JP4660427B2 - Cooling system - Google Patents
Cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4660427B2 JP4660427B2 JP2006155768A JP2006155768A JP4660427B2 JP 4660427 B2 JP4660427 B2 JP 4660427B2 JP 2006155768 A JP2006155768 A JP 2006155768A JP 2006155768 A JP2006155768 A JP 2006155768A JP 4660427 B2 JP4660427 B2 JP 4660427B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- evaporator
- refrigerant
- compressor
- storage chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
本発明は、例えば、CPUやLSI等の集積回路素子が実装された電子装置などの発熱体を所定の温度に冷却する冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device that cools a heating element such as an electronic device on which an integrated circuit element such as a CPU or LSI is mounted to a predetermined temperature.
近年、多数の半導体等を備えた素子や内部配線を特殊な方法で一つの固体として結合した超小型電子回路を備えたCPUやLSI等の半導体集積回路素子が多用されるようになってきている。この超小型電子回路を備えた集積回路素子は、作動する過程で大量の熱を発生する。この集積回路素子の温度が上昇すると、それ自体の動作が不安定となる不具合が発生してしまい、更に温度が上昇すると半導体が破壊してしまう。そのため、放熱板を集積回路素子に取り付けて放熱板と空気とを熱交換させ、集積回路素子の熱を空気中に放出して集積回路素子を冷却し、CPUやLSI等の集積回路素子が高温による動作不安定や熱破壊に至ることを防止していた。 In recent years, semiconductor integrated circuit elements such as CPUs and LSIs having a microelectronic circuit in which elements including a large number of semiconductors and internal wirings are combined as a single solid by a special method have come to be widely used. . An integrated circuit device having such a microelectronic circuit generates a large amount of heat during operation. When the temperature of the integrated circuit element rises, a problem that its operation becomes unstable occurs, and when the temperature rises further, the semiconductor is destroyed. Therefore, the heat sink is attached to the integrated circuit element to exchange heat between the heat sink and the air, the heat of the integrated circuit element is released into the air to cool the integrated circuit element, and the integrated circuit elements such as CPU and LSI are hot. It was prevented from causing unstable operation and thermal destruction.
一方、通信回線を用いたデータ通信ネットワークや、建物内や敷地内などの限定された範囲内で施設の回線を用いた高速データ転送を行うコンピュータネットワーク(LAN)においては、上記の如き集積回路素子を用いた電子装置が多数設けられたサーバが使用されている。 On the other hand, in a data communication network using a communication line and a computer network (LAN) that performs high-speed data transfer using a facility line within a limited range such as in a building or site, an integrated circuit element as described above is used. A server provided with a large number of electronic devices using the.
即ち、このようなサーバでは、多数の集積回路素子の動作によって著しい温度上昇が生じるため、例えば、特許文献1に示す如き電子機器収納家具にサーバを収納し、当該電子機器収納家具内に配設される循環ファンや空調機又は熱交換器によって、集積回路素子を冷却する方法が採られていた。
上述した如き従来の電子機器収納家具は、集積回路素子が配設されたサーバは、外部の空気の流入を一切遮断したラック本体内に収納され、空調機や熱交換器によって冷却された空気を循環ファンによって本体内を循環させることによって、サーバを所定の温度に冷却するものであった。 In the conventional electronic equipment storage furniture as described above, the server in which the integrated circuit element is arranged is stored in a rack body that completely blocks the inflow of external air, and the air cooled by the air conditioner or the heat exchanger is stored. The server is cooled to a predetermined temperature by circulating through the main body using a circulation fan.
しかしながら、ラック本体内を所定の低温にまで冷却制御するに際し、ラック本体内に所定の低温の冷気が吐出されると、当該冷風によって局所的に冷却され、当該低温とされた箇所に結露が発生してしまう問題が発生する場合がある。当該ラック本体内に収納されるサーバー等の電子機器は、内部に水が侵入してしまうと、故障の原因となるため、結露を発生させることなく、ラック本体内を冷却する必要がある。 However, when cooling the inside of the rack body to a predetermined low temperature, if cool air of a predetermined low temperature is discharged into the rack main body, it is locally cooled by the cold air and dew condensation occurs at the low temperature area. May cause problems. An electronic device such as a server housed in the rack main body may cause a failure if water enters the inside of the rack main body. Therefore, it is necessary to cool the rack main body without causing condensation.
従って、本体内への吐出冷気温度はできるだけ高く維持する必要がある。しかし、吐出冷気温度を高めに維持した場合には、内部に収容されるサーバの負荷変動により、空調機を構成する蒸発器の出口温度が下がりすぎてしまう場合がある。この場合には、蒸発器内部において、冷媒が蒸発しきらないこととなり、液分が多い状態で圧縮機に戻る液戻りの現象が生じる。このように、圧縮機内に液冷媒が吸い込まれると圧縮機の故障の原因となる。 Therefore, it is necessary to maintain the temperature of the discharged cold air into the main body as high as possible. However, when the discharge cold air temperature is kept high, the outlet temperature of the evaporator constituting the air conditioner may be too low due to the load fluctuation of the server accommodated therein. In this case, the refrigerant does not completely evaporate inside the evaporator, and a phenomenon of liquid return returning to the compressor in a state where the liquid content is large occurs. As described above, when the liquid refrigerant is sucked into the compressor, the compressor may be broken.
