專(zhuān)利名稱(chēng)：冷卻系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使制冷劑循環(huán)，將冷卻對(duì)象冷卻的冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
以往，以提高由潛熱輸送產(chǎn)生的熱運(yùn)送效率、不使冷水循環(huán)而將冷卻對(duì)象冷卻為 目的，采用由I次側(cè)裝備的冷凝器將冷水和制冷劑熱交換，將制冷劑冷凝，將冷凝了的制冷 劑向裝備在2次側(cè)的蒸發(fā)器供給，與冷卻對(duì)象(空氣等)熱交換，將冷卻對(duì)象冷卻的冷卻系 統(tǒng)。在這樣的冷卻系統(tǒng)中，為了利用由蒸發(fā)器氣化(蒸發(fā))的制冷劑的氣化熱，將冷卻對(duì)象 (空氣)冷卻，要求將向蒸發(fā)器流入的制冷劑的流量調(diào)節(jié)到規(guī)定量以及將蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓 力維持在規(guī)定值以下。
作為這樣的冷卻系統(tǒng)的技術(shù)，例如，公開(kāi)了專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I 公開(kāi)的技術(shù)中，在蒸發(fā)器的附近具備對(duì)制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的流量調(diào)節(jié)用閥門(mén)，通過(guò)與 負(fù)荷的變動(dòng)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制冷劑的流量，能夠合適地維持向蒸發(fā)器流入的制冷劑的流量。
在先技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特表2007-514121號(hào)公報(bào)
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)的技術(shù)中，存在若在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑的循環(huán)量減 少，則系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑壓力降低，蒸發(fā)器中的制冷劑的蒸發(fā)溫度降低，冷卻對(duì)象(空氣)被過(guò) 量地冷卻的情況。
因此，本發(fā)明以提供一種即使是部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠?qū)⒗鋮s對(duì)象合適地冷卻的 冷卻系統(tǒng)及其控制方法為課題。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明是一種冷卻系統(tǒng)及其控制方法，所述冷卻系統(tǒng)具備通 過(guò)與冷卻對(duì)象的熱交換，將制冷劑氣化，并將該冷卻對(duì)象冷卻的一個(gè)以上的蒸發(fā)器、對(duì)于每 個(gè)上述蒸發(fā)器，對(duì)向上述蒸發(fā)器供給的上述制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝 置、對(duì)于每個(gè)上述蒸發(fā)器，對(duì)因與上述制冷劑的熱交換而被冷卻的上述冷卻對(duì)象的溫度進(jìn) 行測(cè)量的冷卻后溫度測(cè)量裝置、將由上述蒸發(fā)器氣化的上述制冷劑通過(guò)與冷水的熱交換來(lái) 冷卻并冷凝的冷凝器、對(duì)由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑的溫度進(jìn)行測(cè)量的制冷劑溫度測(cè) 量裝置、對(duì)向上述冷凝器供給的上述冷水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的冷水流量調(diào)節(jié)裝置，該冷卻系 統(tǒng)對(duì)由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑加壓，向全部的上述蒸發(fā)器供給。而且，其特征在于， 上述冷水流量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)向上述冷凝器供給的上述冷水的流量，以便使冷凝了的上述制 冷劑的溫度達(dá)到規(guī)定的制冷劑液目標(biāo)溫度，上述制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置對(duì)于每個(gè)該蒸發(fā)器 對(duì)向上述蒸發(fā)器的每一個(gè)供給的上述制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使被冷卻了的上述冷卻 對(duì)象的上述蒸發(fā)器的每一個(gè)的溫度都達(dá)到規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使是部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠?qū)⒗鋮s對(duì)象合適地冷卻 的冷卻系統(tǒng)及其控制方法。而且，能夠提供一種能夠抑制在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的過(guò)量的冷卻 運(yùn)轉(zhuǎn)，與負(fù)荷相應(yīng)的節(jié)能性高的冷卻系統(tǒng)及其控制方法。


圖1是表示有關(guān)本實(shí)施方式的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是表示在數(shù)據(jù)中心裝備露點(diǎn)溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3 Ca)是表示裝備差壓計(jì)的結(jié)構(gòu)的圖，(b)是表示具備由出側(cè)壓力計(jì)和冷凝器 制冷劑液溫度傳感器構(gòu)成的壓力差測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施方式
