电子设备的冷却方法以及冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电子设备的冷却方法，所述电子设备的冷却方法在使制冷剂通过与来自电子设备的排热空气的热交换而汽化并冷却该排热空气的蒸发器和配置在比上述蒸发器高的部位且使上述被汽化的制冷剂液化的冷却塔或冷凝器之间，使上述制冷剂自然循环，同时，以由上述蒸发器热交换并冷却后的空气温度成为适合上述电子设备的动作环境的温度的方式，对向上述蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀控制，其特征在于，即使对向上述蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀控制，也使上述冷却塔或冷凝器中的制冷剂气体的冷凝温度或冷凝压力不变动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子设备的冷却方法以及冷却系统，尤其涉及用于通过使制冷剂在蒸 发器和冷却塔(或冷凝器)之间自然循环，将配设在服务器室的电脑、服务器等电子设备局 部冷却的电子设备的冷却方法以及冷却系统。
技术介绍
在服务器室，以集约的状态设置着多个电脑、服务器等电子设备。电子设备一般以 机架方式，即，以将按照功能单位分割并收纳电子设备的机架(框体)层装在机柜的方式设 置，多个机柜被排列配置在服务器室的地上。这些电子设备为了进行正常的动作，需要一定的温度环境，若成为高温状态，则存 在引起系统停止等故障的可能性。因此，利用空调机将服务器室管理在一定的温度环境。但 是，近年来，随着电子设备的处理速度、处理能力的急剧上升，来自电子设备的发热量不断 上升，空调机的运转成本也大幅增加。由于这样的背景，提出了用于有效地冷却电子设备的各种技术。例如，专利文献1 中提出了形成通过电子设备的闭环流，由热交换器冷却该闭环流，据此，来局部冷却电子设 备的方法。另外，虽然也进行了通过使用了组合空调机(〃 ,* 一 ^空調機)的地上吹出空 气调节来冷却服务器室的方法，但是，因为是为了抑制来自电子设备的排热造成的局部温 度上升，而对服务器室内整体进行空气调节，所以，存在冷却效率差的问题。因此，空调动力 中热输送所需的送风动力所占的比例大。因此，就节能对策而言重要的是怎样降低热输送 动力的手法。因此，提出如专利文件2以及3所示那样的使用制冷剂的自然循环方式的冷却系 统。专利文献2中，提出了以各蒸发器能够对应个别的热负荷的方式在每个蒸发器设置流 量调整阀，对向蒸发器供给的制冷剂液体的供给量进行阀控制，通过个别调整蒸发器的能 力，来谋求节能的方案。这样，通过对向蒸发器供给的制冷剂液体的供给量进行阀控制，能 够用蒸发器恰当地冷却来自服务器的高温的排热空气，并向服务器室放出。据此，服务器室 被控制在设定温度条件。另外，在专利文献3的冷却系统中，通过将蒸发器和比该蒸发器位置高的冷凝器 用气体配管以及液体配管连接来构成。于是，由蒸发器汽化的制冷剂气体经气体配管被送 到冷凝器，由冷凝器液化的制冷剂液体经液体配管被送到蒸发器，据此，制冷剂自然循环， 能够通过蒸发器得到冷却作用。通过将这样的制冷剂自然循环型的冷却系统应用到服务器 的局部冷却，能够期待削减前面阐述的运转成本。这种情况下，作为冷凝器，在建筑物的屋 顶上设置冷却塔，由该冷却塔利用外气冷却制冷剂，据此，能够大幅削减运转成本。另外，有作为冷凝器使用了冷却塔型的冷凝器的专利文献4，其中记载了使用氨制 冷剂，形成压缩机、作为冷凝器的蒸发式冷凝器、膨胀阀、蒸发器等的冷冻循环系统的氨冷 却单元。而且，蒸发式冷凝器利用外气和洒水，冷凝制冷剂气体，使之成为制冷剂液体。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特表2006-507676号公报专利文献2 日本特开平1-121641号公报专利文献3 日本特开2007-127315号公报专利文献4 日本专利3990161号公报但是，在制冷剂自然循环方式的冷却系统中，存在下述应解决的课题。(1)在制冷剂自然循环型的冷却系统中，在对向蒸发器流动的制冷剂流量进行阀 控制的情况下，阀控制是通过使制冷剂流动的配管的配管阻力变化来调整制冷剂流量的机 理。因此，在配管阻力较大地左右冷却系统的运转状态的制冷剂自然循环方式中，存在由于 阀控制导致蒸发温度变动的问题。例如，存在由于阀控制，蒸发器内部的蒸发压力降低，导 致蒸发温度的降低达到必要以上，产生蒸发器出口温度大幅降低的情况。存在因该蒸发器 出口温度大幅降低，在蒸发器表面产生结露的可能性。若在蒸发器表面产生结露，则结露水 对电子设备造成不良影响，不仅可靠性降低，还存在产生用于防止结露的能量损失的问题。