そこで、サーバ等の電子機器の負荷変動に追随して圧縮機の運転を制御可能とするものとして、インバータによる圧縮機の運転制御が考えられるが、当該インバータ方式の圧縮機は、高価であることから、製品自体のコストの高騰を招く問題があり、インバータ方式の圧縮機を用いることなく、蒸発器の出口温度を所定の温度以上に維持しながら、圧縮機への液戻りを回避することができる冷却装置の開発が望まれていた。 Therefore, it is possible to control the operation of the compressor by following the load fluctuation of the electronic equipment such as a server, and it is possible to control the operation of the compressor by an inverter. However, the inverter-type compressor is expensive. Therefore, there is a problem that the cost of the product itself rises, and without using an inverter type compressor, it is possible to avoid liquid return to the compressor while maintaining the outlet temperature of the evaporator at a predetermined temperature or higher. Development of a cooling device that can be used has been desired.
本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、蒸発器の出口温度を所定の温度以上に維持し、内部に収容される発熱体に結露を生じさせないことを可能とし、且つ、圧縮機への液戻りを回避することができる冷却装置を提供する。 The present invention has been made in order to solve the conventional technical problem, and allows the outlet temperature of the evaporator to be maintained at a predetermined temperature or higher so as not to cause dew condensation on the heating element accommodated therein. And the cooling device which can avoid the liquid return to a compressor is provided.
本発明の冷却装置は、発熱体を収容する収納室と、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などから冷媒回路が構成された冷却ユニットとを備え、蒸発器と熱交換した冷気を送風機により収納室内に循環することにより、発熱体を冷却するものであって、膨張弁の弁開度を制御すると共に、収納室内の空気温度に基づいて圧縮機の運転を制御する制御装置を備え、該制御装置は、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が発熱体への結露を回避可能な所定の結露回避温度となるよう膨張弁の弁開度を制御する蒸発温度制御モードを実行すると共に、蒸発器における冷媒の過熱度が所定の液戻り危険値以下に低下した場合は、蒸発器における冷媒の過熱度に基づき、当該過熱度が所定の液戻り回避値となるよう膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御モードに切り換えることを特徴とする。 The cooling device of the present invention includes a storage chamber for storing a heating element, and a cooling unit in which a refrigerant circuit is configured by a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and the like. The heating element is cooled by being circulated in the storage chamber, and includes a control device that controls the valve opening of the expansion valve and controls the operation of the compressor based on the air temperature in the storage chamber. The control device has an evaporation temperature control mode for controlling the opening degree of the expansion valve based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator so that the evaporation temperature becomes a predetermined condensation avoidance temperature that can avoid condensation on the heating element. And when the superheat degree of the refrigerant in the evaporator falls below a predetermined liquid return risk value, the expansion valve is set so that the superheat degree becomes a predetermined liquid return avoidance value based on the superheat degree of the refrigerant in the evaporator. Control valve opening of Characterized in that switching to that superheat control mode.
請求項2の発明の冷却装置は、上記発明において、制御装置は、過熱度制御モードにおいて、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が所定の上限温度に上昇した場合は、蒸発温度制御モードに復帰することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the cooling device according to the above invention, wherein, in the superheat degree control mode, the control device determines the evaporation temperature when the evaporation temperature rises to a predetermined upper limit temperature based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator. It is characterized by returning to the control mode.
請求項3の発明の冷却装置は、上記各発明において、制御装置は、過熱度制御モードにおいて、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が所定の下限温度に低下した場合は、蒸発温度制御モードに復帰することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the cooling device according to the above invention, wherein the control device evaporates when the evaporation temperature is reduced to a predetermined lower limit temperature in the superheat degree control mode based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator. It is characterized by returning to the temperature control mode.
請求項4の発明の冷却装置は、上記各発明において、制御装置は、圧縮機の回転数を制御すること無く、収納室内の空気温度に基づき、所定の空気温度となるよう圧縮機の運転−停止を制御することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cooling device according to any one of the above-mentioned inventions, wherein the control device operates the compressor so as to obtain a predetermined air temperature based on the air temperature in the storage chamber without controlling the rotational speed of the compressor. The stop is controlled.
本発明によれば、発熱体を収容する収納室と、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などから冷媒回路が構成された冷却ユニットとを備え、蒸発器と熱交換した冷気を送風機により収納室内に循環することにより、発熱体を冷却する冷却装置であって、膨張弁の弁開度を制御すると共に、収納室内の空気温度に基づいて圧縮機の運転を制御する制御装置を備え、該制御装置は、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が発熱体への結露を回避可能な所定の結露回避温度となるよう膨張弁の弁開度を制御する蒸発温度制御モードを実行するので、発熱体への結露を確実に回避しながら、当該発熱体を冷却することが可能となる。 According to the present invention, a storage chamber that stores a heating element, and a cooling unit in which a refrigerant circuit is configured by a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and the like are provided. A cooling device that cools the heating element by circulating in the storage chamber, and includes a control device that controls the valve opening of the expansion valve and controls the operation of the compressor based on the air temperature in the storage chamber, The control device has an evaporation temperature control mode for controlling the opening degree of the expansion valve based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator so that the evaporation temperature becomes a predetermined condensation avoidance temperature that can avoid condensation on the heating element. Since it performs, it becomes possible to cool the said heat generating body, avoiding the dew condensation to a heat generating body reliably.
