it using a refrigerant that flows inside, and a fan that draws air exhausted from electronic devices into the housing.
- a cooling unit that is disposed at an angle within a housing the lower portion and the entire adjacent cooling unit are cooled through refrigerant piping that is drawn out to the upper portion of the housing.
- the cooling unit is installed at a 45° angle inside the housing, so the installation area of the cooling unit, which is the area through which the air passes, can be made large.
- condensation may occur due to the refrigerant supplied to the cooling unit that serves as a heat exchanger, and the condensation may cause a decrease in the cooling efficiency of the cooling unit.
- Techniques for detecting the occurrence of such condensation are known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233699 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233699.
- the magnetic resonance imaging apparatus disclosed in Patent Document 2 has a cooling system that supplies a refrigerant to electrical components housed in a housing to cool the electrical components, and the cooling system is equipped with a condensation sensor installed near the refrigerant inlet in the housing, and a cooling control unit to which a detection signal from the condensation sensor is supplied.
- the cooling control unit controls the cooling system to stop the supply of the coolant into the housing when the condensation sensor detects condensation near the coolant inlet in the housing. Specifically, when the condensation sensor detects condensation, the cooling control unit closes the solenoid valve of the cooling system to stop the supply of the coolant into the housing, thereby reducing the risk of electrical components failing due to condensation near the coolant inlet where condensation is likely to occur.
- the external heat exchanger of the cooling system shown in Patent Document 3 exchanges heat with the surrounding air using a heat exchange fan, and near the evaporator inlet piping of the heating side evaporator outside the outermost fin, a condensation detection means such as a condensation sensor having characteristics such as a sudden increase in resistance value when condensation occurs due to a condensation film, etc. is attached by a thermally conductive material such as a highly thermally conductive sealant.
- the above-mentioned condensation detection means is attached in close contact with the fins in the vicinity of the evaporator inlet piping, so it can detect condensation in the places on the fins of the heating side evaporator where condensation is most likely to occur, making it possible to reliably detect condensation.
- the present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and provides a heat exchange device and a heat exchange method that, in a configuration having a heat exchanger arranged at an angle within a housing, can reliably detect the occurrence of condensation and efficiently maintain heat exchange between the air and the refrigerant.
- the heat exchange device shown in the first form of the present invention is a heat exchange device that exchanges heat between a refrigerant and air, and includes a heat exchanger having a radiator through which the refrigerant flows, and a fan mechanism that supplies air toward the radiator of the heat exchanger, thereby exchanging heat with the refrigerant flowing inside the radiator, wherein the heat exchanger is arranged at an angle to the horizontal direction and is configured so that the refrigerant is supplied through a refrigerant inlet located at the bottom of the radiator, and a water leakage sensor is installed near the refrigerant inlet of the radiator.
- the heat exchange method shown in the second embodiment of the present invention is characterized in that, in a heat exchange device that exchanges heat between a refrigerant and air, a heat exchanger having a radiator inside which the refrigerant flows is arranged at an angle to a fan mechanism that supplies air toward the radiator to exchange heat with the refrigerant flowing inside the radiator, the refrigerant is supplied through a refrigerant inlet located at the bottom of the radiator of the inclined heat exchanger, and a water leakage sensor is installed near the refrigerant inlet of the radiator.
- a water leakage sensor is installed near the refrigerant inlet of the radiator, which is located below the inclined heat exchanger. Since the flow rate of air supplied by the fan mechanism is relatively large at this location, condensation can be detected quickly and reliably based on the detection signal of the water leakage sensor.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to the present invention
- 1 is a perspective view showing a heat exchange device according to an embodiment of the present invention
- 3 is a perspective view of the heat exchange device shown in FIG. 2 as viewed from above on the opposite side.
- FIG. FIG. 4 is a rear view of FIG. 3 as seen from the arrow IV side.
- FIG. 4 is a side view of FIG. 3 as seen from the arrow V side.
- the heat exchange device 100 mainly comprises a heat exchanger 1 and a fan mechanism 2 .
- the heat exchanger 1 has a radiator 3 through which a refrigerant R flows, and is disposed at an angle with respect to the fan mechanism 2 .
- the fan mechanism 2 supplies air A to the radiator 3 of the heat exchanger 1 by a fan 4 placed flat, thereby exchanging heat with the refrigerant R flowing within the radiator 3 .
- a refrigerant inlet 5A of a refrigerant pipe 5 that supplies refrigerant R to the radiator 3 is provided at the bottom of the tilted heat exchanger 1, and a water leakage sensor 6 is installed near the refrigerant inlet 5A of the radiator 3 (the refrigerant inlet area is indicated by the symbol M).
- the water leakage sensor 6 is installed near the refrigerant inlet 5A of the radiator 3 located at the bottom of the inclined heat exchanger 1. Since the flow rate of the air A supplied by the fan mechanism 2 is relatively large in this refrigerant inlet region M, condensation can be detected quickly and reliably based on the detection signal of the water leakage sensor 6.