下面，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，參照恰當(dāng)?shù)膱D，詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
有關(guān)本實(shí)施方式的冷卻系統(tǒng)I如圖1所示，是由制冷劑CL循環(huán)、將冷卻對(duì)象冷卻 到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度(冷卻目標(biāo)溫度)的結(jié)構(gòu)，包括制冷劑CL被冷卻并冷凝的I次側(cè)Ia 和制冷劑CL奪取冷卻對(duì)象的熱而氣化(蒸發(fā))的2次側(cè)Ib而構(gòu)成。
下面，根據(jù)需要，將氣化了的氣體狀的制冷劑CL作為制冷劑氣體CL(G)，將液化了 的液體狀的制冷劑CL作為制冷劑液CL (L)。
2次側(cè)Ib是由制冷劑液CL (L)氣化時(shí)的氣化熱將冷卻對(duì)象冷卻的系統(tǒng)，在本實(shí)施 方式中，將被配置在數(shù)據(jù)中心80的多個(gè)服務(wù)器(未圖示出)排氣的高溫排氣AH作為冷卻對(duì)象。
在數(shù)據(jù)中心80，為了冷卻多個(gè)服務(wù)器排氣的高溫排氣AH，而裝備多個(gè)冷卻裝置 (圖1中圖示了 2個(gè)冷卻裝置20a、20b)。
下面，以裝備2個(gè)冷卻裝置20a、20b的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明，但是，在裝備3個(gè)以上 冷卻裝置的情況下，做成所有的冷卻裝置具有同等的機(jī)構(gòu)以及功能的結(jié)構(gòu)。
另外，在數(shù)據(jù)中心80裝備冷卻系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)僅僅是一例，有關(guān)本實(shí)施方式的冷卻 系統(tǒng)I能夠適當(dāng)裝入將空氣等冷卻對(duì)象冷卻的場(chǎng)所。
在裝備在I次側(cè)Ia的冷凝器10冷凝的制冷劑液CL (L)由制冷劑泵17送出，在 制冷劑液管Cpl流通，向冷卻裝置20a具備的蒸發(fā)器21a以及冷卻裝置20b具備的蒸發(fā)器 21b供給。在蒸發(fā)器21a、21b配管供被供給的制冷劑液CL (L)流通的細(xì)管，被構(gòu)成為在數(shù) 據(jù)中心80的高溫排氣AH在該細(xì)管的周?chē)鲃?dòng)時(shí)與制冷劑液CL (L)進(jìn)行熱交換。在蒸發(fā) 器21a、21b，高溫排氣AH被制冷劑液CL (L)氣化為制冷劑氣體CL (G)時(shí)的氣化熱冷卻，成 為低溫空氣AL。
另外，也可以在冷卻裝置20a、20b裝備用于使高溫排氣AH有效地向蒸發(fā)器21a、 21b流通的送風(fēng)機(jī)22a、22b。
另外，在冷卻裝置20a、20b裝備對(duì)高溫排氣AH在蒸發(fā)器21a、21b被冷卻了的低溫 空氣AL的溫度進(jìn)行測(cè)量的蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b (冷卻后溫度測(cè)量裝置)、 對(duì)向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的制冷劑流量控制閥門(mén)26a、 26b、對(duì)制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b進(jìn)行控制的制冷劑流量控制裝置23a、23b。而且，在本 實(shí)施方式中，由制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b和制冷劑流量控制裝置23a、23b構(gòu)成制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置。
像上述那樣構(gòu)成冷卻系統(tǒng)I的2次側(cè)lb。
I次側(cè)Ia被構(gòu)成為在冷熱源12冷卻的冷水和在2次側(cè)Ib氣化的制冷劑氣體CL (G)在冷凝器10進(jìn)行熱交換，制冷劑氣體CL (G)冷凝。
在冷熱源12被冷卻的冷水經(jīng)由冷水泵13在被配管為通過(guò)冷凝器10的冷水管Wp 流通，與從2次側(cè)Ib在制冷劑氣體管Cpg流通并被送入的相對(duì)高溫的制冷劑氣體CL (G) 在冷凝器10進(jìn)行熱交換，溫度上升，然后，返回冷熱源12，被冷卻。
另外，在冷水管Wp裝備與冷凝器10內(nèi)的配管并聯(lián)地被配管的旁通管Wpa，被構(gòu)成 為由三通閥14調(diào)節(jié)在冷凝器10內(nèi)流通的冷水和在旁通管Wpa流通的冷水的流量比。
三通閥14是能夠調(diào)節(jié)在旁通管Wpa流通的冷水的流通量和在冷凝器10內(nèi)的配管 流通的冷水的流通量的流量比的流量調(diào)節(jié)閥，優(yōu)選由制冷劑溫度控制裝置15控制的結(jié)構(gòu)。
三通閥14能夠通過(guò)調(diào)節(jié)在旁通管Wpa流通的冷水的流通量和在冷凝器10內(nèi)的配 管流通的冷水的流通量的流量比來(lái)調(diào)節(jié)向冷凝器10供給的冷水的流量。而且，在本實(shí)施方 式中，由三通閥14和制冷劑溫度控制裝置15構(gòu)成冷水流量調(diào)節(jié)裝置。
另外，冷熱源12也可以不是限定的冷熱源，只要是能夠?qū)⒗渌鋮s的冷凍機(jī)等即 可。
在2次側(cè)Ib氣化了的制冷劑氣體CL (G)在制冷劑氣體管Cpg流通被送入I次側(cè) la，在冷凝器10與冷水熱交換而被冷卻并冷凝，成為液體狀的制冷劑液CL (L)0在冷凝器 10冷凝了的制冷劑液CL (L)被儲(chǔ)存在制冷劑液罐16，然后，在制冷劑泵17被加壓，在制冷 劑液管Cpl流通，被送入2次側(cè)lb。優(yōu)選制冷劑泵17是能夠輕易變更旋轉(zhuǎn)頻率(旋轉(zhuǎn)速度) 的結(jié)構(gòu)，例如，優(yōu)選被變頻控制的結(jié)構(gòu)。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠輕易地調(diào)節(jié)在制冷劑液管Cpl流 通的制冷劑液CL (L)的流量。