これにより、当該発熱体が、例えば、集積回路素子を備えた電子機器等であっても、冷却装置の運転により、電子機器等に結露が発生し、故障の原因となる不都合を回避することが可能となると共に、所定の温度に冷却することが可能となり、発熱体自体が高温により動作不安定となる不都合や、熱破壊による不都合を確実若しくは効果的に解消することが可能となる。 As a result, even if the heating element is, for example, an electronic device or the like provided with an integrated circuit element, condensation of the electronic device or the like may occur due to the operation of the cooling device, thereby avoiding inconvenience that may cause a failure. In addition, it is possible to cool to a predetermined temperature, and it is possible to reliably or effectively eliminate inconvenience that the heating element itself becomes unstable due to high temperature and inconvenience due to thermal destruction.
また、本発明の冷却装置の制御装置は、上記に加えて、蒸発器における冷媒の過熱度が所定の液戻り危険値以下に低下した場合は、蒸発器における冷媒の過熱度に基づき、当該過熱度が所定の液戻り回避値となるよう膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御モードに切り換えるので、蒸発器内部において、冷媒が蒸発しきらないことにより、液分が多い状態での冷媒が圧縮機に戻る液戻りの現象を効果的に回避することが可能となり、当該液戻りによる圧縮機の故障を効果的に回避することが可能となる。 In addition to the above, when the degree of superheat of the refrigerant in the evaporator is reduced below a predetermined liquid return risk value, the control device for the cooling device of the present invention is based on the degree of superheat of the refrigerant in the evaporator. Since the refrigerant is not fully evaporated in the evaporator, the refrigerant in a state where there is a large amount of liquid Thus, it is possible to effectively avoid the phenomenon of liquid return returning to the compressor, and it is possible to effectively avoid failure of the compressor due to the liquid return.
また、請求項2の発明によれば、上記発明において、制御装置は、過熱度制御モードにおいて、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が所定の上限温度に上昇した場合は、蒸発温度制御モードに復帰するため、効果的に発熱体を冷却することが可能となる。 According to a second aspect of the present invention, in the above invention, in the superheat degree control mode, the control device evaporates when the evaporation temperature rises to a predetermined upper limit temperature based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator. Since the temperature control mode is restored, the heating element can be effectively cooled.
特に、蒸発器における冷媒の蒸発温度が所定の上限温度に上昇した場合には、効果的に蒸発器において冷媒を蒸発させることができ、該蒸発器における冷媒の過熱度が大きくなることから、液分の多い状態の冷媒が圧縮機に戻る液戻りの現象が殆どみられなくなる。従って、上述した如き液戻りの発生を回避しながら、発熱体に結露を発生させることなく、発熱体を所定の温度に冷却することが可能となる。 In particular, when the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator rises to a predetermined upper limit temperature, the refrigerant can be effectively evaporated in the evaporator, and the degree of superheat of the refrigerant in the evaporator increases. There is almost no liquid return phenomenon in which the refrigerant with a large amount of water returns to the compressor. Accordingly, it is possible to cool the heating element to a predetermined temperature without causing condensation on the heating element while avoiding the occurrence of liquid return as described above.
請求項3の発明によれば、上記各発明において、制御装置は、過熱度制御モードにおいて、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が所定の下限温度に低下した場合は、蒸発温度制御モードに復帰するため、蒸発器の温度に基づいて、膨張弁の開度が制御されると共に、収納室内の空気温度に基づいて圧縮機の運転を停止させることが可能となる。
According to the invention of
従って、蒸発器における冷媒の蒸発温度が所定の下限温度に低下した場合には、該蒸発器における負荷が小さくなるため、過熱度も小さくなる。そのため、圧縮機への液戻りがしやすい状態となるが、当該状態では、発熱体を収容する収納室も所定の温度以下にまで十分に冷却されている可能性が高く、制御装置は、蒸発器の温度に基づいて圧縮機の運転を停止させることとなるため、圧縮機への液戻りが生じないこととなる。 Therefore, when the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator is lowered to a predetermined lower limit temperature, the load on the evaporator is reduced, so the degree of superheat is also reduced. For this reason, the liquid easily returns to the compressor, but in this state, the storage chamber that houses the heating element is likely to be sufficiently cooled to a predetermined temperature or less, and the control device Since the operation of the compressor is stopped based on the temperature of the compressor, the liquid return to the compressor does not occur.
これにより、発熱体を収容する収納室内を結露が発生しやすい温度より低い温度となる以前に圧縮機の運転を停止させることが可能となると共に、圧縮機への液戻りを未然に回避することが可能となる。 This makes it possible to stop the operation of the compressor before the temperature in the storage room containing the heating element becomes lower than the temperature at which condensation is likely to occur, and to avoid liquid return to the compressor in advance. Is possible.
