專利名稱：冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，尤其涉及使制冷劑在用于對配設(shè)于服務器室等機器室內(nèi)的計算機、服務器等電子設(shè)備進行局部冷卻的蒸發(fā)器和冷凝器中自然循環(huán)的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著信息處理技術(shù)的提高和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的發(fā)展，所需要的信息處理量增大。用于對各種信息進行大量處理的數(shù)據(jù)處理中心作為商業(yè)引人注目。在該數(shù)據(jù)處理中心、例如服務器室內(nèi)，電子設(shè)備例如服務器以集約狀態(tài)設(shè)置有很多，晝夜連續(xù)地工作。由于服務器要求精密動作，因此，配置有服務器的服務器室需要維持在服務器的使用標準溫度的溫度環(huán)境中。以往，通過利用空調(diào)機對服務器室內(nèi)整體進行冷卻，對從服務器放出的熱量進行冷卻，從而維持適合于服務器的溫度環(huán)境。但是，近來的服務器的處理速度、處理能力急速提高，來自服務器的發(fā)熱量越發(fā)增力口，對于僅利用空調(diào)機對服務器室整體進行冷卻的方式而言，不能充分地冷卻服務器。鑒于上述背景，如下的冷卻系統(tǒng)被采用:通過使制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器之間循環(huán)，利用蒸發(fā)器對服務器進行局部冷卻。即，前面具有空氣的吸入口、背面具有空氣的排出口的服務器被層積收納在服務器室內(nèi)的服務器架上，在多個服務器架彼此之間配設(shè)有多個蒸發(fā)器。而且，吸入熱空氣的蒸發(fā)器的吸氣口和服務器的排出口面對相同的空間側(cè)地形成熱空間(溫熱空間)，吹出冷空氣的蒸發(fā)器的吹出口和服務器的吸入口面對相同的空間側(cè)地形成冷空間(冷熱空間)。在如上所述排列有服務器架和蒸發(fā)器的局部冷卻的冷卻系統(tǒng)中，從多個架向熱空間排出的服務器的熱空氣，從多個蒸發(fā)器的吸氣口被吸入并被冷卻后，從蒸發(fā)器的吹出口作為冷空氣向冷空間吹出。然而，在上述冷卻系統(tǒng)中，若多個蒸發(fā)器中的例如一臺蒸發(fā)器的冷卻能力降低，則被吸入到了蒸發(fā)器中的熱空間的熱空氣未被充分冷卻地向冷空間吹出。由此，熱空間的熱再循環(huán)到冷卻空間。其結(jié)果是，冷空間的溫度上升而導致空調(diào)環(huán)境惡化，從而使得服務器從吸入口吸入暖和的空氣，成為服務器誤工作的原因。專利文獻I提出如下技術(shù):為了防止熱空間的熱能在服務器室內(nèi)流動并再循環(huán)到冷空間，沿架的高度方向設(shè)置可伸縮的分隔板。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2010-25451號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題像專利文獻I那樣沿架的高度方向設(shè)置分隔板，可以防止熱空間的熱能在服務器室流動并再循環(huán)到冷空間。但是，在蒸發(fā)器的冷卻能力降低的異常運轉(zhuǎn)時，不能防止因冷卻不足的暖和的空氣從蒸發(fā)器被吹出而引起的熱空氣的再循環(huán)。從而使得其他的正常的蒸發(fā)器的冷卻負荷增大，隨著時間的經(jīng)過，導致機器室整體的溫度環(huán)境惡化。本發(fā)明是鑒于上述狀況而作出的，其目的在于提供一種冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，能夠可靠地把握多個蒸發(fā)器中的冷卻能力產(chǎn)生了異常的蒸發(fā)器，并抑制從電子設(shè)備排出的熱空氣在機器室內(nèi)再循環(huán)，因此，可以減輕其他的正常運轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器的冷卻負荷，防止機器室整體的空調(diào)環(huán)境惡化。用于解決課題的方案為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置中，所述冷卻系統(tǒng)具有:多個蒸發(fā)器，所述多個蒸發(fā)器利用風扇吸入從設(shè)置于機器室內(nèi)的多個電子設(shè)備排出的熱空氣，并通過與在冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑之間的熱交換對所述熱空氣進行冷卻后向所述機器室內(nèi)吹出冷空氣；冷凝器，所述冷凝器設(shè)置在所述多個蒸發(fā)器的上方，對在其與所述蒸發(fā)器之間自然循環(huán)的制冷劑進行冷卻，所述冷卻系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開度來進行從所述蒸發(fā)器吹出的吹出溫度的調(diào)節(jié)，所述流量調(diào)節(jié)閥對在所述冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑流量進行調(diào)節(jié)，所述冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置的特征在于，具有:偏差信息檢測構(gòu)件，所述偏差信息檢測構(gòu)件對所述多個蒸發(fā)器的每一個依次檢測該蒸發(fā)器的最大冷卻能力和運轉(zhuǎn)中的現(xiàn)狀冷卻能力之間的偏差信息；風扇控制構(gòu)件，所述風扇控制構(gòu)件針對所述多個蒸發(fā)器中的、所述偏差信息超過了預先設(shè)定的異常設(shè)定值的蒸發(fā)器，使所述風扇的轉(zhuǎn)速降低或停止。