另外，在冷凝器10冷凝了的制冷劑液CL (L)的溫度由裝備在冷凝器10和制冷劑 液罐16之間的制冷劑溫度測(cè)量裝置(冷凝器制冷劑液溫度傳感器11)測(cè)量，其測(cè)量值被輸 入制冷劑溫度控制裝置15。
制冷劑溫度控制裝置15調(diào)節(jié)向冷凝器10供給的冷水的流量，以便使冷凝器制冷 劑液溫度傳感器11的測(cè)量值(制冷劑液CL (L)的溫度)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度(制冷劑 液目標(biāo)溫度)。
具體地說(shuō)，制冷劑溫度控制裝置15在冷凝器制冷劑液溫度傳感器11的測(cè)量值比 制冷劑液目標(biāo)溫度低的情況下，控制三通閥14，調(diào)節(jié)向冷凝器10供給的冷水的流量，以便 使向冷凝器10供給的冷水的流量減少，在冷凝器制冷劑液溫度傳感器11的測(cè)量值比制冷 劑液目標(biāo)溫度高的情況下，控制三通閥14，調(diào)節(jié)向冷凝器10供給的冷水的流量，以便使向 冷凝器10供給的冷水的流量增加。
包括這樣構(gòu)成的I次側(cè)Ia和2次側(cè)Ib而構(gòu)成的本實(shí)施方式的冷卻系統(tǒng)I被構(gòu)成 為能夠通過(guò)額定運(yùn)轉(zhuǎn)從規(guī)定溫度(高溫側(cè)溫度)的高溫排氣AH得到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度(冷 卻目標(biāo)溫度)的低溫空氣AL。例如，被構(gòu)成為在冷水泵13、制冷劑泵17進(jìn)行額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將 高溫側(cè)溫度40°C的高溫排氣AH降低到冷卻目標(biāo)溫度25°C，得到低溫空氣AL。
另外，在這種情況下，優(yōu)選制冷劑液CL (L)的蒸發(fā)溫度是比低溫空氣AL的冷卻目 標(biāo)溫度25 °C低的溫度(例如，23 °C )。
另外，優(yōu)選在冷凝器10被冷凝的制冷劑液CL (L)被維持在被適當(dāng)設(shè)定為產(chǎn)生達(dá) 到上述蒸發(fā)溫度的壓力的制冷劑液目標(biāo)溫度。
數(shù)據(jù)中心80的高溫排氣AH如上所述，是服務(wù)器(未圖示出)的排氣，高溫排氣AH的 溫度根據(jù)周?chē)鷾囟?、服?wù)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化。而且，在為將40°C的高溫排氣AH降低到25°C 而進(jìn)行額定運(yùn)轉(zhuǎn)的冷卻系統(tǒng)I中，存在若高溫排氣AH的溫度變化，則低溫空氣AL的溫度不 會(huì)達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度(例如，25°C )的情況。
例如，若高溫排氣AH的溫度比規(guī)定的高溫側(cè)溫度低，則在蒸發(fā)器21a、21b中的制 冷劑液CL (L)的蒸發(fā)溫度不變化的情況下，高溫排氣AH被過(guò)量地冷卻，低溫空氣AL的溫 度比冷卻目標(biāo)溫度低。
此處，2次側(cè)Ib的制冷劑流量控制裝置23a、23b控制制冷劑流量控制閥門(mén)26a、 26b，對(duì)向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流入量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使蒸發(fā)器出口空 氣溫度傳感器25a、25b測(cè)量的低溫空氣AL的溫度達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度。
在蒸發(fā)器21a、21b中，由制冷劑液CL(L)氣化時(shí)的氣化熱冷卻高溫排氣AH，得到低 溫空氣AL。因此，優(yōu)選例如在低溫空氣AL的溫度比冷卻目標(biāo)溫度高的情況下，蒸發(fā)器21a、 21b中的制冷劑液CL (L)的氣化熱增加(也就是，蒸發(fā)量增加)。
在蒸發(fā)器21a、21b中，制冷劑液CL (L)的壓力越低，蒸發(fā)溫度越降低，蒸發(fā)量也增 加。雖然蒸發(fā)器21a、21b中的制冷劑液CL (L)的壓力是向2次側(cè)Ib送入制冷劑液CL (L) 時(shí)的壓力(例如，制冷劑泵17的排出壓力)，但是，通過(guò)由制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b減少 向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流入量，能夠降低蒸發(fā)器21a、21b中的制冷劑 液CL (L)的壓力。
因此，制冷劑流量控制裝置23a、23b在蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b的測(cè) 量值比冷卻目標(biāo)溫度(例如，25°C)高的情況下，控制制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b，減少向 蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流入量，降低蒸發(fā)器21a、21b中的制冷劑液CL (L)的壓力。另一方面，在蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b的測(cè)量值比冷卻目標(biāo)溫度低 的情況下，制冷劑流量控制裝置23a、23b控制制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b，增加向蒸發(fā)器 21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流入量，提高蒸發(fā)器21a、21b中的制冷劑液CL (L)的壓 力。