請求項4の発明によれば、上記各発明において、制御装置は、圧縮機の回転数を制御すること無く、収納室内の空気温度に基づき、所定の空気温度となるよう圧縮機の運転−停止を制御することにより、例えば圧縮機の回転数を制御可能とするインバータ方式の圧縮機を用いることなく、上記各発明を実現することが可能となり、冷却装置自体のコストの低廉化を図ることが可能となる。
According to the invention of
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明を適用した冷却装置1の正面図、図2は冷却装置1の縦断側面図、図3は冷却装置1の冷気の流れを説明する図をそれぞれ示している。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a
本実施例の冷却装置1は、例えばネットワークに接続されたコンピュータへ各種のサービスを提供する中心となるサーバ2などの発熱体を冷却するための装置であり、発熱体としては当該サーバ2に限定されるものではなく、それ自体が発熱するものであり、当該発熱によって機能不良や機能不全が発生するもの、更には、結露水などの浸入を嫌うものの冷却に適したものである。尚、本実施例では、発熱体としてLSIやCPU等の半導体集積回路素子が複数実装された回路基板を有する単一若しくは複数のサーバ2を冷却するものを対象とする。
The
冷却装置1は、前面及び後面に開口するキャビネット3により本体が構成されている。尚、本実施例におけるキャビネット3は、冷却対象となるサーバ2の冷却設定温度を+30℃程度とすることから、外気温との関係から放熱効率を考慮して、特に、断熱性を有するものでなくても良いものとする。
The
そして、キャビネット3内には、前面及び後面に開口する収納室4が形成され、当該収納室4内には、複数のサーバ2・・・が上下に渡って収容可能とされる。収納室4内には、例えば左右内壁に図示しない支柱が立設されており、当該支柱にネジなどによって、各サーバ2が独立して固定可能とされている。そして、この収納室4の前面及び後面の開口は、いずれも内部を透視可能なガラスを備えた前扉5及び後扉6(図1では省略しており、図2のみ図示する)により開閉自在に閉塞されている。当該扉5、6は、内部に収容されるサーバ2等が管理人以外のものが操作できないものとする等の安全管理のために施錠機構を備えたものであっても良いものとする。
A
キャビネット3の底面には、所定の高さを有する台脚アングル7が取り付けられており、当該台脚アングル7の両側面は、キャビネット3の両側面と共に化粧パネル8にて被覆されている。これにより、キャビネット3の下方に機械室9が形成される。尚、この機械室9底部を固定する台脚アングル7の前後下辺には、一対の固定部材10が取り付けられている。また、キャビネット3の底壁3Aには、上下に貫通する冷気吐出口12と冷気吸込口11とが前後にそれぞれ形成されている。
A
機械室9の天井となるキャビネット3の底壁3A下面には、上面に開口を有する断熱性を有する冷却箱14が当接して設けられる。この冷却箱14の内部には、冷却室15が形成され、後述する圧縮機22と共に冷却ユニットRを構成する蒸発器16及び蒸発器16の冷気流出側には、冷気循環ファン17が配設される。尚、この冷却箱14の上面開口には、図示しない仕切板により冷却箱14側の冷気吐出口19及び冷気吸込口18が形成されている。これら冷気吐出口19及び冷気吸込口18は、それぞれキャビネット3の底壁3Aに形成された前記冷気吐出口12及び冷気吸込口11にそれぞれ対応する。また、この冷却箱14開口縁には、キャビネット3の底壁3A下面と密着して当接するための図示しないシール材が取り付けられている。
On the bottom surface of the
他方、キャビネット3の前面を構成する前扉5と、当該収納室4内に収容される各サーバ2の前壁との間には、所定の間隔を存することで前面ダクト27が形成されており、底壁3Aに形成された冷気吐出口12から冷気循環ファン17により吐出された冷気は、前面ダクト27を上昇する構成とされている。これにより、収納室4内に冷気の供給が効率的に行われる。
On the other hand, a
また、各サーバ2の前面には、図示しない通気口が形成されており、当該通気口には前面から空気を吸い込み、後方に空気を吐出する送風機2Aがそれぞれ取り付けられている。各サーバ2の送風機2Aはそれぞれ独立して運転制御可能とされており、該送風機2Aが運転されることにより、前面ダクト27を上昇した冷気を該送風機2Aが設けられるサーバ2内に通風することが可能となる。
Further, a vent hole (not shown) is formed on the front surface of each
そのため、冷却装置1は、冷却室15内から吐出された冷気は、図3に示されるように前面ダクト27を上昇しながら、各送風機2Aの運転により各サーバ2内に通過し、該サーバ2の後方から吐出された後、キャビネット3の背面を構成する後扉6と各サーバ2の背面との間を流下し、キャビネット3下方に形成される冷却室15内に配設される冷気循環ファン17によって冷却室15内に各冷気吸込口11及び18を介して帰還する。これにより、収納室4内に収容された発熱体としてのサーバ2が冷却される。尚、本実施例では、収納室4内の温度を検出する手段としての庫内温度センサ32が、当該収納室4側に位置する冷気吸込口11近傍に取り付けられているものとする。
Therefore, in the
一方、前記機械室9内には、冷却ユニットRの底部を構成する取付台21が収納されると共に、この取付台21には前記蒸発器16と共に環状の冷媒回路を構成する圧縮機22、凝縮器23及び凝縮器用送風機24と、コントロールボックス25等が設けられている。この取付台21の下面四隅には、キャスター21Aが取り付けられている。また、機械室9の前面には開閉可能なパネル26が取り付けられ、機械室9を隠蔽する。尚、このパネル26には、凝縮器23の前方に対応して複数の図示しない通気孔が形成されている。
On the other hand, a mounting
ここで、冷却箱14内の蒸発器16は、取付台21上の圧縮機22や凝縮器23等と共に、図4の冷媒回路図に示されるように、圧縮機22、凝縮器23、電子膨張弁(膨張弁)28、蒸発器16とを順次環状に配管接続することにより、冷媒回路29を形成する。そして、この冷媒回路29内には、所定量の冷媒が封入されている。これにより、周知の冷媒回路が構成される。
Here, the