- the air volume of the fan mechanism 2 can be adjusted based on the detection signal of the water leakage sensor 6, and the adjustment of the air volume of the fan mechanism 2 can eliminate condensation.
- the fan mechanism 2 is configured with a plurality of fans 4, so that the airflow of these fans 4 can be adjusted based on the detection signal of the water leakage sensor 6, thereby reliably eliminating condensation. Furthermore, in the heat exchange device 100, the flow of the refrigerant R to the radiator 3 can be adjusted or stopped by controlling the opening and closing of a valve (not shown) located upstream of the refrigerant pipe 5 based on the detection signal from the water leakage sensor 6, thereby eliminating condensation.
- the heat exchange device 101 mainly includes a housing 10, and a heat exchanger 11 and a fan mechanism 12 installed in the housing 10.
- the housing 10 has an overall square/rectangular shape, with an air suction port 10A (see FIG. 5) formed at the bottom and an air exhaust port (not shown) formed at the side or top. Note that the housing 10 is not shown in the external views shown in FIGS. 2 and 3, and only the partition plates 10B on both sides that form part of the housing 10 are shown.
- the heat exchanger 11 is disposed within the housing 10, and is configured such that a radiator 13, through which refrigerants R1 to R3 (see FIG. 3) flow, is disposed at an angle with respect to the fan mechanism 12.
- the radiator 13 has a plurality of refrigerant pipes 14 through which a refrigerant flows, and a large number of heat dissipation fins 15 attached to the refrigerant pipes 14 at predetermined intervals, and gaps 16 are formed between the refrigerant pipes 14 to allow air A containing heat to pass in the vertical direction.
- the refrigerant inlet 14A of the inclined refrigerant pipe 14 is located at a lower position, and refrigerants R1 to R3 are supplied through a liquid header 17 (see FIG. 5).
- the liquid header 17 is arranged at a lower position of the refrigerant pipes 14 of the radiator 13 (the lower region is indicated by the symbol M) so as to be perpendicular to the refrigerant pipes 14, and distributes and supplies the refrigerant R1 supplied through a refrigerant supply pipe 18 located on the side of the heat exchanger 11, as shown in Figures 3 and 4, to the multiple refrigerant pipes 14 of the radiator 13.
- the refrigerant R3 that has absorbed heat from the air A by passing through the refrigerant pipe 14 of the radiator 13 is supplied to the next process, that is, the compressor and radiator (not shown), via the refrigerant outlet 14B located at the top of the refrigerant pipe 14, the steam header 19, and the piping 20 in that order.
- the fan mechanism 12 is installed at the air suction port 10A of the housing 10, and supplies air A toward the radiator 13 of the heat exchanger 11, thereby exchanging heat with the refrigerants R1 to R3 flowing within the radiator 13.
- the fan mechanism 12 is constituted by a plurality of fans 21 (21A, 21B) arranged horizontally and flat at the air suction port 10A of the housing 10 in a direction transverse to the flow of air A, as shown in FIG.
- alternating current (AC) fans and direct current (DC) fans can be used as the fans 21, but using DC fans makes it easier to control the rotation and also increases the power saving effect.
- a refrigerant inlet 14A of a refrigerant pipe 14 that supplies refrigerants R1 to R3 to the radiator 13 is provided at the bottom of the inclined heat exchanger 11, and a water leakage sensor 30 for detecting the occurrence of condensation is installed near the refrigerant inlet 14A of the radiator 13 (the refrigerant inlet area is indicated by the symbol M).
- the flow rate of the air A supplied by the fan mechanism 12 is relatively large, so that condensation can be detected quickly and reliably based on the detection signal of the water leakage sensor 30.
- the installation position of the water leakage sensor 30 in the refrigerant inlet region M include: (1) the water leakage sensor 30 is installed at the lowest position of the heat dissipation fin 15; (2) the water leakage sensor 30 is installed in the liquid header 17 that supplies refrigerant R2 to the refrigerant tube 14, and the location may be near or in contact with the liquid header 17; and (3) the water leakage sensor 30 is installed at a point within the flow path through which refrigerant R3 flows where the temperature difference with air A is the largest.
- the water leakage sensor 30 is installed near the refrigerant inlet 14A (i.e., the refrigerant inlet region M) of the radiator 13 located at the bottom of the inclined heat exchanger 11.
- the flow rate of the air A supplied by the fan mechanism 12 is relatively large, so that condensation can be detected quickly and reliably based on the detection signal of the water leakage sensor 30.
- the air volume of the fan mechanism 12 can be adjusted based on the detection signal of the water leakage sensor 30, and the air volume adjustment of the fan mechanism 12 can eliminate condensation.