例如，只要做成將蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b的測(cè)量值和冷卻目標(biāo)溫度 的溫度差分別向制冷劑流量控制裝置23a、23b反饋，制冷劑流量控制裝置23a、23b調(diào)節(jié)各 自的制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b的開(kāi)度，以便使反饋的溫度差達(dá)到“O”的結(jié)構(gòu)即可。例 如，在蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b的測(cè)量值比冷卻目標(biāo)溫度高的情況下，制冷劑 流量控制裝置23a、23b控制制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b，使向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷 劑液CL (L)的流量減少(使制冷劑液CL (L)的壓力減壓)。另一方面，在蒸發(fā)器出口空氣 溫度傳感器25a、25b的測(cè)量值比冷卻目標(biāo)溫度低的情況下，制冷劑流量控制裝置23a、23b 控制制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b，使向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流量增 大(使制冷劑液CL (L)的壓力增壓)。
或者，也可以是預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量等求出與蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b 的測(cè)量值和冷卻目標(biāo)溫度的溫度差對(duì)應(yīng)的合適的制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b的開(kāi)度調(diào) 節(jié)量，將其結(jié)果作為圖像形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在未圖示出的存儲(chǔ)部的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)的情況下，制冷劑流量控制裝置23a、23b能夠根據(jù)蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b的測(cè)量值和冷 卻目標(biāo)溫度的溫度差，參照該圖像形式的數(shù)據(jù)，設(shè)定制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b的開(kāi)度 調(diào)節(jié)量。而且，只要制冷劑流量控制裝置23a、23b做成根據(jù)設(shè)定的開(kāi)度調(diào)節(jié)量控制制冷劑 流量控制閥門(mén)26a、26b的結(jié)構(gòu)即可。
如上所述，本實(shí)施方式的冷卻系統(tǒng)I調(diào)節(jié)向冷凝器10供給的冷水的流量，以便使 在I次側(cè)Ia冷凝的制冷劑液CL (L)的溫度達(dá)到規(guī)定的制冷劑液目標(biāo)溫度。再有，調(diào)節(jié)2 次側(cè)Ib的蒸發(fā)器21a、21b中的制冷劑液CL (L)的壓力，以便使低溫空氣AL的溫度在每個(gè) 蒸發(fā)器21a、21b達(dá)到規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度。具體地說(shuō)，制冷劑流量控制裝置23a、23b控制 制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b，調(diào)節(jié)向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流量，以便 使低溫空氣AL的溫度在每個(gè)蒸發(fā)器21a、21b達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使高溫排氣AH的溫度從規(guī)定的高溫側(cè)溫度下降，2次側(cè)Ib的冷卻 負(fù)荷下降，冷卻系統(tǒng)I成為部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，也能夠在使制冷劑泵17在額定運(yùn)轉(zhuǎn)的狀 態(tài)下，將由蒸發(fā)器21a、21b冷卻的低溫空氣AL的溫度維持在規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度。另外， 能夠防止向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流入量減少，制冷劑液CL (L)的壓 力減壓的情況，能夠防止高溫排氣AH被過(guò)量地冷卻的情況。
另夕卜，由于僅通過(guò)僅以蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器25a、25b測(cè)量的低溫空氣AL的 溫度變化為基礎(chǔ)的制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b的開(kāi)度調(diào)節(jié)，就能夠?qū)⒌蜏乜諝釧L的溫度 維持在規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度，所以，能夠使控制邏輯單純化，能夠使冷卻系統(tǒng)I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔化。
另外，圖1所示的冷卻系統(tǒng)I做成將由冷凝器10冷凝了的制冷劑液CL (L)由制 冷劑泵17加壓，向2次側(cè)Ib送入的結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式也能夠用于被構(gòu)成為利用I次 側(cè)Ia和2次側(cè)Ib的高低差以及液體狀的制冷劑液CL (L)和氣體狀的制冷劑氣體CL (G) 的密度的差，使制冷劑LC自然地循環(huán)的制冷劑自然循環(huán)式(自由冷卻)的冷卻系統(tǒng)。