また、蒸発器16の冷媒入口側及び冷媒出口側にはそれぞれの冷媒温度を検出するための蒸発器入口温度センサ30及び蒸発器出口温度センサ31が設けられている。尚、本実施例において、蒸発器16の冷媒入口側の温度とは、蒸発器16における冷媒の蒸発温度である。また、これら蒸発器入口温度と蒸発器出口温度の差(蒸発器出口温度−蒸発器入口温度)は、過熱度を表す。この過熱度が大きいということは当該過熱度の大きさ分だけ冷媒が蒸発器16内で良く蒸発しており、負荷が大きい状態をいう。また、この過熱度が小さいということは、冷媒が蒸発器16内においてあまり蒸発しておらず、負荷が小さい状態をいう。
Further, an evaporator
電子膨張弁28は、冷媒回路29内を流れる冷媒の流量の制御して、凝縮後の冷媒を減圧させるものであり、冷却負荷、即ち、上述した如き蒸発器16における過熱度に応じて弁開度が調整される。
The
また、本実施例における圧縮機22は、格別に回転数を制御可能とするインバータ方式の圧縮機ではなく、後述する制御装置Cによって、収納室4内の空気温度、即ち、庫内温度に基づくON−OFF制御により運転−停止を制御することが可能とされる定速圧縮機である。
Further, the
尚、本実施例における凝縮器23には、凝縮器用送風機24によって機械室9内に吸い込まれる外気の温度を検出するための外気温センサ33が設けられている。
Note that the
次に、図5の電気ブロック図を参照して、本実施例における冷却装置1を制御する制御装置Cについて説明する。制御装置Cは、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、入力側には、蒸発器16の冷媒入口温度(蒸発器における冷媒の蒸発温度)を検出する蒸発器入口温度センサ30と、蒸発器16の冷媒出口温度を検出する蒸発器出口温度センサ31と、収納室4内の温度を検出する庫内温度センサ32と、外気温を検出する外気温センサ33が接続されている。また、出力側には、電子膨張弁28と、圧縮機22と、冷気循環ファン17と、凝縮器用送風機24が接続されている。また、この制御装置Cの入力側には、図示しないコントロールパネルが接続されているものとする。
Next, with reference to the electric block diagram of FIG. 5, the control apparatus C which controls the
ここで、本実施例における圧縮機22は、上述したように定速圧縮機であり、凝縮器用送風機24と共に、AC電源35に並列に接続され、制御装置Cからの出力に基づきON−OFF制御されるスイッチ36により制御される。これにより、制御装置Cからの出力に基づき、圧縮機22と凝縮器用送風機24は、同期して運転制御される。他方、冷却室15に設けられる冷気循環ファン17は、インバータ37を介して接続される。そのため、制御装置Cからの出力に基づき、冷気循環ファン17は、圧縮機22等とは独立して回転数制御が行われる。
Here, the
以上の構成により、前記コントロールパネルを操作することで、冷却装置1の運転が開始されると、制御装置Cは、庫内温度センサ32の出力、蒸発器入口温度センサ30及び蒸発器出口温度センサ31の出力に基づき、圧縮機22及び凝縮器用送風機24、冷気循環ファン14を運転制御する。
With the above configuration, when the operation of the
具体的には、本実施例における冷却装置1は、収納室4内に発熱体としてのサーバ2を収容するものであり、当該サーバ2からの発熱を効率的に冷却しつつ、当該サーバ2への結露を発生を防止するため、収納室4内の冷却設定温度は例えば、+30℃であるものとする。
Specifically, the
そのため、制御装置Cは、庫内温度センサ32の出力に基づき、収納室4内の温度が所定の上限温度、例えば+33℃を検出した場合には、圧縮機22、凝縮器用送風機24を運転し、所定の下限温度、例えば+27℃を検出した場合には、圧縮機22及び凝縮器用送風機24の運転を停止するものとする。これにより、収納室4内は+30℃前後の温度に維持することが可能となる。
Therefore, the control device C operates the
そして、制御装置Cは、蒸発器16の冷媒の入口側及び出口側に設けられた温度センサ30、31の温度及びこれら温度センサ30、31に基づき演算される蒸発器16における過熱度に基づき電子膨張弁28を制御する。
The control device C performs electronic control based on the temperatures of the
以下、図6のフローチャート図を参照して説明する。制御装置Cは、ステップS1において、各温度センサ30及び31に基づき、蒸発器入口温度、即ち、蒸発器16における冷媒の蒸発温度と、蒸発器出口温度との差を演算することで、過熱度を取得し、当該過熱度が液戻り危険値として本実施例では、7degより大きいか否かを判断する。
Hereinafter, description will be given with reference to the flowchart of FIG. In step S1, the control device C calculates the superheat degree by calculating the difference between the evaporator inlet temperature, that is, the refrigerant evaporation temperature in the
この液戻り危険値とは、蒸発器16における冷媒の蒸発が不十分な状態であって、圧縮機22へ液分の多い冷媒が吸入される所謂液戻りの現象を回避することができる限界の過熱度をいい、本実施例では、7degとしているが、これに限定されるものではない。
The liquid return risk value is a state in which the refrigerant is not sufficiently evaporated in the
制御装置Cは、過熱度が液戻り危険値よりも大きい場合には、蒸発器16内において冷媒が良く蒸発しており、液戻りの可能性は低いものと判断し、ステップS2に進み、蒸発温度制御モードを実行する。
When the degree of superheat is greater than the liquid return risk value, the control device C determines that the refrigerant is well evaporated in the