根據(jù)本發(fā)明，對多個蒸發(fā)器的每一個依次檢測該蒸發(fā)器的最大冷卻能力和運轉(zhuǎn)中的現(xiàn)狀冷卻能力之間的偏差信息，針對偏差信息超過了預先設(shè)定的異常設(shè)定值的蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器的風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。由此，若多個蒸發(fā)器中的例如一臺蒸發(fā)器的冷卻能力檢測到異常，則使檢測到了異常的蒸發(fā)器的風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。因此，即便從電子設(shè)備排出到了機器室的熱空氣被吸入到檢測到異常的蒸發(fā)器，也不會導致未被充分冷卻地從蒸發(fā)器向機器室吹出。其結(jié)果是，可以防止從電子設(shè)備排出的熱空氣在機器室內(nèi)再循環(huán)，因此，一臺蒸發(fā)器的異常不會影響到其他的正常運轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器的冷卻負荷，不會導致機器室整體的溫度環(huán)境惡化。在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇的轉(zhuǎn)速與基于所述偏差信息的所述蒸發(fā)器的冷卻能力降低率對應地降低，并且，在所述冷卻能力降低率超過了閾值時使所述風扇停止。像這樣，若根據(jù)蒸發(fā)器的冷卻能力降低率使風扇轉(zhuǎn)速降低，則可以將與現(xiàn)狀的冷卻能力相當?shù)牧康臒峥諝馕胝舭l(fā)器并進行冷卻。由此，即便在蒸發(fā)器產(chǎn)生了異常的情況下，蒸發(fā)器也能夠以與產(chǎn)生異常前相同的吹出溫度向機器室吹出冷空氣。而且，在冷卻能力降低率過于降低而超過了閾值時，使蒸發(fā)器的風扇停止。由此，可以抑制從電子設(shè)備排出的熱空氣在機器室內(nèi)再循環(huán)。在該情況下，閾值根據(jù)與其他正常運轉(zhuǎn)著的蒸發(fā)器的冷卻能力的剩余量的關(guān)系進行設(shè)定即可。在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述偏差信息檢測構(gòu)件具有:檢測所述吹出溫度的吹出溫度檢測構(gòu)件和檢測所述流量調(diào)節(jié)閥的開度的閥開度檢測構(gòu)件，在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。在此，流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近指的是發(fā)揮蒸發(fā)器的最大冷卻能力所需的閥開度，將例如70%以上的閥開度時設(shè)定為全開附近，但更優(yōu)選為80%以上的閥開度。像這樣，在從蒸發(fā)器吹出的吹出溫度為電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近的情況下，使風扇轉(zhuǎn)速降低或停止，因此，不會將蒸發(fā)器的正常運轉(zhuǎn)誤認為異常運轉(zhuǎn)而使風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。由此，可以高精度地把握蒸發(fā)器的冷卻能力降低情況并將風扇的轉(zhuǎn)速控制在與冷卻能力相應的轉(zhuǎn)速。即，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)對在蒸發(fā)器的冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑流量進行調(diào)節(jié)的流量調(diào)節(jié)閥的開度來進行從蒸發(fā)器吹出的吹出溫度的調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，因此，存在從閥開度調(diào)節(jié)開始到吹出溫度變化為止的響應延遲(延時)。例如，即便蒸發(fā)器的冷卻能力正常，若因干擾(例如從電子設(shè)備排出的熱空氣溫度暫時上升的情況)等而導致蒸發(fā)器的冷卻負荷上升，則也會因上述的響應延遲而存在蒸發(fā)器的吹出溫度超過規(guī)格溫度范圍的上限的情況。因此，在蒸發(fā)器未達到最大冷卻能力的狀態(tài)下，僅根據(jù)吹出溫度的異常來控制風扇轉(zhuǎn)速時，導致將正常運轉(zhuǎn)誤認為異常運轉(zhuǎn)并對風扇轉(zhuǎn)速進行控制，從而不能高精度地把握蒸發(fā)器的冷卻能力降低情況。在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述偏差信息檢測構(gòu)件還具有對向所述冷卻盤管供給的制冷劑的溫度進行檢測的制冷劑溫度檢測構(gòu)件，在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近、并且所述制冷劑溫度為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度以下的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。