在為制冷劑自然循環(huán)式的情況下，有必要將I次側(cè)Ia與2次側(cè)Ib相比配置在上 方，以便使密度小的制冷劑氣體CL (G)在制冷劑氣體管Cpg內(nèi)上升，被送入I次側(cè)la，且 密度大的制冷劑液CL(L)在制冷劑液管Cpl下降(自然落下)，被送入2次側(cè)lb。若這樣構(gòu) 成，則由冷凝器10被冷凝了的制冷劑液CL(L)因I次側(cè)Ia和2次側(cè)Ib的高低差而在制冷 劑液管Cpl內(nèi)自然落下，被加壓并被送入2次側(cè)lb。優(yōu)選被構(gòu)成為此后由制冷劑流量控制 閥門(mén)26a、26b，調(diào)節(jié)向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流量，也就是蒸發(fā)器21a、 21b中的制冷劑液CL (L)的壓力。通過(guò)做成這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒈緦?shí)施方式應(yīng)用于制冷劑 自然循環(huán)式的冷卻系統(tǒng)。
另外，也可以如圖2所示，做成數(shù)據(jù)中心80具備露點(diǎn)溫度測(cè)量裝置(露點(diǎn)溫度計(jì) 90)，測(cè)量數(shù)據(jù)中心80內(nèi)的露點(diǎn)溫度，也就是配置蒸發(fā)器21a、21b的周?chē)h(huán)境的露點(diǎn)溫度， 將其測(cè)量值向制冷劑溫度控制裝置15輸入的結(jié)構(gòu)。再有，制冷劑溫度控制裝置15若在制 冷劑液目標(biāo)溫度比數(shù)據(jù)中心80內(nèi)的露點(diǎn)溫度低的情況下，調(diào)節(jié)三通閥14，以便使冷凝器制 冷劑液溫度傳感器11測(cè)量的制冷劑液CL (L)的溫度比數(shù)據(jù)中心80的露點(diǎn)溫度高，則能夠 使被送入2次側(cè)Ib的制冷劑液CL (L)的溫度比數(shù)據(jù)中心80內(nèi)的空氣的露點(diǎn)溫度高。因 此，能夠防止在冷卻裝置20a、20b的結(jié)露，防止由于因結(jié)露而產(chǎn)生的水滴，使得被收納在數(shù) 據(jù)中心80的服務(wù)器(未圖示出)產(chǎn)生故障。
具體地說(shuō)，在由冷凝器10冷凝的制冷劑液CL(L)被維持在制冷劑液目標(biāo)溫度的情況下，在數(shù)據(jù)中心80的露點(diǎn)溫度比制冷劑液目標(biāo)溫度低時(shí)，制冷劑溫度控制裝置15控制三通閥14，降低向冷凝器10供給的冷水的流量比，使由冷凝器10冷凝的制冷劑液CL (L)的溫度上升。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使向蒸發(fā)器21a、21b (參見(jiàn)圖1)供給的制冷劑液CL (L) 的溫度比數(shù)據(jù)中心80的露點(diǎn)溫度高，能夠防止在蒸發(fā)器21a、21b的結(jié)露。
另外，也可以是與制冷劑泵17的吸入側(cè)和排出側(cè)中的制冷劑液CL (L)的壓力差相應(yīng)地調(diào)節(jié)制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率(旋轉(zhuǎn)速度)的結(jié)構(gòu)。
例如，如圖3的(a)所示，做成裝備檢測(cè)制冷劑泵17的吸入側(cè)17i的壓力和排出側(cè)17ο的壓力的壓力差Λ Pp的壓力差測(cè)量裝置(差壓計(jì)17a)，進(jìn)而，裝備調(diào)節(jié)制冷劑泵17 的旋轉(zhuǎn)速度的制冷劑泵控制裝置17b的結(jié)構(gòu)。
而且，制冷劑泵控制裝置17b調(diào)節(jié)制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使差壓計(jì)17a的測(cè)量值(壓力差Λ Pp)達(dá)到規(guī)定的差壓設(shè)定值(例如，O.1MPa)。
例如，如圖3的(a)所示，在冷卻系統(tǒng)I裝備臨時(shí)儲(chǔ)存由冷熱源12被冷卻的冷水的緩沖罐12a的結(jié)構(gòu)的情況下，即使在冷熱源12故障等不能冷卻冷水的狀態(tài)下，也能夠?qū)⒃?次側(cè)Ib氣化了的制冷劑氣體CL (G)用儲(chǔ)存在緩沖罐12a的冷水冷卻。但是，在沒(méi)有由冷熱源12冷卻的冷水溫度上升，伴隨著冷水的溫度上升，在I次側(cè)Ia冷凝的制冷劑液CL (L)的溫度也上升。也就是說(shuō)，存在若冷水的溫度升高，則不能在三通閥14的流量的調(diào)節(jié)范圍，將制冷劑液CL (L)的溫度維持在制冷劑液目標(biāo)溫度，制冷劑液CL (L)的溫度比制冷劑液目標(biāo)溫度高的情況。這樣，若制冷劑液CL (L)的溫度升高，則與之相伴，制冷劑液管Cpl 內(nèi)的壓力升聞。
在這種情況下，若制冷 劑泵17的排出側(cè)17ο的壓力為一定，則制冷劑泵17的推出力減弱制冷劑液管Cpl內(nèi)的壓力升高的量，例如，在2次側(cè)Ib與I次側(cè)Ia相比被配置在上方的情況下，成為不能將在I次側(cè)Ia冷凝了的制冷劑液CL(L)穩(wěn)定送入2次側(cè)Ib的狀態(tài)。 進(jìn)而，成為不能在2次側(cè)Ib將高溫排氣AH (參見(jiàn)圖1)合適地冷卻的狀態(tài)。
與此相對(duì)，若制冷劑泵17的吸入側(cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp為一定，則即使制冷劑液管Cpl內(nèi)的壓力變動(dòng)，制冷劑泵17的推出力也不變化，能夠穩(wěn)定地向2次側(cè)Ib 送入制冷劑液CL (L)0因此，能夠在2次側(cè)Ib將高溫排氣AH合適地冷卻。
這樣，通過(guò)控制制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使制冷劑泵17的吸入側(cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp成為規(guī)定的差壓設(shè)定值，使得即使在制冷劑液CL (L)的溫度伴隨著冷水的溫度上升而升高的情況下，也能夠在2次側(cè)Ib將高溫排氣AH (參見(jiàn)圖1)合適地冷卻。