この蒸発温度制御モードは、蒸発器16への冷媒の入口温度、即ち、蒸発器16における冷媒の蒸発温度を所定の結露回避温度、本実施例では+12℃を維持するように電子膨張弁28の開度を制御する。尚、本実施例では、結露回避温度として+12℃を維持しているが、これに限定されるものではなく、例えば、+11℃≦蒸発器入口温度≦+13℃等の一定の範囲に維持するものとしても良いものとする。また、制御装置Cは、ステップS2の終了後は、再びステップS1に戻り、過熱度が所定の液戻り危険値より大きいか否か判断するものとする。
In this evaporation temperature control mode, the temperature of the refrigerant at the
これにより、蒸発温度制御モードにおいて、蒸発器16における冷媒の蒸発温度を所定の結露回避温度より高い温度に維持することによって、冷気循環ファン14によって蒸発器16が配設される冷却室15から収納室4内に吐出される冷気温度が著しく低下することにより、収納室4内の発熱体としてのサーバ2等に結露が発生する不都合を効果的に回避しながら、当該サーバ2を冷却することが可能となる。従って、冷却装置1の運転により、発熱体としてのサーバ2に結露が発生し、故障の原因となる不都合を回避することが可能となる。
Thus, in the evaporation temperature control mode, the refrigerant is stored in the evaporator 16 from the cooling
また、例えば発熱体としてのサーバ2の発熱によって+40℃程度にまで加熱され、冷気吸込口11、18を介して冷却室15内に吸い込まれた空気を、蒸発器16によって例えば+20℃程度にまで冷却して、冷気吐出口12、19を介して収納室4内に吐出することが可能となる。これにより、所定の温度、本実施例では、収納室4内を+30℃前後に冷却することが可能となることから、サーバ2自体が高温により動作不安定となる不都合や、熱破壊による不都合を確実若しくは効果的に解消することが可能となる。
Further, for example, the air heated to about + 40 ° C. by the heat generated by the
尚、上述したように発熱体はサーバ2に限定されるものではなく、それ自体が発熱し冷却を要するものであり、且つ、結露水により劣化や故障等を招くおそれがあるものであれば、本発明は特に有効である。
As described above, the heating element is not limited to the
他方、上述した如き蒸発温度制御モードを実行することにより、収納室4内がある程度冷却されることで、蒸発器16における冷却負荷が小さくなり、ステップS1において過熱度が所定の液戻り危険値、本実施例では7degより小さくなった場合には、制御装置Cは、ステップS3の過熱度制御モードに移行する。
On the other hand, by executing the evaporation temperature control mode as described above, the inside of the
この過熱度制御モードは、前記過熱度を前記液戻り危険値よりも大きい液戻り回避値、当該モードでは、10degに維持するように電子膨張弁28の開度を制御する。尚、この場合においても、当該液戻り回避値は、10degに限定されるものではなく、例えば、7deg<過熱度≦10deg等の一定の範囲であっても良いものとする。尚、上記液戻り危険値と液戻り回避値との値の差は、本実施例では3degとしているが、これに限定されるものではない。例えば、当該過熱度制御モードにおいて過熱度が7degより少許大きい値を維持するように電子膨張弁28の開度を制御しても良いものとする。
In this superheat degree control mode, the opening degree of the
これにより、制御装置Cは、蒸発器16における冷媒の蒸発温度と出口温度の差、即ち、過熱度が所定の液戻り危険値以下に低下した場合において、過熱度制御モードに移行することにより、蒸発器16における冷媒の過熱度に基づき、当該過熱度が所定の液戻り回避値を維持するように電子膨張弁28の開度を制御するので、蒸発器16内部において、冷媒が蒸発しきらないことにより、液分が多い状態での冷媒が圧縮機22に戻る液戻りの現象を効果的に回避することが可能となり、当該液戻りによる圧縮機22の故障を効果的に回避することが可能となる。
Thereby, the control device C shifts to the superheat degree control mode when the difference between the evaporation temperature of the refrigerant in the
その後、制御装置Cは、ステップS4に進み、当該過熱度制御モードにおいて、蒸発器16の冷媒入口温度、即ち、蒸発器入口温度センサ30により検出される冷媒の蒸発温度が、所定の上限温度、例えば、+14℃よりも上昇したか否か、更に、所定の下限温度、例えば+8℃よりも低下したか否かを判断する。いずれにも該当しない場合には、ステップS3に戻り、過熱度制御モードを実行する。
Thereafter, the control device C proceeds to step S4, and in the superheat degree control mode, the refrigerant inlet temperature of the
他方、当該蒸発器16における冷媒の蒸発温度が所定の上限温度、本実施例では+14℃よりも上昇した場合には、制御装置Cは、ステップS2に進み、前記蒸発温度制御モードに復帰する。
On the other hand, when the evaporation temperature of the refrigerant in the
即ち、蒸発器16における蒸発温度が所定の上限温度よりも上昇した場合には、効果的に蒸発器16において冷媒を蒸発させることができることから、該蒸発器16における冷媒の過熱度が大きくなる。そのため、液分の多い状態の冷媒が圧縮機に戻る液戻りの現象が殆どみられなくなる。従って、過熱度制御モードにおいて蒸発器16における冷媒の蒸発温度が所定の上限温度よりも上昇した場合には、蒸発温度制御モードに復帰することで、上述した如き液戻りの発生を回避しながら、発熱体としてのサーバ2に結露を発生させることなく、サーバ2を効果的に所定の温度に冷却することが可能となる。