- the airflow rate of each fan 21 of the fan mechanism 12 can be adjusted based on the detection signal of the water leakage sensor 30, thereby reliably eliminating condensation.
- the multiple fans 21 constituting the fan mechanism 12 may be arranged according to the perpendicular distance to the heat exchanger 11, and a condensation control means 22 (see Figure 5) may be provided which reduces the air blowing conditions such as the rotation speed/air volume/air pressure of the fan 21 closest to the heat exchanger 11 when condensation is detected based on the detection signal of the water leakage sensor 30.
- condensation control means 22 may modulate and control the rotation of each fan 21 (21A, 21B) during operation, using PWM (Pulse Width Modulation) control or ON/OFF control, etc.
- PWM Pulse Width Modulation
- this condensation control means 22 can set conditions for starting airflow control of multiple fans 21 (21A, 21B) (control for reducing the airflow conditions such as rotation speed/air volume/air pressure of the fan 21 closest to the heat exchanger 11 from the previously identical operation), and can also be configured to stop the airflow control when elimination of condensation is detected based on the detection signal from the water leakage sensor 30.
- the condensation control means 22 of the heat exchange device 101 when condensation is detected based on the detection signal of the water leakage sensor 30, the condensation control means 22 controls the fan to blow air.
- the present invention is not limited to this.
- the condensation may be eliminated by controlling the opening and closing of a valve (not shown) located midway along the refrigerant supply pipe 18 to adjust or stop the flow of refrigerant.
- a valve located midway along the refrigerant supply pipe 18 to adjust or stop the flow of refrigerant.
- the control for adjusting the rotation speed/air volume/air pressure, etc. of the fan 21 and the control for adjusting the flow of the refrigerant R may be performed independently or in combination.
- fans 21 are placed horizontally along a direction crossing the flow of air A, but two more fans may be placed on the side perpendicular to the plane of the paper in Figure 5 to make a total of four fans, and the number of fans is not limited.
- the fans 21 (21A, 21B) installed as the fan mechanism 12 are axial fans.
- the fans 21 (21A, 21B) installed as the fan mechanism 12 are preferably placed flat on a horizontal stand, but may be slightly inclined with respect to the horizontal plane.