另外，優(yōu)選作為制冷劑泵17的吸入側(cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp來(lái)維持的差壓設(shè)定值通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量等，預(yù)先設(shè)定能夠在蒸發(fā)器21a、21b (參見(jiàn)圖1)中合適地冷卻高溫排氣AH的值。
另外，在像這樣，在控制制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使制冷劑泵17的吸入側(cè)17i 和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp達(dá)到規(guī)定的差壓設(shè)定值的情況下，若是作為備份電源裝備了在商用電源失效時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心80 (參見(jiàn)圖1)的服務(wù)器(未圖示出)的UPS (不間斷電源裝置)的結(jié)構(gòu)，則即使在成為冷卻系統(tǒng)I的電源的商用電源失效的情況下，也能夠在2次側(cè)Ib 將高溫排氣ΑΗ(參見(jiàn)圖1)合適地冷卻。例如，若是能將UPS作為電源，驅(qū)動(dòng)冷水泵13、制冷劑泵17、制冷劑溫度控制裝置15、三通閥14、制冷劑流量控制閥門(mén)26a、26b (參見(jiàn)圖1)以及制冷劑流量控制裝置23a、23b (參見(jiàn)圖1)的結(jié)構(gòu)，則通過(guò)用儲(chǔ)存在緩沖罐12a的冷水冷凝制冷劑氣體CL (G)，能夠不驅(qū)動(dòng)電力消耗量大的冷熱源12來(lái)冷卻高溫排氣AH。
這種情況下，雖然也是由于冷熱源12沒(méi)有驅(qū)動(dòng)，使得制冷劑液CL (L)的溫度上升，但是，能夠由制冷劑泵17穩(wěn)定地向2次側(cè)Ib送入制冷劑液CL (L)0因此，能夠在2次側(cè)Ib將高溫排氣AH合適地冷卻。
另外，如圖3的(b)所示，通過(guò)從制冷劑泵17的吸入側(cè)17i到冷凝器10側(cè)具備冷凝器制冷劑液溫度傳感器11，能夠在吸入側(cè)17i測(cè)量在冷凝器10被冷凝了的制冷劑液CL (L)的溫度。因此，做成將冷凝器制冷劑液溫度傳感器11的測(cè)量值向制冷劑泵控制裝置17b 輸入的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，做成具備測(cè)量制冷劑泵17的排出側(cè)17ο的壓力的壓力計(jì)(出側(cè)壓力計(jì) 17c)，將其測(cè)量值向制冷劑泵控制裝置17b輸入的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠由冷凝器制冷劑液溫度傳感器11和出側(cè)壓力計(jì)17c構(gòu)成壓力差測(cè)量裝置。
制冷劑泵控制裝置17b根據(jù)從冷凝 器制冷劑液溫度傳感器11輸入的測(cè)量值演算制冷劑液CL (L)的溫度，進(jìn)而演算(推定)與該溫度相當(dāng)?shù)膲毫?。制冷劑液CL (L)的溫度和壓力之間例如存在由莫里爾線圖所示的相關(guān)關(guān)系，制冷劑泵控制裝置17b能夠根據(jù)制冷劑液CL (L)的溫度輕易地演算(推定)吸入側(cè)17i的制冷劑液CL (L)的壓力。
而且，制冷劑泵控制裝置17b將根據(jù)制冷劑液CL (L)的溫度演算(推定)的壓力作為吸入側(cè)17i的壓力，進(jìn)而，將在演算(推定)的吸入側(cè)17i的壓力加上了規(guī)定的差壓設(shè)定值的壓力作為排出側(cè)17ο的壓力。
制冷劑泵控制裝置17b通過(guò)調(diào)節(jié)制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使演算的排出側(cè) 17ο的壓力(在吸入側(cè)17i的壓力加上了差壓設(shè)定值的壓力)和出側(cè)壓力計(jì)17c的測(cè)量值的偏差為“0”，能夠?qū)⒅评鋭┍?7的吸入側(cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp維持在規(guī)定的差壓設(shè)定值。
另外，若將冷卻系統(tǒng)I做成這樣的結(jié)構(gòu)，則在冷凝器制冷劑液溫度傳感器11的測(cè)量值為一定的情況下，即、在制冷劑液CL (L)的溫度為一定的情況下，制冷劑泵控制裝置 17b若調(diào)節(jié)制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使出側(cè)壓力計(jì)17c的測(cè)量值為一定，則能夠?qū)⑽雮?cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp維持在規(guī)定的差壓設(shè)定值。
另外，也可以是裝備由測(cè)量制冷劑泵17 (參見(jiàn)圖3的(b))的排出側(cè)17ο的壓力的出側(cè)壓力計(jì)17c (參見(jiàn)圖3的(b))和測(cè)量吸入側(cè)17i的壓力的壓力計(jì)(入側(cè)壓力計(jì)(未圖示出))構(gòu)成的壓力差測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)。在像這樣構(gòu)成冷卻系統(tǒng)I的情況下，制冷劑泵控制裝置17b能夠從出側(cè)壓力計(jì)17c的測(cè)量值和入側(cè)壓力計(jì)的測(cè)量值的差演算制冷劑泵17的吸入側(cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Ρρ。而且，制冷劑泵控制裝置17b能夠調(diào)節(jié)制冷劑泵17 的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使演算的壓力差Λ Pp達(dá)到規(guī)定的差壓設(shè)定值。