That is, when the evaporation temperature in the
また、上記ステップS4において、蒸発器16における冷媒の蒸発温度が所定の下限温度、本実施例では+8℃よりも低下した場合には、制御装置Cは、ステップS2に進み、前記蒸発温度制御モードに復帰する。
In step S4, when the evaporation temperature of the refrigerant in the
即ち、蒸発器16における蒸発温度が所定の下限温度よりも低下した場合には、該蒸発器16における負荷が小さくなるため、過熱度も小さくなる。そのため、圧縮機22への液戻りがしやすい状態となるが、当該状態では、発熱体としてのサーバ2を収容する収納室4内も所定の温度以下にまで十分に冷却されている可能性が高い。そのため、制御装置Cは、蒸発器16における冷媒の蒸発温度が所定の下限温度よりも低下した場合には、蒸発温度制御モードに復帰することにより、蒸発器16の温度に基づいて、膨張弁28の開度が制御されるが、この場合には、収納室4内の温度が+27℃以下となっている可能性が高いことから、庫内温度センサ32の出力により、圧縮機22の運転を停止されることとなる。従って、圧縮機22への液戻りが生じないこととなる。
That is, when the evaporation temperature in the
これにより、発熱体としてのサーバ2を収容する収納室4内を結露が発生しやすい温度より低い温度となる以前に圧縮機22の運転を停止させることが可能となると共に、圧縮機22への液戻りを未然に回避することが可能となる。
As a result, the operation of the
従って、収納室4内に発熱体として集積回路素子が配設されたサーバ2やそれ以外の例えば、電気機器を収容した場合であっても、本発明のように結露が発生しない程度の低温の空気を収納室4内に吐出することで、収納室4内が局所的に冷却され、結露が発生する不都合を回避することが可能となり、当該機器等が故障等してしまう不都合を未然に回避することが可能となる。また、結露が発生しない程度の低温にて収納室4内を冷却することが可能となるため、サーバ2等の高温による動作不安定や熱破壊に至ることを防止することができる。
Accordingly, even when the
また、本発明では、収納室4内への吐出冷気温度をできるだけ高く維持しつつ、過熱度制御モードにおいて過熱度を所定の液戻り回避値に維持する制御を行うことから、蒸発器16内部において、冷媒が蒸発しきらないこととなり、液分が多い状態で圧縮機22に戻る液戻りの現象を生じ、圧縮機22の故障の原因となる不都合を未然に回避することが可能となる。
Further, in the present invention, control is performed to maintain the superheat degree at a predetermined liquid return avoidance value in the superheat degree control mode while maintaining the temperature of the discharged cold air into the
そのため、収納室4内に収容されるサーバ2等の発熱体による熱負荷が大きく変動した場合であっても、迅速に、蒸発器16における冷媒の蒸発温度(本実施例では蒸発器入口温度センサ30により検出する)と、過熱度によって、電子膨張弁28の開度を制御することにより、結露を発生させることなく、且つ、圧縮機22への液戻りを発生させることなく、効果的に発熱体を冷却することが可能となる。
Therefore, even when the heat load by the heating element such as the
尚、本実施例では、上限温度を超えた場合、若しくは、下限温度よりも下回った場合に、蒸発温度制御モードに復帰することとしているが、これに限定されるものではなく、上限温度及び下限温度に到達した場合に蒸発温度制御モードに復帰することとしても良いものとする。 In this embodiment, when the upper limit temperature is exceeded or when the temperature is lower than the lower limit temperature, the evaporating temperature control mode is restored. However, the present invention is not limited to this, and the upper limit temperature and the lower limit temperature are not limited thereto. It is also possible to return to the evaporation temperature control mode when the temperature is reached.
また、本実施例では、定速圧縮機22を収納室4内の空気温度に基づいてON−OFF制御させると共に、蒸発器16における冷媒の蒸発温度と、過熱度によって膨張弁28の開度を制御することによって、収納室4内を所定の温度に冷却しつつ、結露の発生や圧縮機への液戻りを効果的に回避することを可能としているため、インバータ方式の圧縮機を用いた場合に比してコストの低減を図ることが可能となる。
Further, in this embodiment, the
尚、インバータ方式の圧縮機を備えた冷却装置であっても、当該インバータが故障等してしまい、回転数制御を行うことができない場合であっても、本発明の如くすることにより、結露の発生や圧縮機への液戻りを効果的に回避することが可能となる。 Even in the case of a cooling device equipped with an inverter type compressor, even if the inverter fails and rotation speed control cannot be performed, by using the present invention, dew condensation can occur. Occurrence and liquid return to the compressor can be effectively avoided.