- the present invention relates to a heat exchange device and a heat exchange method that are capable of receiving heat with high efficiency in a cooling device that is used for localized cooling such as computer room air conditioning.
Abstract
本発明は、筐体内に傾斜配置された熱交換器を有する構成において、結露発生を確実に検出して、空気と冷媒との熱交換を効率的に持続させることを可能とする熱交換装置及び熱交換方法を提供する。 本発明の熱交換装置（１００）は、傾斜配置された熱交換器１の下部に位置するラジエータ（３）の冷媒流入口（５Ａ）付近に漏水センサ（６）が設置される。この冷媒流入口領域（Ｍ）では、ファン機構（２）により供給された空気（Ａ）の流量が相対的に大きいことから、漏水センサ（６）の検出信号に基づき結露をいち早く、かつ確実に検知することができる。
Description
本発明は、コンピュータルーム空調（ＣＲＡＣ：Computer Room Air Conditioner）などの局所冷却に適用される冷却装置において、高効率な受熱が可能な熱交換装置及び熱交換方法に関する。
多くのサーバを備えるデーターセンタ等にあっては、サーバルームの空調装置とは別の局所冷却装置により、サーバが複数搭載されたサーバラックを個々に冷却して、過度な温度上昇を防止することが行われている。
このような局所冷却装置は、サーバから排出された空気に含まれる熱を受熱する受熱器（本発明に関係する熱交換装置）、該受熱器で受熱した冷媒を圧縮する圧縮機、及び該圧縮機で圧縮された冷媒を放熱する放熱機を主要な構成要素としている。
この種の局所冷却装置としては、例えば特許文献１に示される電子機器の空調システムが知られている。
この空調システムは、空気の吸入口及び排出口を有する筐体と、該筐体内に斜めに配置されて内部を流れる冷媒により周囲を通過する空気を冷却する冷却ユニットと、電子機器から排出された空気を筐体内に取り込むファンとを有する。
また、筐体内に傾斜配置された冷却ユニットでは、該筐体の上部に引き出された冷媒配管を通じて、下部や隣接する冷却ユニット全体を冷却する。
この空調システムは、空気の吸入口及び排出口を有する筐体と、該筐体内に斜めに配置されて内部を流れる冷媒により周囲を通過する空気を冷却する冷却ユニットと、電子機器から排出された空気を筐体内に取り込むファンとを有する。
また、筐体内に傾斜配置された冷却ユニットでは、該筐体の上部に引き出された冷媒配管を通じて、下部や隣接する冷却ユニット全体を冷却する。
そして、上記空調システムでは、ファンにより吸込口から吸い込まれた空気が、筐体内の冷却ユニット内の冷媒配管を流れる冷媒により冷却された後、吹出口から排出される。また、上記空調システムでは、筐体内にて冷却ユニットが斜め４５°に設置されているので、空気の通過領域となる冷却ユニットの設置範囲を大きく取ることができる。
ところで、上記空調システムでは、熱交換器となる冷却ユニットに供給される冷媒によって結露が発生することがあり、結露の発生により該冷却ユニットの冷却効率の低下を招く恐れがある。
そして、このような結露の発生を検出する技術として特許文献２及び特許文献３が知られている。
特許文献２に示される磁気共鳴イメージング装置は、筐体に収容された電気部品に冷媒を供給して当該電気部品を冷却する冷却系を有し、該冷却系に、筐体における冷媒の入口付近に設置された結露センサと、該結露センサの検出信号が供給される冷却制御部とを具備する。
そして、この冷却制御部では、結露センサによって筐体における冷媒の入口付近の結露が検知された場合に、筐体内への冷媒の供給を停止するように冷却系を制御する。具体的には、冷却制御部は、結露センサによって結露が検知された場合に、冷却系の電磁弁を閉じることで、筐体内への冷媒の供給を停止し、その結果、結露が発生しやすい冷媒の入口付近で発生した結露によって電気部品が故障するリスクを低減させることができる。
そして、このような結露の発生を検出する技術として特許文献２及び特許文献３が知られている。
特許文献２に示される磁気共鳴イメージング装置は、筐体に収容された電気部品に冷媒を供給して当該電気部品を冷却する冷却系を有し、該冷却系に、筐体における冷媒の入口付近に設置された結露センサと、該結露センサの検出信号が供給される冷却制御部とを具備する。
そして、この冷却制御部では、結露センサによって筐体における冷媒の入口付近の結露が検知された場合に、筐体内への冷媒の供給を停止するように冷却系を制御する。具体的には、冷却制御部は、結露センサによって結露が検知された場合に、冷却系の電磁弁を閉じることで、筐体内への冷媒の供給を停止し、その結果、結露が発生しやすい冷媒の入口付近で発生した結露によって電気部品が故障するリスクを低減させることができる。
特許文献３に示される冷却システムの庫外熱交換器は、熱交換ファンにより周囲の空気と熱交換するものであって、最も外側に位置するフィン外側の加温側蒸発器の蒸発器入口配管近傍には、例えば結露膜などにより結露すると抵抗値が急激に上昇するような特性を持った結露センサなどの結露検出手段が、例えば高熱伝導性シーラーなどの熱伝導性の材料によって貼り付けられている。
前述の結露検出手段は、フィンの蒸発器入口配管近傍に密着させているため、加温側蒸発器のフィンの最も結露しやすい場所の結露を検出することができ、確実な結露検出が可能である。
前述の結露検出手段は、フィンの蒸発器入口配管近傍に密着させているため、加温側蒸発器のフィンの最も結露しやすい場所の結露を検出することができ、確実な結露検出が可能である。
ところで、特許文献２及び３に示される熱交換装置では、冷媒の入口付近に結露センサを設けた構成が示されており、この構成を特許文献１に示される傾斜配置された冷却ユニットの冷媒配管に適用した場合、該結露センサが筐体上部に位置することになる。
そして、このような構成の場合、冷媒配管の結露を正確に検出することが困難であり、この点において改良が期待されていた。
そして、このような構成の場合、冷媒配管の結露を正確に検出することが困難であり、この点において改良が期待されていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、筐体内に傾斜配置された熱交換器を有する構成において、結露発生を確実に検出して 、空気と冷媒との熱交換を効率的に持続させることを可能とする熱交換装置及び熱交換方法を提供する。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第１の形態に示す熱交換装置は、冷媒と空気との間で熱交換する熱交換装置であって、前記冷媒が内部に流れるラジエータを有する熱交換器と、前記熱交換器のラジエータに向けて空気を供給することで、該ラジエータ内を流れる冷媒と熱交換させるファン機構と、を有し、前記熱交換器は、水平方向に対して傾斜して配置され、かつ前記ラジエータの下部に位置する冷媒流入口を通じて前記冷媒が供給されるように構成され、前記ラジエータの冷媒流入口付近に漏水センサが設置されることを特徴とする。
本発明の第１の形態に示す熱交換装置は、冷媒と空気との間で熱交換する熱交換装置であって、前記冷媒が内部に流れるラジエータを有する熱交換器と、前記熱交換器のラジエータに向けて空気を供給することで、該ラジエータ内を流れる冷媒と熱交換させるファン機構と、を有し、前記熱交換器は、水平方向に対して傾斜して配置され、かつ前記ラジエータの下部に位置する冷媒流入口を通じて前記冷媒が供給されるように構成され、前記ラジエータの冷媒流入口付近に漏水センサが設置されることを特徴とする。
本発明の第２の形態に示す熱交換方法は、冷媒と空気との間で熱交換する熱交換装置において、前記冷媒が内部に流れるラジエータを有する熱交換器を、前記ラジエータに向けて空気を供給することで該ラジエータ内を流れる冷媒と熱交換させるファン機構に対して傾斜するように配置し、傾斜配置された前記熱交換器のラジエータの下部に位置する冷媒流入口を通じて前記冷媒を供給するとともに、前記ラジエータの冷媒流入口付近に漏水センサを設置することを特徴とする。
本発明によれば、傾斜配置された熱交換器の下部に位置するラジエータの冷媒流入口付近に漏水センサが設置される。この箇所では、ファン機構により供給された空気の流量が相対的に大きいことから、漏水センサの検出信号に基づき結露をいち早く、かつ確実に検知することができる。
本発明に係る熱交換装置１００について図１の概略図を参照して説明する。
この熱交換装置１００は、熱交換器１及びファン機構２を主な構成要素とする。
この熱交換装置１００は、熱交換器１及びファン機構２を主な構成要素とする。
熱交換器１は冷媒Ｒが内部に流れるラジエータ３を有するとともに、ファン機構２に対して傾斜して配置される。
ファン機構２は、平置きされたファン４により熱交換器１のラジエータ３に向けて空気Ａを供給することで、該ラジエータ３内を流れる冷媒Ｒと熱交換させる。
ファン機構２は、平置きされたファン４により熱交換器１のラジエータ３に向けて空気Ａを供給することで、該ラジエータ３内を流れる冷媒Ｒと熱交換させる。
また、傾斜配置された熱交換器１の下部にはラジエータ３に冷媒Ｒを供給する冷媒管５の冷媒流入口５Ａが設けられ、該ラジエータ３の冷媒流入口５Ａ付近（その冷媒流入口領域を符号Ｍで示す）には漏水センサ６が設置される。
そして、以上のように構成された熱交換装置１００によれば、傾斜配置された熱交換器１の下部に位置するラジエータ３の冷媒流入口５Ａ付近に漏水センサ６が設置される。この冷媒流入口領域Ｍでは、ファン機構２により供給された空気Ａの流量が相対的に大きいことから、漏水センサ６の検出信号に基づき結露をいち早く、かつ確実に検知することができる。
そして、上記熱交換装置１００では、漏水センサ６の検出信号に基づきファン機構２の風量を調整することができ、該ファン機構２の風量調整により結露を解消することができる。
さらに上記熱交換装置１００では、ファン機構２を複数台のファン４により構成することで、漏水センサ６の検出信号に基づきこれらファン４の風量を調整することができ、確実に結露を解消することができる。
さらには、上記熱交換装置１００では、漏水センサ６の検出信号に基づきラジエータ３への冷媒Ｒの冷媒流れに対し、冷媒管５の上流に位置するバルブ（図示略）を開閉制御して、冷媒の流れを調整又は止めることで結露を解消することもできる。
そして、上記熱交換装置１００では、漏水センサ６の検出信号に基づきファン機構２の風量を調整することができ、該ファン機構２の風量調整により結露を解消することができる。
さらに上記熱交換装置１００では、ファン機構２を複数台のファン４により構成することで、漏水センサ６の検出信号に基づきこれらファン４の風量を調整することができ、確実に結露を解消することができる。
さらには、上記熱交換装置１００では、漏水センサ６の検出信号に基づきラジエータ３への冷媒Ｒの冷媒流れに対し、冷媒管５の上流に位置するバルブ（図示略）を開閉制御して、冷媒の流れを調整又は止めることで結露を解消することもできる。
（実施形態）
本発明の実施形態に係る熱交換装置１０１について、図２～図５を参照して説明する。
熱交換装置１０１は、筐体１０と、該筐体１０に設置された熱交換器１１及びファン機構１２とを主な構成要素とする。
筐体１０は全体として正方／直方形状の四角形状をなし、その下部に空気吸引口１０Ａ（図５参照）が、その側部又は上部に空気排出口（図示略）が形成されている。なお、図２及び図３に示す外観図では筐体１０の図示が省略され、その一部をなす両側の仕切板１０Ｂのみが示されている。
熱交換器１１は筐体１０内に設置されるものであって、冷媒Ｒ１～Ｒ３（図３参照）が内部に流れるラジエータ１３がファン機構１２に対して傾斜配置される構成である。
本発明の実施形態に係る熱交換装置１０１について、図２～図５を参照して説明する。
熱交換装置１０１は、筐体１０と、該筐体１０に設置された熱交換器１１及びファン機構１２とを主な構成要素とする。
筐体１０は全体として正方／直方形状の四角形状をなし、その下部に空気吸引口１０Ａ（図５参照）が、その側部又は上部に空気排出口（図示略）が形成されている。なお、図２及び図３に示す外観図では筐体１０の図示が省略され、その一部をなす両側の仕切板１０Ｂのみが示されている。
熱交換器１１は筐体１０内に設置されるものであって、冷媒Ｒ１～Ｒ３（図３参照）が内部に流れるラジエータ１３がファン機構１２に対して傾斜配置される構成である。
また、ラジエータ１３は、図５に示すように冷媒が流れる複数本の冷媒管１４と、該冷媒管１４に所定の間隔で取り付けられた多数の放熱フィン１５とを有し、冷媒管１４の間には、熱を含む空気Ａを上下方向に通過させる間隙１６が形成されている。
また、傾斜状態にある冷媒管１４の冷媒流入口１４Ａは下部位置に設けられ、液ヘッダ１７を通じて冷媒Ｒ１～Ｒ３が供給される（図５参照）。
また、傾斜状態にある冷媒管１４の冷媒流入口１４Ａは下部位置に設けられ、液ヘッダ１７を通じて冷媒Ｒ１～Ｒ３が供給される（図５参照）。
液ヘッダ１７は、ラジエータ１３の冷媒管１４の下部位置（その下部領域を符号Ｍで示す）にて該冷媒管１４と直交するように配置されており、図３及び図４に示すように熱交換器１１の側部に位置する冷媒供給管１８を通じて供給された冷媒Ｒ１を、ラジエータ１３の複数本の冷媒管１４に分配供給する。
また、ラジエータ１３の冷媒管１４を経由することで空気Ａ中の熱を吸収した冷媒Ｒ３は、該冷媒管１４の上部に位置する冷媒流出口１４Ｂ、蒸気ヘッダ１９及び配管２０を順次経由して、次工程の圧縮機、放熱器（図示略）へと供給される。
また、ラジエータ１３の冷媒管１４を経由することで空気Ａ中の熱を吸収した冷媒Ｒ３は、該冷媒管１４の上部に位置する冷媒流出口１４Ｂ、蒸気ヘッダ１９及び配管２０を順次経由して、次工程の圧縮機、放熱器（図示略）へと供給される。
ファン機構１２は、筐体１０の空気吸引口１０Ａに設置されるものであって、熱交換器１１のラジエータ１３に向けて空気Ａを供給することで、該ラジエータ１３内を流れる冷媒Ｒ１～Ｒ３と熱交換させる。
具体的には、このファン機構１２は、図５に示すように筐体１０の空気吸引口１０Ａにて、空気Ａの流れを横断する方向に沿って並ぶ複数台のファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）が水平に平置きされたものである。
具体的には、このファン機構１２は、図５に示すように筐体１０の空気吸引口１０Ａにて、空気Ａの流れを横断する方向に沿って並ぶ複数台のファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）が水平に平置きされたものである。
なお、これらファン２１としては、交流（ＡＣ：Alternating Current）ファンと直流（ＤＣ：Direct Current）ファンの両方を用いることができるが、ＤＣファンを用いると回転の制御が容易でかつ電力削減効果も高まる。
また、傾斜配置された熱交換器１１の下部にはラジエータ１３に冷媒Ｒ１～Ｒ３を供給する冷媒管１４の冷媒流入口１４Ａが設けられ、該ラジエータ１３の冷媒流入口１４Ａ付近（その冷媒流入口領域を符号Ｍで示す）には結露の発生を検出する漏水センサ３０が設置される。
この冷媒流入口領域Ｍでは、ファン機構１２により供給された空気Ａの流量が相対的に大きいことから、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露をいち早く、かつ確実に検知することができる。
なお、冷媒流入口領域Ｍにおける漏水センサ３０の具体的な設置位置としては、（１）放熱フィン１５の最も低い位置に漏水センサ３０が設置される、（２）冷媒管１４に冷媒Ｒ２を供給する液ヘッダ１７に漏水センサ３０が設置されるが、その位置は該液ヘッダ１７の近傍であっても接触位置であっても良い、（３）冷媒Ｒ３が流れる流路の内で空気Ａとの温度差が最も大きい箇所に漏水センサ３０が設置される、といった例が上げられる。
この冷媒流入口領域Ｍでは、ファン機構１２により供給された空気Ａの流量が相対的に大きいことから、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露をいち早く、かつ確実に検知することができる。
なお、冷媒流入口領域Ｍにおける漏水センサ３０の具体的な設置位置としては、（１）放熱フィン１５の最も低い位置に漏水センサ３０が設置される、（２）冷媒管１４に冷媒Ｒ２を供給する液ヘッダ１７に漏水センサ３０が設置されるが、その位置は該液ヘッダ１７の近傍であっても接触位置であっても良い、（３）冷媒Ｒ３が流れる流路の内で空気Ａとの温度差が最も大きい箇所に漏水センサ３０が設置される、といった例が上げられる。
そして、以上のように構成された熱交換装置１０１によれば、傾斜配置された熱交換器１１の下部に位置するラジエータ１３の冷媒流入口１４Ａ付近（すなわち、冷媒流入口領域Ｍ）に漏水センサ３０が設置される。この冷媒流入口領域Ｍでは、ファン機構１２により供給された空気Ａの流量が相対的に大きいことから、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露をいち早く、かつ確実に検知することができる。
そして、上記熱交換装置１０１では、漏水センサ３０の検出信号に基づきファン機構１２の風量を調整することができ、該ファン機構１２の風量調整により結露を解消することができる。
そして、上記熱交換装置１０１では、漏水センサ３０の検出信号に基づきファン機構１２の風量を調整することができ、該ファン機構１２の風量調整により結露を解消することができる。
さらに上記熱交換装置１０１では、図５に示すようにファン機構１２を複数台のファン２１により構成することで、漏水センサ３０の検出信号に基づきファン機構１２の各ファン２１の風量を調整することができ、確実に結露を解消することができる。