如上所述，有關(guān)本實(shí)施方式的冷卻系統(tǒng)I (參見(jiàn)圖1)調(diào)節(jié)向蒸發(fā)器21a、21b供給的制冷劑液CL (L)的流量(蒸發(fā)器21a、21b中的制冷劑液CL (L)的壓力)，以便將在I次側(cè)Ia (參見(jiàn)圖1)被冷凝的制冷劑液CL (L)的溫度維持在規(guī)定的制冷劑液目標(biāo)溫度，且使在2次側(cè)Ib的蒸發(fā)器21a、21b (參見(jiàn)圖1)被冷卻的低溫空氣AL的溫度維持規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，即使在冷卻系統(tǒng)I成為部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)時(shí)，也能夠?qū)?次側(cè)Ib (參見(jiàn)圖1)的低溫空氣AL (參見(jiàn)圖1)的溫度維持在要求的冷卻目標(biāo)溫度，而不必控制制冷劑泵17 (參見(jiàn)圖1)的旋轉(zhuǎn)頻率。
另外，在為在2次側(cè)Ib (參見(jiàn)圖2)裝備對(duì)配置冷卻裝置20a、20b (參見(jiàn)圖1)的數(shù)據(jù)中心80 (參見(jiàn)圖2)的露點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)的露點(diǎn)溫度計(jì)90 (參見(jiàn)圖2)的情況下，通過(guò)使在I次側(cè)Ia (參見(jiàn)圖2)生成的制冷劑液CL (L)的溫度比數(shù)據(jù)中心80的露點(diǎn)溫度高，能夠防止冷卻裝置20a、20b (蒸發(fā)器21a、21b (參見(jiàn)圖1))中的結(jié)露的產(chǎn)生。
另外，有關(guān)本實(shí)施方式的冷卻系統(tǒng)I (參見(jiàn)圖3的(a))能夠調(diào)節(jié)制冷劑泵17的旋轉(zhuǎn)頻率，以便使制冷劑泵17 (參見(jiàn)圖3的(a))的吸入側(cè)17i和排出側(cè)17ο的壓力差Λ Pp 為一定(壓力差Λ Pp達(dá)到規(guī)定的差壓設(shè)定值)。因此，例如即使在因冷熱源12 (參見(jiàn)圖3的 Ca 的故障等導(dǎo)致制冷劑液CL (L)的溫度升高的情況下，也能夠合適地維持由制冷劑泵 17產(chǎn)生的推出力，能夠在蒸發(fā)器21a、21b中將高溫排氣AH (參見(jiàn)圖1)合適地冷卻。
符號(hào)說(shuō)明
1:冷卻系統(tǒng)；la 1次側(cè)；lb 2次側(cè)；10 :冷凝器；11 :冷凝器制冷劑液溫度傳感器 (制冷劑溫度測(cè)量裝置、壓力差測(cè)量裝置)；14 :三通閥(冷水流量調(diào)節(jié)裝置)；15 :制冷劑溫度控制裝置(冷水流量調(diào)節(jié)裝置)；17 :制冷劑泵；17a :差壓計(jì)(壓力差測(cè)量裝置)；17b :制冷劑泵控制裝置；17c :出側(cè)壓力計(jì)(壓力差測(cè)量裝置);171:吸入側(cè)；17o :排出側(cè)；21a、21b :蒸發(fā)器；23a、23b :制冷劑流量控制裝置(制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置)；25a、25b :蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器(冷卻后溫度測(cè)量裝置);26a、26b :制冷劑流量控制閥門(mén)(制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置); 90 :露點(diǎn)溫度計(jì)(露點(diǎn)溫度測(cè)量裝置)；AH :高 溫排氣(冷卻對(duì)象)；CL :制冷劑；Cpg :制冷劑氣體管；Cpl :制冷劑液管
權(quán)利要求
1.一種冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)具備通過(guò)與冷卻對(duì)象的熱交換，將制冷劑氣化，并將該冷卻對(duì)象冷卻的一個(gè)以上的蒸發(fā)器、 對(duì)于每個(gè)上述蒸發(fā)器，對(duì)向上述蒸發(fā)器供給的上述制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置、對(duì)于每個(gè)上述蒸發(fā)器，對(duì)因與上述制冷劑的熱交換而被冷卻的上述冷卻對(duì)象的溫度進(jìn)行測(cè)量的冷卻后溫度測(cè)量裝置、將由上述蒸發(fā)器氣化的上述制冷劑通過(guò)與冷水的熱交換來(lái)冷卻并冷凝的冷凝器、 對(duì)由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑的溫度進(jìn)行測(cè)量的制冷劑溫度測(cè)量裝置、對(duì)向上述冷凝器供給的上述冷水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的冷水流量調(diào)節(jié)裝置，該冷卻系統(tǒng)對(duì)由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑加壓，向全部的上述蒸發(fā)器供給，其特征在于，上述冷水流量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)向上述冷凝器供給的上述冷水的流量，以便使冷凝了的上述制冷劑的溫度達(dá)到規(guī)定的制冷劑液目標(biāo)溫度，上述制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置對(duì)于每個(gè)該蒸發(fā)器對(duì)向上述蒸發(fā)器的每一個(gè)供給的上述制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使被冷卻了的上述冷卻對(duì)象的上述蒸發(fā)器的每一個(gè)的溫度達(dá)到規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備對(duì)配置有上述蒸發(fā)器的周?chē)h(huán)境的露點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量的露點(diǎn)溫度測(cè)量裝置，在上述制冷劑液目標(biāo)溫度比上述露點(diǎn)溫度測(cè)量裝置測(cè)量的上述露點(diǎn)溫度低的情況下， 