再有，在使制冷剂在蒸发器和冷却塔(或冷凝器)之间自然循环的情况下，恰当地 维持低压力侧的制冷剂冷凝侧(冷却塔或冷凝器侧)和高压力侧的制冷剂蒸发侧(蒸发器 侧)的压力差，在使自然循环稳定的方面是重要的，冷凝压力以及蒸发压力与冷凝温度以 及蒸发温度联动。因此，因为若蒸发温度变动，则蒸发压力也变动，所以，产生了制冷剂的自 然循环变得不稳定的问题。(2)另外，专利文献4的蒸发式冷凝器中，若外气温度降低，则由热交换盘管使制 冷剂气体冷凝的冷凝压力降低。因此，因为制冷剂液体滞留在蒸发式冷凝器内部的热交换 盘管，向蒸发器供给的制冷剂量降低，所以，存在蒸发器的冷却能力降低的问题。尤其是，在 使制冷剂在蒸发器和冷凝器之间自然循环的情况下，由于制冷剂液体滞留在蒸发式冷凝器 的热交换盘管内，液体配管内的成为自然循环的驱动力的液柱降低，因此，不向蒸发器供给 制冷剂液体，蒸发器的冷却能力降低。因此，在外气温度降低的冬天，有控制蒸发式冷凝器的热量的必要，考虑了减少由 送风机进行的外气的获取风量的方法。但是，在外气温度降低了的情况下，即使减少风量， 也是与热交换盘管接触的外气温度低的状态，因此，产生冷凝压力的降低。另外，虽然也考 虑了减少从洒水机向热交换盘管洒水的洒水量的情况，但是，在外气温度低的情况下，对热 量控制基本没有效果。本专利技术是借鉴这样的情况而做出的专利技术，其目的在于，提供一种即使对制冷剂自 然循环方式的冷却系统中的蒸发器的制冷剂流量进行阀控制，也能够将制冷剂的自然循环 维持为稳定，且能够防止蒸发器表面产生结露的电子设备的冷却方法以及冷却系统。本专利技术是借鉴这样的情况而做出的专利技术，其目的在于，提供一种在将冷却塔作为 冷凝器，使制冷剂在冷凝器和蒸发器之间循环，尤其是自然循环的情况下，在外气温度低的 冬天，因为能够通过冷却塔的简单的构造改进，使冷凝压力不会降低必要以上，所以，能够 防止蒸发器的冷却能力的降低的冷却系统。
技术实现思路
为了实现上述目的，第一专利技术提供一种电子设备的冷却方法，所述电子设备的冷 却方法在使制冷剂通过与来自电子设备的排热空气的热交换而汽化并冷却该排热空气的 蒸发器和配置在比上述蒸发器高的部位且使上述被汽化的制冷剂液化的冷却塔或冷凝器 之间，使上述制冷剂自然循环，同时，以由上述蒸发器热交换并冷却后的空气温度成为适合 上述电子设备的动作环境的温度的方式，对向上述蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀 控制，其特征在于，即使对向上述蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀控制，也使上述冷 却塔或冷凝器中的制冷剂气体的冷凝温度或冷凝压力不变动。根据第一专利技术，即使对向蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀控制，也使作为 冷却系统的低压力侧的冷却塔或冷凝器中的制冷剂气体的冷凝温度或冷凝压力不变动。像 这样，通过进行蒸发器侧的阀控制的同时，以冷却塔侧或冷凝器侧的冷凝温度或冷凝压力 不变动的方式进行控制，抑制了蒸发器侧的蒸发压力的变动。据此，能够将制冷剂的自然循 环维持为稳定，并且能够防止蒸发器表面产生结露。制冷剂自然循环方式中的蒸发器内部的蒸发压力由冷凝器的冷凝压力和蒸发器 与冷凝器的高低差决定。即，蒸发器内部压力=冷凝压力+水头压差。据此，蒸发器内部压 力在水头压差为一定时，因冷凝压力的变动而变动。因此，通过即使对向蒸发器供给的制冷 剂液体的流量进行阀控制，也使作为冷却系统的低压力侧的冷却塔或冷凝器中的制冷剂气 体的冷凝压力不变动，能够将制冷剂的自然循环维持为稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子设备的冷却方法，所述电子设备的冷却方法在使制冷剂通过与来自电子设备的排热空气的热交换而汽化并冷却该排热空气的蒸发器和配置在比上述蒸发器高的部位且使上述被汽化的制冷剂液化的冷却塔或冷凝器之间，使上述制冷剂自然循环，同时，以由上述蒸发器热交换并冷却后的空气温度成为适合上述电子设备的动作环境的温度的方式，对向上述蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀控制，　　其特征在于，即使对向上述蒸发器供给的制冷剂液体的流量进行阀控制，也使上述冷却塔或冷凝器中的制冷剂气体的冷凝温度或冷凝压力不变动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：头岛康博，伊藤润一，稻富泰彦，杉浦匠，下川良二，仙田昌克，大岛升，
申请(专利权)人：株式会社日立工业设备技术，
类型：发明
国别省市：JP[]