具体的には、上記熱交換装置１０１において、ファン機構１２を構成する複数台のファン２１を、熱交換器１１との垂線方向の距離に応じて配列し、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露が検出された場合に、熱交換器１１に近いファン２１の回転数／風量／風圧等の送風条件をダウンさせる結露制御手段２２（図５参照）を設けても良い。
具体的には、上記熱交換装置１０１において、ファン機構１２を構成する複数台のファン２１を、熱交換器１１との垂線方向の距離に応じて配列し、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露が検出された場合に、熱交換器１１に近いファン２１の回転数／風量／風圧等の送風条件をダウンさせる結露制御手段２２（図５参照）を設けても良い。
なお、結露制御手段２２では、それぞれのファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）の回転を動作時間中に変調制御しても良く、その際、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御やＯＮ／ＯＦＦ制御などが用いられる。
さらに、この結露制御手段２２では、複数台のファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）の送風制御（全てを同一としていた動作から、熱交換器１１に近いファン２１の回転数／風量／風圧等の送風条件をダウンさせる制御）を開始する条件を設定できるとともに、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露の解消が検出された場合に、当該送風制御を停止させるようにしても良い。
なお、上記熱交換装置１０１の結露制御手段２２では、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露が検出された場合に、ファンの送風制御を行っているが、これに限定されず、ラジエータ１３への冷媒供給に関し、冷媒供給管１８の途中に位置するバルブ（図示略）を開閉制御して、冷媒の流れを調整又は止めることで結露を解消しても良い。
また、上記熱交換装置１０１では、上述したファン２１の回転数／風量／風圧等を調整する制御と、冷媒Ｒの流れを調整する制御をそれぞれ独立して実施しても良いし、組み合わせて実施しても良い。
なお、上記熱交換装置１０１の結露制御手段２２では、漏水センサ３０の検出信号に基づき結露が検出された場合に、ファンの送風制御を行っているが、これに限定されず、ラジエータ１３への冷媒供給に関し、冷媒供給管１８の途中に位置するバルブ（図示略）を開閉制御して、冷媒の流れを調整又は止めることで結露を解消しても良い。
また、上記熱交換装置１０１では、上述したファン２１の回転数／風量／風圧等を調整する制御と、冷媒Ｒの流れを調整する制御をそれぞれ独立して実施しても良いし、組み合わせて実施しても良い。
（変形例１）
上記実施形態では、空気Ａの流れを横断する方向に沿って複数台のファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）が水平に平置きされているが、図５の紙面と直交する側にさらに２台配置して４台としても良く、その台数は限定されない。
上記実施形態では、空気Ａの流れを横断する方向に沿って複数台のファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）が水平に平置きされているが、図５の紙面と直交する側にさらに２台配置して４台としても良く、その台数は限定されない。
（変形例２）
ファン機構１２として設置したファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）は軸流ファンを使用することが好ましい。
ファン機構１２として設置したファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）は軸流ファンを使用することが好ましい。
（変形例３）
ファン機構１２として設置したファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）は水平な架台に平置きすることが好ましいが、水平面に対して多少傾斜していても良い。
ファン機構１２として設置したファン２１（２１Ａ，２１Ｂ）は水平な架台に平置きすることが好ましいが、水平面に対して多少傾斜していても良い。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
本発明は、コンピュータルーム空調などの局所冷却に適用される冷却装置において、高効率な受熱が可能な熱交換装置及び熱交換方法に関する。
１ 熱交換器
２ ファン機構
３ ラジエータ
４ ファン
５ 冷媒管
５Ａ 冷媒流入口
６ 漏水センサ
１０ 筐体
１０Ａ 空気吸入口
１０Ｂ 仕切板
１１ 熱交換器
１２ ファン機構
１３ ラジエータ
１４ 冷媒管
１４Ａ 冷媒流入口
１４Ｂ 冷媒流出口
１５ 放熱フィン
１６ 間隙
１７ 液ヘッダ
１８ 冷媒供給管
１９ 蒸気ヘッダ
２０ 配管
２１ ファン
２２ 結露制御手段
３０ 漏水センサ
１００ 熱交換装置
１０１ 熱交換装置
Ａ 空気
Ｒ 冷媒
Ｍ 冷媒流入口領域
２ ファン機構
３ ラジエータ
４ ファン
５ 冷媒管
５Ａ 冷媒流入口
６ 漏水センサ
１０ 筐体
１０Ａ 空気吸入口
１０Ｂ 仕切板
１１ 熱交換器
１２ ファン機構
１３ ラジエータ
１４ 冷媒管
１４Ａ 冷媒流入口
１４Ｂ 冷媒流出口
１５ 放熱フィン
１６ 間隙
１７ 液ヘッダ
１８ 冷媒供給管
１９ 蒸気ヘッダ
２０ 配管
２１ ファン
２２ 結露制御手段
３０ 漏水センサ
１００ 熱交換装置
１０１ 熱交換装置
Ａ 空気
Ｒ 冷媒
Ｍ 冷媒流入口領域
Claims (10)
- 冷媒と空気との間で熱交換する熱交換装置であって、
前記冷媒が内部に流れるラジエータを有する熱交換器と、
前記熱交換器のラジエータに向けて空気を供給することで、該ラジエータ内を流れる冷媒と熱交換させるファン機構と、を有し、
前記熱交換器は、水平方向に対して傾斜して配置され、かつ前記ラジエータの下部に位置する冷媒流入口を通じて前記冷媒が供給されるように構成され、
前記ラジエータの冷媒流入口付近に漏水センサが設置されることを特徴とする熱交換装置。 - 前記ラジエータは、冷媒が流れる冷媒管と、該冷媒管に所定の間隔で取り付けられた多数の放熱フィンとを有し、前記漏水センサは、該放熱フィンの最も低い位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
- 前記ラジエータは、冷媒が流れる冷媒管と、該冷媒管に所定の間隔で取り付けられた多数の放熱フィンとを有し、前記漏水センサは、前記冷媒管に冷媒を供給する液ヘッダに設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
- 前記ラジエータは、冷媒が流れる冷媒管と、該冷媒管に所定の間隔で取り付けられた多数の放熱フィンとを有し、前記漏水センサは、前記冷媒が流れる流路の内、空気との温度差が最も大きい箇所に設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
- 前記漏水センサは、前記ラジエータの冷媒流入口に接続される液ヘッダの近傍又は液ヘッダに接触する位置に設置されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換装置。
- 前記熱交換器のラジエータに向けて空気を供給する前記ファン機構は複数台のファンによって構成され、
前記漏水センサの検出結果に基づき、前記ファンの送風条件を、前記熱交換器との距離に応じてそれぞれ設定可能な結露制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。 - 前記結露制御手段は、前記熱交換器との垂線方向の距離が小さくなる程、前記ファンの回転数／風量／風圧の少なくともいずれかに関する送風能力を低下させることを特徴とする請求項６に記載の熱交換装置。
- 前記ファン機構のファンは軸流ファンであることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の熱交換装置。
- 前記漏水センサの検出結果に基づき、前期ラジエータへの冷媒供給を調整又は止めることで結露を解消する結露制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載の熱交換装置。
- 冷媒と空気との間で熱交換する熱交換装置において、
前記冷媒が内部に流れるラジエータを有する熱交換器を、熱交換器のラジエータに向けて空気を供給することで該ラジエータ内を流れる冷媒と熱交換させるファン機構に対して傾斜するように配置し、
傾斜配置された前記熱交換器のラジエータの下部に位置する冷媒流入口を通じて前記冷媒を供給するようにし、前記ラジエータの冷媒流入口付近に漏水センサを設置することを特徴とする熱交換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/036479 WO2024069864A1 (ja) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | 熱交換装置及び熱交換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/036479 WO2024069864A1 (ja) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | 熱交換装置及び熱交換方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024069864A1 true WO2024069864A1 (ja) | 2024-04-04 |
Family
ID=90476815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/036479 WO2024069864A1 (ja) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | 熱交換装置及び熱交換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024069864A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004060957A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 熱移動装置 |
| JP2006138520A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加温システムとそれを用いた自動販売機 |
| CN111706946A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-09-25 | 湖南易信科技有限公司 | 一种蒸发冷却精密空调 |
-
2022
- 2022-09-29 WO PCT/JP2022/036479 patent/WO2024069864A1/ja unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004060957A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 熱移動装置 |
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| CN111706946A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-09-25 | 湖南易信科技有限公司 | 一种蒸发冷却精密空调 |
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