上述冷水流量調(diào)節(jié)裝置對(duì)向上述冷凝器供給的上述冷水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使冷凝了的上述制冷劑的溫度達(dá)到上述露點(diǎn)溫度以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，具備對(duì)由上述冷凝器冷凝了的上述制冷劑進(jìn)行加壓，并向上述蒸發(fā)器供給的制冷劑泵、對(duì)上述制冷劑泵的吸入側(cè)和排出側(cè)的壓力差進(jìn)行測(cè)量的壓力差測(cè)量裝置、對(duì)上述制冷劑泵的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使根據(jù)上述壓力差測(cè)量裝置的測(cè)量值演算的上述壓力差成為規(guī)定的差壓設(shè)定值的制冷劑泵控制裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，上述壓力差測(cè)量裝置包括對(duì)上述制冷劑泵的排出側(cè)的上述制冷劑的壓力進(jìn)行測(cè)量的出側(cè)壓力計(jì)和裝備在上述制冷劑泵的吸入側(cè)的上述制冷劑溫度測(cè)量裝置而構(gòu)成，上述制冷劑泵控制裝置將根據(jù)上述制冷劑溫度測(cè)量裝置的測(cè)量值演算的上述制冷劑泵的吸入側(cè)的上述制冷劑的壓力和根據(jù)上述出側(cè)壓力計(jì)的測(cè)量值演算的上述制冷劑泵的排出側(cè)的上述制冷劑的壓力的差作為上述壓力差。
5.如權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，該冷卻系統(tǒng)是包括上述冷凝器而構(gòu)成的I次側(cè)與包括上述蒸發(fā)器而構(gòu)成的2次側(cè)相比被配置在上方，在將在上述I次側(cè)冷凝的上述制冷劑向上述2次側(cè)送入的制冷劑液管內(nèi)，使由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑自然落下，進(jìn)行加壓，將冷凝的上述制冷劑向上述蒸發(fā)器供給的結(jié)構(gòu)的制冷劑自然循環(huán)式。
6.一種控制方法，是對(duì)如下的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制方法，該冷卻系統(tǒng)具備通過(guò)與冷卻對(duì)象的熱交換，將制冷劑氣化，且將該冷卻對(duì)象冷卻的一個(gè)以上的蒸發(fā)器、 對(duì)于每個(gè)上述蒸發(fā)器，對(duì)向上述蒸發(fā)器供給的上述制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置、對(duì)于每個(gè)上述蒸發(fā)器，對(duì)因與上述制冷劑的熱交換而被冷卻的上述冷卻對(duì)象的溫度進(jìn)行測(cè)量的冷卻后溫度測(cè)量裝置、將由上述蒸發(fā)器氣化的上述制冷劑通過(guò)與冷水的熱交換來(lái)冷卻并冷凝的冷凝器、 對(duì)由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑的溫度進(jìn)行測(cè)量的制冷劑溫度測(cè)量裝置、對(duì)向 上述冷凝器供給的上述冷水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的冷水流量調(diào)節(jié)裝置，該冷卻系統(tǒng)對(duì)由上述冷凝器冷凝的上述制冷劑加壓，向全部的上述蒸發(fā)器供給，其特征在于，由上述冷水流量調(diào)節(jié)裝置對(duì)向上述冷凝器供給的上述冷水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使冷凝的上述制冷劑的溫度達(dá)到規(guī)定的制冷劑液目標(biāo)溫度，對(duì)于每個(gè)該蒸發(fā)器，由上述制冷劑供給量調(diào)節(jié)裝置對(duì)上述制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便使被冷卻了的上述冷卻對(duì)象的溫度在每個(gè)上述蒸發(fā)器都達(dá)到規(guī)定的冷卻目標(biāo)溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷卻系統(tǒng)及其控制方法，即使是部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠?qū)⒗鋮s對(duì)象合適地冷卻。該冷卻系統(tǒng)(1)具備制冷劑(CL)氣化將高溫排氣(AH)冷卻的蒸發(fā)器(21a、21b)、調(diào)節(jié)向蒸發(fā)器供給的制冷劑(CL)的流量的制冷劑流量控制閥門(mén)(26a、26b)、將制冷劑用冷水冷卻并冷凝的冷凝器(10)、調(diào)節(jié)向冷凝器(10)供給的冷水的流量的三通閥(14)，對(duì)冷凝了的制冷劑(CL)進(jìn)行加壓并向蒸發(fā)器供給。三通閥(14)調(diào)節(jié)向冷凝器(10)供給的冷水的流量，以便使冷凝的制冷劑(CL)的溫度達(dá)到制冷劑液目標(biāo)溫度，制冷劑流量控制閥門(mén)(26a、26b)調(diào)節(jié)向蒸發(fā)器供給的制冷劑的流量，以便使高溫排氣(AH)由蒸發(fā)器被冷卻的低溫空氣(AL)的溫度達(dá)到冷卻目標(biāo)溫度。
文檔編號(hào)F28F27/00GK103063068SQ20121039054
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者伊藤潤(rùn)一, 頭島康博, 稻富泰彥, 吉田伴博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)