像這樣，除吹出溫度檢測構(gòu)件和閥開度檢測構(gòu)件之外，還設(shè)置有制冷劑溫度檢測構(gòu)件，因此，可以更高精度地監(jiān)視蒸發(fā)器的冷卻能力的降低情況。即，即便吹出溫度為規(guī)格溫度范圍的上限以上且閥開度在全開附近，若制冷劑溫度處于設(shè)計溫度以下，則冷凝器仍正常工作以發(fā)揮最大冷卻能力。因此，蒸發(fā)器的冷卻能力的降低可認為是因干擾等而引起的臨時變動，因此，在蒸發(fā)器未達到最大冷卻能力的狀態(tài)下根據(jù)干擾等使風扇轉(zhuǎn)速降低或停止這反而成為誤控制的原因。另外，制冷劑溫度是自然循環(huán)方式的冷卻系統(tǒng)是否正常起作用的指標，通過設(shè)置制冷劑溫度檢測構(gòu)件，可以對自然循環(huán)方式的冷卻系統(tǒng)自身進行監(jiān)視。在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述偏差信息檢測構(gòu)件還具有對向所述冷卻盤管供給的制冷劑的壓力進行檢測的制冷劑壓力檢測構(gòu)件，在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近、并且所述制冷劑壓力為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計壓力以上的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。上述結(jié)構(gòu)是代替制冷劑溫度檢測構(gòu)件而設(shè)置了制冷劑壓力檢測構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，其作用效果是相同的。在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述偏差信息檢測構(gòu)件還具有對被吸入所述蒸發(fā)器的熱空氣的吸入溫度進行檢測的吸入溫度檢測構(gòu)件，在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近、并且所述吸入溫度和所述吹出溫度之間的溫度差為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度差以上的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。
像這樣，除吹出溫度檢測構(gòu)件和閥開度檢測構(gòu)件之外，還設(shè)置有吸入溫度檢測構(gòu)件，因此，可以更高精度地監(jiān)視蒸發(fā)器的冷卻能力的降低情況。即，通過對吸入溫度和吹出溫度之間的溫度差進行監(jiān)視，可以對蒸發(fā)器的冷卻能力發(fā)揮到哪種程度進行監(jiān)視。因此，即便吹出溫度為規(guī)格溫度范圍的上限以上且閥開度在全開附近，若吸入溫度和吹出溫度之間的溫度差是用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度差以下，則冷卻能力足夠，冷卻能力的降低可認為是因干擾而引起的臨時變動。因此，在蒸發(fā)器未達到最大冷卻能力的狀態(tài)下使風扇轉(zhuǎn)速降低或停止這反而成為誤控制的原因。在本發(fā)明中，優(yōu)選為，所述電子設(shè)備被層積收納于前面形成有吸入口并且背面形成有排出口的架上，在多個架彼此之間配設(shè)有所述蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器的所述吸氣口和所述架的排出口面對相同的空間側(cè)地形成熱空間，所述蒸發(fā)器的吹出口和所述架的吸入口面對相同的空間側(cè)地形成冷空間。在上述那樣的架和蒸發(fā)器的排列的情況下，若多個蒸發(fā)器中的例如一臺蒸發(fā)器的冷卻能力降低，則熱空間的空氣向冷卻空間再循環(huán)，因此，本發(fā)明的異常時運轉(zhuǎn)裝置特別有效。發(fā)明的效果如以上說明所述，根據(jù)本發(fā)明的冷卻單元的異常時運轉(zhuǎn)裝置，能夠可靠地把握多個蒸發(fā)器中的冷卻能力產(chǎn)生了異常的蒸發(fā)器，并可以抑制從電子設(shè)備排出的熱空氣在機器室內(nèi)再循環(huán)，因此，可以減輕其他的正常運轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器的冷卻負荷，可以防止機器室整體的溫度環(huán)境惡化。


圖1是說明本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的概念圖。圖2是說明將服務器層積收納的服務器架的配置及蒸發(fā)器的配置的立體圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是說明蒸發(fā)器的構(gòu)造及異常時運轉(zhuǎn)裝置的第一形態(tài)的說明圖。圖5是說明異常時運轉(zhuǎn)裝置的第二形態(tài)的說明圖。圖6是說明異常時運轉(zhuǎn)裝置的第三形態(tài)的說明圖。
具體實施例方式以下，按照附圖對本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。在本實施方式中，作為電子設(shè)備，以配置在服務器室的服務器為例進行說明。圖1是表示制冷劑自然循環(huán)的自然循環(huán)方式的冷卻系統(tǒng)10的整體結(jié)構(gòu)的概念圖。該圖所示的冷卻系統(tǒng)10如下所述作為對從設(shè)置于上下兩層的服務器室12的服務器14排出的熱風進行局部冷卻的系統(tǒng)而構(gòu)成。另外，在以下的說明中，標在附圖標記后的X是與下層的服務器室12X相關(guān)的冷卻系統(tǒng)的部件，Y是與上層的服務器室12Y相關(guān)的冷卻系統(tǒng)的部件。首先，對層積收納有服務器14的架13和蒸發(fā)器15的排列進行說明。如圖1、圖2及圖3 (尤其參照圖2及圖3)所示，在各服務器室12 (12X、12Y)的地板面11上，層積收納(例如3層)有服務器14的多個服務器架13呈橫向一列地設(shè)置，并且，在服務器架13彼此之間配置有多個蒸發(fā)器15。由此，形成排列有服務器架13和蒸發(fā)器15的單元列16，該單元列16隔著規(guī)定間隔平行地配置有多個。另外，蒸發(fā)器15的配置位置不限于服務器架13彼此之間，關(guān)于多個蒸發(fā)器15中的一部分蒸發(fā)器15，也可以將其配置在單元列16的左右端部。另外，在圖2及圖3中示出了 2列單元列16，但在實際的服務器室12內(nèi)設(shè)置有很多單元列16。另外，服務器架13的數(shù)量和蒸發(fā)器15的數(shù)量可以任意設(shè)定。層積收納于各服務器架13的服務器14具有空氣的吸入口 14A及排出口 14B，并且在內(nèi)部具有風扇14C，通過驅(qū)動該風扇14C，從吸入口 14A吸入服務器室12內(nèi)的冷空氣，從排出口 14B排出伴隨著服務器14的排熱的熱空氣。而且，相同的單元列16的蒸發(fā)器15的熱空氣的吸氣口 15A和服務器14的排出口14B面對相同的空間側(cè)地形成熱空間21，蒸發(fā)器15的冷空氣的吹出口 15B和服務器14的吸入口 14A面對相同的空間側(cè)地形成冷空間23。另外，在圖3中，白箭頭表示蒸發(fā)器15的空氣的流動方向，黑箭頭表示服務器14的空氣的流動方向。接著，對作為冷卻系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器15和冷凝器22進行說明。如圖1所示，蒸發(fā)器15經(jīng)由作為制冷劑液體的流路的液體配管24和作為制冷劑氣體的流路的氣體配管26與冷凝器22連接。由此，在蒸發(fā)器15和冷凝器22之間形成有供制冷劑循環(huán)的循環(huán)路徑。另外，在本實施方式中，作為冷凝器22，以冷卻塔22為例進行說明，但也可以將冷凍機和熱交換器進行組合。蒸發(fā)器15是如下裝置:吸入從服務器14排出到了服務器室12內(nèi)的熱空氣，在蒸發(fā)器內(nèi)進行冷卻后向服務器室12吹出，由此，將服務器室12的溫度環(huán)境調(diào)節(jié)成適合于服務器14的規(guī)格溫度的溫度。如圖4所示，在蒸發(fā)器15的殼體17的相對的側(cè)面中的一個側(cè)面上形成有吸氣口15A，并且，在另一個側(cè)面上形成有設(shè)置有風扇15C的吹出口 15B。這些吸氣口 15A和吹出口15B在殼體17的高度方向上形成有多個(在本實施方式中為三個)。另外，如圖4所示，在殼體17內(nèi)設(shè)置有冷卻盤管18。冷卻盤管18的一端與從上述液體配管24向各層分支的分支液體配管24X、24Y連接，另一端與從上述氣體配管26向各層分支的分支氣體配管26Χ、26Υ連接。而且，如圖1所示，氣體配管26的上端與冷卻塔22內(nèi)的熱交換盤管28的入口連接，液體配管24的上端與冷卻塔22內(nèi)的熱交換盤管28的出口連接。另外，如圖4所示，在蒸發(fā)器15的各吹出口 15Β附近，設(shè)置有對從吹出口 15Β吹出的吹出溫度進行檢測的吹出溫度檢測構(gòu)件25，從各吹出口 15Β吹出的吹出溫度被依次輸入到控制器27。另外，在向冷卻盤管18供給制冷劑液體的液體配管24的蒸發(fā)器15入口，設(shè)置有對制冷劑液體的流量進行調(diào)節(jié)的流量調(diào)節(jié)閥20。而且，控制器27基于吹出溫度，按照例如I秒周期對流量調(diào)節(jié)閥20的開度進行PID控制。在該情況下，控制器27將從各吹出口 15Β吹出的吹出溫度的平均吹出溫度作為用于控制的吹出溫度而使用。另外，對流量調(diào)節(jié)閥20的開度進行控制的周期不限于I秒周期，控制方式也不限于PID控制。另一方面，冷卻塔22是使由蒸發(fā)器15氣化了的制冷劑氣體冷卻并使其冷凝的裝置，該冷卻塔22設(shè)置在比蒸發(fā)器15高的位置、例如設(shè)置在服務器室12的建筑物屋頂?shù)取?br> 如圖1所示，冷卻塔22的冷卻塔主體(殼體)30呈臥式配設(shè)，在冷卻塔主體30的一端側(cè)形成有取入室外空氣的取入口 30A，在另一端側(cè)形成有室外空氣的排氣口 30B。在冷卻塔主體30內(nèi)設(shè)置有熱交換盤管28，該熱交換盤管28的入口與如上所述從蒸發(fā)器15返回的制冷劑氣體流動的氣體配管26連接，熱交換盤管28的出口與向蒸發(fā)器15供給的制冷劑液體流動的液體配管24連接。另外，在熱交換盤管28的取入口 30A側(cè)設(shè)置有灑水機34，并且，在灑水機34的更靠近取入口 30A側(cè)的位置設(shè)置有送風風扇36。而且，利用送風風扇36將從冷卻塔主體30的取入口 30A被取入的室外空氣向熱交換盤管28吹送，并且，從灑水機34向熱交換盤管28散水。由此，在熱交換盤管28內(nèi)流動的制冷劑氣體，被室外空氣和噴灑的水冷卻并冷凝，液化成制冷劑液體。另一方面，被取入到了冷卻塔主體30內(nèi)的室外空氣，從在熱交換盤管28內(nèi)流動的制冷劑氣體吸熱而溫度上升，從排出口 30B作為排出氣體被排出。另外，在冷卻塔22設(shè)置有用于將熱交換盤管28出口的制冷劑液體的溫度恒定地維持在規(guī)定值的冷卻塔控制裝置42。冷卻塔控制裝置42由制冷劑液體溫度傳感器44、送風量調(diào)節(jié)構(gòu)件36A和控制器46構(gòu)成，該制冷劑液體溫度傳感器44對熱交換盤管28出口處的制冷劑液體的溫度進行測量，該送風量調(diào)節(jié)構(gòu)件36A通過改變送風風扇36的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)從送風風扇36向熱交換盤管28吹送的送風量，該控制器46基于制冷劑液體溫度傳感器44的測量溫度控制送風量調(diào)節(jié)構(gòu)件36A。另外，在本實施方式中，僅利用冷卻塔22將熱交換盤管28出口處的制冷劑液體的溫度維持在規(guī)定值。但是，在像夏季等那樣室外空氣溫度變高、僅利用冷卻塔22不能將熱交換盤管28出口處的制冷劑液體的溫度維持在規(guī)定溫度的情況下，也可以與冷卻塔22并列設(shè)置熱交換器(未圖示)，利用冷凍機(未圖示)對流向熱交換器的一次冷水進行冷卻。通過如上所述構(gòu)成冷卻系統(tǒng)10，在蒸發(fā)器15中，利用從服務器14排出的熱空氣和在冷卻盤管18內(nèi)流動的液體制冷劑之間的熱交換，液體制冷劑氣化。氣化的制冷劑氣體在氣體配管26中上升并自然輸送到冷卻塔22中，在冷卻塔22中被液化后，液化的液體制冷劑在液體配管24中流下并再次自然輸送到蒸發(fā)器15中。由此，進行制冷劑的自然循環(huán)。在該制冷劑的自然循環(huán)中，控制器27基于由吹出溫度檢測構(gòu)件25檢測到的吹出溫度，調(diào)節(jié)在蒸發(fā)器15入口的液體配管24中設(shè)置的流量調(diào)節(jié)閥20的開度，從而調(diào)節(jié)向蒸發(fā)器15的冷卻盤管18供給的制冷劑流量。由此，將從服務器14排出到了熱空間21中的高溫(例如40°C)的熱空氣吸入到蒸發(fā)器15中，將其冷卻到服務器14的規(guī)格溫度范圍(例如10°C 30°C)的上限以下(例如25°C以下)并向冷空間23吹出。其結(jié)果是，可以將服務器室12的溫度環(huán)境調(diào)節(jié)成適合于服務器14的工作環(huán)境的溫度。另外，作為自然循環(huán)的制冷劑，可以公共使用氟利昂或者作為氟利昂代用品的HFC (氫氟碳化合物)等。但是，尤其是在通過單元列16來形成熱空間21和冷空間23并進行局部冷卻的情況下，若多個蒸發(fā)器15中的例如一臺蒸發(fā)器15的冷卻能力產(chǎn)生異常(冷卻能力降低)，則被吸入到了蒸發(fā)器15中的熱空間21的熱空氣未被充分冷卻地向冷空間23吹出。從而使得熱空間21的熱能再循環(huán)到冷空間23。其結(jié)果是，冷空間23的溫度上升而導致溫度環(huán)境惡化，從而使得服務器14從吸入口 14A吸入暖和的空氣，成為服務器14誤工作的原因。因此，如圖4所示，在本實施方式中，使由偏差信息檢測構(gòu)件50和風扇控制構(gòu)件52構(gòu)成的異常時運轉(zhuǎn)裝置的功能附加在前述的控制器27的功能上，所述偏差信息檢測構(gòu)件50對多個蒸發(fā)器15的每一個依次檢測最大冷卻能力和運轉(zhuǎn)中的現(xiàn)狀冷卻能力之間的偏差信息，所述風扇控制構(gòu)件52針對多個蒸發(fā)器15中的、偏差信息超過了預先設(shè)定的異常設(shè)定值的蒸發(fā)器15,使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。而且，風扇控制構(gòu)件52使風扇15C的轉(zhuǎn)速與由偏差信息檢測構(gòu)件50檢測到異常的蒸發(fā)器15的冷卻能力降低率對應地降低，并且，在冷卻能力降低率超過了閾值時，使風扇15C停止。由此，若多個蒸發(fā)器15中的例如一臺蒸發(fā)器15的冷卻能力檢測到異常，則使檢測到了異常的蒸發(fā)器15的風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止，因此，不存在從服務器14被吸入到了檢測到異常的蒸發(fā)器15的熱空氣未被充分冷卻地向冷空間23吹出的情況。因此，可以抑制從服務器14排出的熱空氣從熱空間21向冷空間23再循環(huán)，因此，可以減輕其他的正常運轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器15的冷卻負荷，不會導致服務器室12整體的空調(diào)環(huán)境惡化。另外，若根據(jù)蒸發(fā)器15的冷卻能力降低率使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低，則可以將與現(xiàn)狀的冷卻能力相當?shù)牧康臒峥諝馕胝舭l(fā)器15并進行冷卻。由此，即便在蒸發(fā)器15產(chǎn)生了異常的情況下，蒸發(fā)器15也能夠以與產(chǎn)生異常前相同的吹出溫度向冷空間23吹出冷空氣。而且，在冷卻能力降低率過于降低而超過了閾值時，使蒸發(fā)器15的風扇停止。關(guān)于閾值，根據(jù)與其他正常運轉(zhuǎn)著的蒸發(fā)器15的冷卻能力的剩余量的關(guān)系進行適當設(shè)定即可。即，在正常運轉(zhuǎn)著的其他蒸發(fā)器15的冷卻能力的剩余量大的情況下，可以在檢測到異常的蒸發(fā)器15的冷卻能力降低率小的階段設(shè)定閾值。在其他蒸發(fā)器15的冷卻能力的剩余量小的情況下，由于即便只是一點點仍需要使用檢測到異常的蒸發(fā)器15，因此，在冷卻能力降低率大的階段設(shè)定閾值。順便說一下，在具有壓縮機、使制冷劑強制循環(huán)這種方式的情況下，在改變了蒸發(fā)器15的風扇轉(zhuǎn)速時，若不同時調(diào)節(jié)壓縮機，則存在蒸發(fā)器15產(chǎn)生結(jié)露的危險，因此，需要根據(jù)蒸發(fā)器15的異常檢測情況進行壓縮機的調(diào)節(jié)，這導致控制系統(tǒng)變得復雜。但是，若是使制冷劑自然循環(huán)的方式，則即便改變蒸發(fā)器15的風扇15C的轉(zhuǎn)速，也不擔心結(jié)露，因此，可以構(gòu)建僅實施風扇轉(zhuǎn)速控制的簡單的異常時控制系統(tǒng)。接著，作為如上所述構(gòu)成的異常時運轉(zhuǎn)裝置的偏差信息檢測構(gòu)件50和風扇控制構(gòu)件52的優(yōu)選的具體形態(tài)，說明三種形態(tài)。(異常時運轉(zhuǎn)裝置的第一形態(tài))如圖4所示，偏差信息檢測構(gòu)件50由上述的吹出溫度檢測構(gòu)件25和檢測流量調(diào)節(jié)閥20的開度的閥開度檢測構(gòu)件54構(gòu)成。而且，在吹出溫度為服務器14的規(guī)格溫度范圍的上限以上且流量調(diào)節(jié)閥20的開度在全開附近的情況下，風扇控制構(gòu)件52使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。另外，作為閥開度檢測構(gòu)件54，可以采用例如編碼器。即，可以利用編碼器檢測流量調(diào)節(jié)閥20的閥轉(zhuǎn)速，根據(jù)閥轉(zhuǎn)速和閥開度之間的關(guān)系求出閥開度，可以將例如閥開度70%以上設(shè)定為全開附近。更優(yōu)選將閥開度80%以上設(shè)為全開附近。因此，在第一形態(tài)中，在服務器14的規(guī)格溫度范圍例如是10°C 30°C的情況下，當吹出溫度超過30°C且閥開度為70%以上時，使蒸發(fā)器15的風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。像這樣，作為偏差信息檢測構(gòu)件50，不僅采用吹出溫度檢測構(gòu)件25，而且采用閥開度檢測構(gòu)件54，從而不會將蒸發(fā)器15的正常運轉(zhuǎn)誤認為異常運轉(zhuǎn)而使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。由此，可以高精度地檢測蒸發(fā)器15的冷卻能力降低情況并將風扇15C的轉(zhuǎn)速控制在與冷卻能力相應的轉(zhuǎn)速。
S卩，如上所述制冷劑自然循環(huán)的冷卻系統(tǒng)10基于來自蒸發(fā)器15的吹出溫度調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥20的開度以便控制向冷卻盤管18內(nèi)流動的制冷劑流量，從而將從蒸發(fā)器15吹出的吹出溫度調(diào)節(jié)到例如25°C。因此，存在從對閥開度進行調(diào)節(jié)開始到吹出溫度進行變化為止的響應延遲(延時)。例如，即便蒸發(fā)器15的冷卻能力正常，若從服務器14排出的熱空氣的溫度暫時上升而使得蒸發(fā)器15的冷卻負荷上升，則也會因上述的響應延遲而存在蒸發(fā)器15的吹出溫度暫時上升并超過規(guī)格溫度范圍的上限的情況。在這種情況下，若僅根據(jù)吹出溫度使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止，則導致將正常運轉(zhuǎn)誤認為異常運轉(zhuǎn)并對風扇轉(zhuǎn)速進行控制。(異常時運轉(zhuǎn)裝置的第二形態(tài))如圖5所示，偏差信息檢測構(gòu)件50除具有第一形態(tài)的吹出溫度檢測構(gòu)件25和閥開度檢測構(gòu)件54之外，還具有檢測向冷卻盤管18供給的制冷劑的溫度的制冷劑溫度檢測構(gòu)件56。而且，在吹出溫度為服務器14的規(guī)格溫度范圍的上限以上且流量調(diào)節(jié)閥20的開度在全開附近、并且制冷劑溫度在用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度以下的情況下，風扇控制構(gòu)件52使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。另外，雖然如上所述在冷卻塔22的熱交換盤管28出口也設(shè)置有對制冷劑液體的溫度進行檢測的制冷劑液體溫度傳感器44，但由于在從冷卻塔22開始到蒸發(fā)器15為止的液體配管24中制冷劑溫度或多或少變化，因此，制冷劑溫度檢測構(gòu)件56優(yōu)選設(shè)置在蒸發(fā)器15的入口。在異常時運轉(zhuǎn)裝置的第二形態(tài)中，除吹出溫度檢測構(gòu)件25和閥開度檢測構(gòu)件54之外，還設(shè)置有制冷劑溫度檢測構(gòu)件56，因此，可以更高精度地監(jiān)視蒸發(fā)器15的冷卻能力的降低情況。即，即便蒸發(fā)器15的吹出溫度為規(guī)格溫度范圍的上限以上且流量調(diào)節(jié)閥20的閥開度在全開附近，若制冷劑溫度處于用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度以下，則冷卻塔22仍正常工作，冷卻能力降低可認為是因干擾等而引起的臨時變動。因此，盡管蒸發(fā)器15未達到最大冷卻能力仍根據(jù)干擾等使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止這反而成為誤控制的原因。另外，向蒸發(fā)器15供給的制冷劑的制冷劑溫度是自然循環(huán)方式的冷卻系統(tǒng)10是否正常起作用的指標，通過設(shè)置制冷劑溫度檢測構(gòu)件56，可以對自然循環(huán)方式的冷卻系統(tǒng)10整體是否存在異常進行監(jiān)視。另外，也可以將制冷劑溫度檢測構(gòu)件56替換為制冷劑壓力檢測構(gòu)件(未圖示)。制冷劑壓力檢測構(gòu)件的設(shè)置場所只要在流量調(diào)節(jié)閥20出口和蒸發(fā)器15出口之間即可，可以設(shè)置在任意位置。(異常時運轉(zhuǎn)裝置的第三形態(tài))如圖6所示，偏差信息檢測構(gòu)件50除具有第一形態(tài)的吹出溫度檢測構(gòu)件25和閥開度檢測構(gòu)件54之外，還具有對被吸入到蒸發(fā)器15的吸氣口 15A的熱空氣的吸氣溫度進行檢測的吸氣溫度檢測構(gòu)件58。而且，在吹出溫度為服務器14的規(guī)格溫度范圍的上限以上且流量調(diào)節(jié)閥20的開度在全開附近、并且蒸發(fā)器15的吸氣溫度和吹出溫度之間的溫度差為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度差以上的情況下，風扇控制構(gòu)件52使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。例如，在蒸發(fā)器15的正常運轉(zhuǎn)中，在蒸發(fā)器15存在將40°C的吸氣溫度冷卻到25°C的吹出溫度這種冷卻能力的情況下，設(shè)計溫度差為15°C。因此，在吹出溫度為服務器14的規(guī)格溫度范圍的上限以上且流量調(diào)節(jié)閥20的開度在全開附近的情況下，若吸氣溫度和吹出溫度之間的設(shè)計溫度差達到15°C以上，則使風扇15C的轉(zhuǎn)速降低或停止。S卩，通過對蒸發(fā)器15的吸氣溫度和吹出溫度之間的溫度差進行監(jiān)視，可知蒸發(fā)器的冷卻能力發(fā)揮到哪種程度。因此，即便吹出溫度為規(guī)格溫度范圍的上限以上且閥開度在全開附近，若吸氣溫度和吹出溫度之間的溫度差是用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度差以下，則冷卻能力足夠，冷卻能力的降低可認為是因干擾而引起的臨時變動。因此，在蒸發(fā)器15未達到最大冷卻能力的狀態(tài)下使風扇轉(zhuǎn)速降低或停止這反而成為誤控制的原因。像這樣，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠可靠地把握多個蒸發(fā)器15中的冷卻能力產(chǎn)生了異常的蒸發(fā)器15，并可以抑制從服務器14排出的熱空氣再循環(huán)到冷空間，因此，可以減輕其他的正常運轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器15的冷卻負荷，可以防止服務器室12整體的溫度環(huán)境惡化。另外，在本實施方式中，作為電子設(shè)備的例子，說明了服務器14，但也可以適用于例如像半導體制造設(shè)備等那樣需要精密的溫度控制并且其自身的發(fā)熱量大的電子設(shè)備的整個冷卻系統(tǒng)。附圖標記說明10冷卻系統(tǒng)、11地板面、12服務器室、13架、14服務器、14A吸入口、14B排出口、14C風扇、15蒸發(fā)器、15A吸氣口、15B吹出口、15C風扇、16單元列、18冷卻盤管、20流量調(diào)節(jié)閥、21熱空間、22冷卻塔(冷凝器)、23冷空間、24液體配管、24X、24Y分支管、25吹出溫度檢測構(gòu)件、26氣體配管、26X、26Y分支管、28熱交換盤管、30冷卻塔主體、34灑水機、36送風風扇、36A送風量調(diào)節(jié)構(gòu)件、42控制機構(gòu)、44制冷劑液體溫度傳感器、46控制器、50偏差信息檢測構(gòu)件、52風扇控制構(gòu)件、54閥開度檢測構(gòu)件、56制冷劑溫度檢測構(gòu)件、58吸氣溫度檢測構(gòu)件
權(quán)利要求
1.一種冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，該冷卻系統(tǒng)具有: 多個蒸發(fā)器，所述多個蒸發(fā)器利用風扇吸入從設(shè)置于機器室內(nèi)的多個電子設(shè)備排出的熱空氣，并通過與在冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑之間的熱交換對所述熱空氣進行冷卻后向所述機器室內(nèi)吹出冷空氣； 冷凝器，所述冷凝器設(shè)置在所述多個蒸發(fā)器的上方，對在其與所述蒸發(fā)器之間自然循環(huán)的制冷劑進行冷卻， 所述冷卻系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開度來進行從所述蒸發(fā)器吹出的吹出溫度的調(diào)節(jié)，所述流量調(diào)節(jié)閥對在所述冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑流量進行調(diào)節(jié)， 所述冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置的特征在于，具有: 偏差信息檢測構(gòu)件，所述偏差信息檢測構(gòu)件對所述多個蒸發(fā)器的每一個依次檢測該蒸發(fā)器的最大冷卻能力和運轉(zhuǎn)中的現(xiàn)狀冷卻能力之間的偏差信息； 風扇控制構(gòu)件，所述風扇控制構(gòu)件針對所述多個蒸發(fā)器中的、所述偏差信息超過了預先設(shè)定的異常設(shè)定值的蒸發(fā)器，使所述風扇的轉(zhuǎn)速降低或停止。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于， 所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇的轉(zhuǎn)速與基于所述偏差信息的所述蒸發(fā)器的冷卻能力降低率對應地降低，并且，在所述冷卻能力降低率超過了閾值時使所述風扇停止。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于， 所述偏差信息檢測構(gòu)件具有:檢測所述吹出溫度的吹出溫度檢測構(gòu)件和檢測所述流量調(diào)節(jié)閥的開度的閥開度檢測構(gòu)件， 在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于， 所述偏差信息檢測構(gòu)件還具有對向所述冷卻盤管供給的制冷劑的溫度進行檢測的制冷劑溫度檢測構(gòu)件， 在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近、并且所述制冷劑溫度為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度以下的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。
5.如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于， 所述偏差信息檢測構(gòu)件還具有對向所述冷卻盤管供給的制冷劑的壓力進行檢測的制冷劑壓力檢測構(gòu)件， 在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近、并且所述制冷劑壓力為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計壓力以上的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。
6.如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于， 所述偏差信息檢測構(gòu)件還具有對被吸入所述蒸發(fā)器的熱空氣的吸入溫度進行檢測的吸入溫度檢測構(gòu)件， 在所述吹出溫度為所述電子設(shè)備的規(guī)格溫度范圍的上限以上且所述流量調(diào)節(jié)閥的開度在全開附近、并且所述吸入溫度和所述吹出溫度之間的溫度差為用于發(fā)揮最大冷卻能力的設(shè)計溫度差以上的情況下，所述風扇控制構(gòu)件使所述風扇轉(zhuǎn)速降低或停止。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述電子設(shè)備被層積收納于前面形成有吸入口并且背面形成有排出口的架上，在多個架彼此之間配設(shè)有所述蒸發(fā)器， 所述蒸發(fā)器的所述吸氣口和所述架的排出口面對相同的空間側(cè)地形成熱空間，所述蒸發(fā)器的吹出口和所述架的吸 入口面對相同的空間側(cè)地形成冷空間。
全文摘要
一種冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置，該冷卻系統(tǒng)具有多個蒸發(fā)器，其利用風扇吸入從設(shè)置于機器室內(nèi)的多個電子設(shè)備排出的熱空氣，并通過與在冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑之間的熱交換對所述熱空氣進行冷卻后向所述機器室內(nèi)吹出冷空氣；冷凝器，其設(shè)置在所述多個蒸發(fā)器的上方，該冷凝器對在其與所述蒸發(fā)器之間自然循環(huán)的制冷劑進行冷卻，所述冷卻系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開度來進行從所述蒸發(fā)器吹出的吹出溫度的調(diào)節(jié)，所述流量調(diào)節(jié)閥對在所述冷卻盤管內(nèi)流動的制冷劑流量進行調(diào)節(jié)。所述冷卻系統(tǒng)的異常時運轉(zhuǎn)裝置具有偏差信息檢測構(gòu)件，其對所述多個蒸發(fā)器的每一個依次檢測該蒸發(fā)器的最大冷卻能力和運轉(zhuǎn)中的現(xiàn)狀冷卻能力之間的偏差信息；風扇控制構(gòu)件，其針對所述多個蒸發(fā)器中的、所述偏差信息超過了預先設(shè)定的異常設(shè)定值的蒸發(fā)器，使所述風扇的轉(zhuǎn)速降低或停止。
文檔編號F24F11/02GK103154624SQ20118004893
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者頭島康博, 伊藤潤一, 吉田伴博, 仙田昌克, 三上照夫, 澤本英雄, 出居昭男, 古谷野宏一 申請人:株式會社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù), 株式會社日立制作所