R 冷却ユニット
1 冷却装置
2 サーバ(発熱体)
2A 送風機
3 キャビネット
4 収納室
5 前扉
6 後扉
9 機械室
11 冷気吸込口(キャビネット側)
12 冷気吐出口(キャビネット側)
14 冷却箱
15 冷却室
16 蒸発器
17 冷気循環ファン
18 冷気吸込口(冷却箱側)
19 冷気吐出口(冷却箱側)
22 圧縮機
23 凝縮器
24 凝縮器用送風機
28 電子膨張弁(膨張弁)
30 蒸発器入口温度センサ
31 蒸発器出口温度センサ
32 庫内温度センサ
33 外気温センサ
12 Cold air outlet (cabinet side)
14
19 Cold air outlet (cooling box side)
22
30 Evaporator
Claims (4)
前記膨張弁の弁開度を制御すると共に、前記収納室内の空気温度に基づいて前記圧縮機の運転を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づき、当該蒸発温度が前記発熱体への結露を回避可能な所定の結露回避温度となるよう前記膨張弁の弁開度を制御する蒸発温度制御モードを実行すると共に、前記蒸発器における冷媒の過熱度が所定の液戻り危険値以下に低下した場合は、前記蒸発器における冷媒の過熱度に基づき、当該過熱度が所定の液戻り回避値となるよう前記膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御モードに切り換えることを特徴とする冷却装置。 A storage chamber for storing a heating element, and a cooling unit having a refrigerant circuit composed of a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and the like, and cool air exchanged with the evaporator is circulated into the storage chamber by a blower A cooling device for cooling the heating element,
A control device for controlling the valve opening of the expansion valve and controlling the operation of the compressor based on the air temperature in the storage chamber;
The control device controls an opening temperature of the expansion valve based on an evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator so that the evaporation temperature becomes a predetermined condensation avoidance temperature capable of avoiding condensation on the heating element. When the control mode is executed and the superheat degree of the refrigerant in the evaporator decreases below a predetermined liquid return risk value, the superheat degree is set to a predetermined liquid return avoidance value based on the superheat degree of the refrigerant in the evaporator. The cooling device is switched to a superheat degree control mode for controlling the valve opening degree of the expansion valve so that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006155768A JP4660427B2 (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006155768A JP4660427B2 (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Cooling system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007324514A JP2007324514A (en) | 2007-12-13 |
| JP4660427B2 true JP4660427B2 (en) | 2011-03-30 |
Family
ID=38857010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006155768A Expired - Fee Related JP4660427B2 (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Cooling system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4660427B2 (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5356093B2 (en) * | 2009-03-31 | 2013-12-04 | 三洋電機株式会社 | Image display device |
| CN101963378A (en) * | 2009-11-04 | 2011-02-02 | 阿尔西制冷工程技术(北京)有限公司 | Data center hot spot air-conditioning refrigeration system |
| RU2447376C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Device for bioproducts chilling and freezing |
| JP6412325B2 (en) * | 2014-03-27 | 2018-10-24 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Cooling system |
| JP6595205B2 (en) * | 2015-04-24 | 2019-10-23 | 株式会社日立製作所 | Refrigeration cycle equipment |
| CN106852071A (en) * | 2016-12-28 | 2017-06-13 | 曙光节能技术(北京)股份有限公司 | For the liquid cooling apparatus of blade server |
| WO2020049605A1 (en) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 三菱電機株式会社 | Air conditioner and method for controlling same |
| JP6766239B2 (en) * | 2019-09-06 | 2020-10-07 | 株式会社日立製作所 | Refrigeration cycle equipment |
| CN114992848B (en) * | 2022-04-29 | 2026-03-03 | 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 | Heat pump water heater and control method thereof |
| CN116025964B (en) * | 2022-12-29 | 2024-05-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | Heat pump unit and cooling control method for variable frequency module of heat pump unit |
| KR102611579B1 (en) * | 2023-06-07 | 2023-12-11 | 씨에스기술 주식회사 | Server Rack Cold Air Circulation System |
| CN117146399A (en) * | 2023-09-22 | 2023-12-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control method, device, air conditioning system and storage medium of air conditioning system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06229661A (en) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Sanyo Electric Co Ltd | Cooling apparatus |
| JP3413047B2 (en) * | 1997-02-28 | 2003-06-03 | 株式会社東芝 | Refrigeration cycle |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006155768A patent/JP4660427B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007324514A (en) | 2007-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4660427B2 (en) | Cooling system | |
| US8731733B2 (en) | Management system operable under multiple metric levels | |
| JP6782368B2 (en) | An air conditioner having a heat source unit and a heat source unit | |
| US9317080B2 (en) | Local cooling unit and cooling system | |
| JP4816974B2 (en) | Electronic equipment cooling system | |
| US20080310112A1 (en) | System and Method for Providing Dewpoint Control in an Electrical Enclosure | |
| JP2012007865A (en) | Cooling system | |
| US20200329585A1 (en) | Cooling system, in particular for electronics cabinets, and electronics cabinet with a cooling system | |
| JP5921931B2 (en) | Air conditioning system | |
| JP2009236373A (en) | Integrated air conditioner | |
| JP6904333B2 (en) | Cooling device, control method and storage medium | |
| JP6382666B2 (en) | Air conditioner | |
| JP6211799B2 (en) | Apparatus cooling system and method for controlling apparatus cooling system | |
| JP2008084916A (en) | Cooling device | |
| JP4173880B2 (en) | Dehumidification control method for air conditioning system | |
| JP2007335497A (en) | Cooling device | |
| WO2014076891A1 (en) | Environmental testing device | |
| US11832422B2 (en) | Computing rack apparatus using cooling unit | |
| JP2010211363A (en) | Electronic equipment cooling device | |
| JP2002261219A (en) | Cooling device for semiconductor element | |
| JPH02310613A (en) | Computer cooling device and computer cooling method | |
| JP2008304115A (en) | Heat pump unit, heat pump water heater | |
| JP6956903B2 (en) | Air conditioner and its control method | |
| JP2010218330A (en) | Electronic device cooling system | |
| JP2009133544A (en) | Air conditioning system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090601 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101122 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101130 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101228 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |