(57)【要約】【課題】商用電源の電力供給が停止した場合でも、電子機器の冷却を行うことが可能な電子機器冷却装置を提供する。【解決手段】サーバー３を収納したサーバーラック１０に蒸発器２１を配置し、蒸発器２１から延びたメイン冷媒配管３１に熱源ユニット３０を接続し、熱源ユニット３０を冷却運転させて、蒸発器２１によりキャビネット１１内のサーバー３を冷却するサーバーラック冷却装置１００において、熱源ユニット３０の冷却運転により供給される冷熱を蓄熱可能な蓄熱ユニット４０と、商用電源３００とは独立して電力を供給可能なＵＰＳ５０とを備え、商用電源３００から熱源ユニット３０への電力供給の停止が検出された場合に、ＵＰＳ５０により圧縮機モーター３３を動作させることで圧縮機３２を熱搬送ポンプとして駆動し、冷媒を送出して、蓄熱ユニット４０に蓄熱された冷熱を蒸発器２１に熱搬送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を収納したキャビネットに蒸発器を配置し、この蒸発器から延びた冷媒配管に、電動機により駆動される圧縮機及び凝縮器を有し商用電源により駆動される熱源ユニットを接続し、前記熱源ユニットを冷却運転させて、前記蒸発器により前記キャビネット内の前記電子機器を冷却する電子機器冷却装置において、
前記熱源ユニットの冷却運転により供給される冷熱を蓄熱可能な蓄熱ユニットと、
前記商用電源とは独立して電力を供給可能なバックアップ電源と、
前記商用電源から前記熱源ユニットへの電力供給の停止を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段により電力供給の停止が検出された場合に、前記バックアップ電源により前記電動機を動作させることで前記圧縮機を熱搬送ポンプとして駆動し、前記冷媒配管の冷媒を送出して、前記蓄熱ユニットに蓄熱された冷熱を前記蒸発器に熱搬送すること、を特徴とする電子機器冷却装置。
【請求項２】
前記蓄熱ユニットは、前記熱源ユニット内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却装置。
【請求項３】
前記蓄熱ユニットは、蓄熱体を収容した蓄熱タンクと、蓄熱タンクに設けられ一端が膨張弁を介して前記凝縮器の吐出側に接続され、他端が前記圧縮機の吸込側に接続された冷媒管とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器冷却装置。
【請求項４】
前記蓄熱ユニットは、氷蓄熱タンクと、氷蓄熱タンクに設けられ一端が膨張弁を介して前記凝縮器の吐出側に接続され、他端が前記圧縮機の吸込側に接続された冷媒管とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器を冷却する電子機器冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子機器を収容するためのキャビネットの空気出口側に空気−水熱交換器を配置し、キャビネットに収容された電子機器に付設したファンで送風される空気を上記空気−水熱交換器で冷却して室内に戻す電子機器冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の電子機器冷却装置は例えばサーバールームに設置され、サーバールームに設置されるサーバーやネットワーク機器等の電子機器を冷却する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２３２９４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した技術では、例えば、停電等により商用電源からの電力供給が停止した場合に、電子機器の冷却を行うことができないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、商用電源の電力供給が停止した場合でも、電子機器の冷却を行うことが可能な電子機器冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、電子機器を収納したキャビネットに蒸発器を配置し、この蒸発器から延びた冷媒配管に、電動機により駆動される圧縮機及び凝縮器を有し商用電源により駆動される熱源ユニットを接続し、前記熱源ユニットを冷却運転させて、前記蒸発器により前記キャビネット内の前記電子機器を冷却する電子機器冷却装置において、前記熱源ユニットの冷却運転により供給される冷熱を蓄熱可能な蓄熱ユニットと、前記商用電源とは独立して電力を供給可能なバックアップ電源と、前記商用電源から前記熱源ユニットへの電力供給の停止を検出する検出手段とを備え、前記検出手段により電力供給の停止が検出された場合に、前記バックアップ電源により前記電動機を動作させることで前記圧縮機を熱搬送ポンプとして駆動し、前記冷媒配管の冷媒を送出して、前記蓄熱ユニットに蓄熱された冷熱を前記蒸発器に熱搬送すること、を特徴とする電子機器冷却装置を提供する。
上記構成によれば、商用電源によってキャビネットの蒸発器により電子機器を冷却する電子機器冷却装置が、冷却運転により熱源ユニットから供給される冷熱を蓄熱する蓄熱ユニットを備え、商用電源の電力供給が停止した場合には、バックアップ電源によって電動機を動作させることで圧縮機を熱搬送ポンプとして駆動し、冷媒配管の冷媒を送出して、蓄熱ユニットに蓄熱された冷熱を蒸発器に熱搬送し、これによってキャビネットに収納された電子機器を冷却する。このため、停電等により商用電源の電力供給が停止した場合であっても圧縮機の動作により電子機器を冷却できる。さらに、冷却運転時に蓄熱した冷熱を用いることで、電力供給の停止時に冷熱を生成する必要がないので、バックアップ電源は圧縮機により熱搬送を行うことができればよく、電力供給の停止時の消費電力が小さくて済む。特に、冷媒を送出して熱搬送する場合、圧縮機により冷媒を高温高圧に圧縮する必要がないので、電動機の消費電力は冷却運転時に比べて小さいので、熱搬送時にバックアップ電源に要求される消費電力量は小さい。これにより、バックアップ電源の電力消費を抑えることができ、長時間の停電にも対応可能となる。また、停電時への対応能力を低下させることなくバックアップ電源の容量を抑えることができ、コスト及び設置スペースを節約できる。
【０００６】
また、上記構成において、前記蓄熱ユニットは、前記熱源ユニット内に設けられてもよい。
この場合、蓄熱ユニットを熱源ユニット内に設けることで、キャビネットや、キャビネットが設置された室内のスペースの大型化を回避できる。
また、上記構成において、前記蓄熱ユニットは、蓄熱体を収容した蓄熱タンクと、蓄熱タンクに設けられ一端が膨張弁を介して前記凝縮器の吐出側に接続され、他端が前記圧縮機の吸込側に接続された冷媒管とを備えてもよい。
この場合、蓄熱タンクが蓄熱体と冷媒配管とを備え、凝縮器から膨張弁を経た冷媒を上記冷媒配管を通して圧縮機の吸込側へ流すので、上記冷媒配管において冷媒と蓄熱体とを熱交換させることで、蓄熱体に冷熱を効率よく速やかに蓄熱できる。
また、上記構成において、前記蓄熱ユニットは、氷蓄熱タンクと、氷蓄熱タンクに設けられ一端が膨張弁を介して前記凝縮器の吐出側に接続され、他端が前記圧縮機の吸込側に接続された冷媒管とを備えてもよい。
この場合、熱容量が大きい水（氷）を蓄熱体として用いることで、多量の冷熱を効率よく速やかに蓄熱し、この大容量の冷熱によって、商用電源の電力供給停止時に電子機器を確実に冷却できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、停電等により商用電源の電力供給が停止した場合であっても、電子機器を冷却でき、電力供給の停止時の消費電力が小さくて済む電子機器冷却装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳述する。
図１は、実施の形態に係るサーバーラック冷却装置１００（電子機器冷却装置）の構成を示す図である。
図１に示すサーバールーム２は、冷却対象である電子機器としてのサーバー３（図２）が収納されたサーバーラック１０が配置される部屋であり、室内冷却用空気調和機１によって冷却（空調）される。
【０００９】
室内冷却用空気調和機１は、室外ユニット（図示略）と、サーバールーム２の天井空間内に設置された室内ユニット１３０とを備え、室内ユニット１３０は、室内熱交換機１３１及び室内ファン１３２を備えている。
サーバールーム２を冷却する場合、室内冷却用空気調和機１は、室内熱交換機１３１を蒸発器として機能させると共に、室内ファン１３２が発生する負圧により、ダクト１４４を介して天井に設けられた複数（本実施形態では３つ）の吸込口１４２から室内の空気を吸い込み、室内熱交換機１３１を通過させて冷却した後、ダクト１４５を介して床下空間１４６に導く。床下空間１４６に導かれた空気は、床に設けられた吹出口１４７から室内に吹き出し、サーバールーム２を冷却した後、再び、吸込口１４２から吸い込まれる。このようにして、サーバールーム２と室内ユニット１３０間を空気が循環し、サーバールーム２内が冷却される。
【００１０】
図２はサーバーラック１０の構成を示す図である。
サーバーラック１０は、前面及び後面が開口したキャビネット１１を備え、このキャビネット１１の底には、キャスタ１３が設けられ、サーバーラック１０が容易に移動可能となっている。
【００１１】
キャビネット１１の内部には、複数のサーバー３が、その背面をキャビネット１１の後面に向けて上下に段積み配置される。サーバー３は、例えば、ブレードサーバー等によって構成され、冷却用のファン４を備えており、サーバー３内の温度が所定温度を超えるとファン４を駆動し、サーバー３内に外気を導入するとともにサーバー３の背面から排気する強制空冷機能を備えている。このため、サーバー３の背面をキャビネット１１背面に向けて配置することで、ファン４の駆動時に、図２に破線矢印で示すように、ファン４によりサーバールーム２の室内空気がキャビネット前面開口６４から吸い込まれ、サーバー３を冷却した後、リアドア１２を通過してサーバールーム２の室内に排出される。
【００１２】
なお、サーバー３には、ＵＰＳ（Uninterruptible Power supply：無停電電源装置）から電源電力が供給され、落雷等に起因して商用電源３００に停電が発生したり、商用電源３００から熱源ユニット３０までの間に配設されている安全装置（遮断装置）が動作したりして、商用電源３００からの電力供給が停止した場合に、ＵＰＳからの電源の供給を受けてサーバー３及びファン４は動作を継続する。商用電源３００の電力供給の停止は、ごく短時間のもの（いわゆる瞬停）から、長時間にわたる停電まで様々であるが、いずれの場合もＵＰＳによる電源供給が行われる。このＵＰＳは、バッテリー（図示略）を内蔵し、通常時は商用電源からの電力を供給し、商用電源の停止時にはバッテリーからの電源を供給する。より具体的には、ＵＰＳは、商用電源によりバッテリーを充電状態に保つとともに、商用電源の供給時には商用電源に基づいてサーバー３へ電源を供給し、商用電源による電力供給が停止すると即座にバッテリーの電力に基づく直流電源、または、この直流電源からインバーターで生成した交流電源の出力に切り替える。
【００１３】
キャビネット１１の後面には、後面開口６５を閉塞自在に片開きで開閉するリアドア１２が設けられている。このリアドア１２を開けることによって、キャビネット１１内のサーバー３にアクセス可能となる。このリアドア１２は、通気自在に構成されるとともに、その内部に蒸発器２１が配設される。
この蒸発器２１は、図２に示すように、サーバーラック１０のリアドア１２に一体的に構成されており、リアドア１２の略上下に渡って延在し、上下略中間部を境に上側蒸発部２２と下側蒸発部２３とに分割され、キャビネット１１上半分のサーバー３の冷却を上側蒸発部２２が受け持ち、下半分のサーバー３の冷却を下側蒸発部２３が受け持つように構成される。本実施の形態のサーバーラック１０は送風ファンを具備せず、サーバー３に内蔵されたファン４によってサーバー３の排熱で暖められた空気が蒸発器２１を流通する。この構成では送風ファンを内蔵しないためにリアドア１２の奥行き寸法が短くなるので、サーバーラック１０自体の奥行き寸法を短くできるという利点があるが、リアドア１２内に送風ファンを配置して、この送風ファンによって室内空気をキャビネット１１内に導入し、サーバー３を通った空気を蒸発器２１に流通させてもよい。
【００１４】
蒸発器２１は、例えば、銅管とアルミニウム製板フィンとを備えるフィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。蒸発器２１の銅管には、図１に示すように、熱源ユニット３０から延びるメイン冷媒配管３１（液管３１Ａ及びガス管３１Ｂ）がフレキシブル配管（フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６）を介して接続されており、これにより冷媒回路１８が形成されている。
【００１５】
メイン冷媒配管３１は、サーバールーム２の上床２Ａと下床２Ｂとの間の床下空間内を引き回されており、メイン冷媒配管３１につながるフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６は、上床２Ａの開口穴２Ｃ（図２）を通ってリアドア１２内の蒸発器２１につながる。このため、図２に示すように、フレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６が蒸発器２１から下方に延びた後に床下空間内で緩やかに曲がるように引き回され、これらフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６の長さに余裕を持たせておくことによってリアドア１２開閉時にフレキシブル液管２５及びフレキシブルガス管２６だけがリアドア１２の動きに合わせて移動する。従って、リアドア１２開閉時に他の配管に力が作用することがなく、他の配管、例えば、液管３１Ａ及びガス管３１Ｂに鋼管を適用することが可能である。
【００１６】
熱源ユニット３０は、図１に示すように、能力可変型の圧縮機３２、圧縮機モーター３３（電動機）、室外ファン３７を駆動する室外ファンモーター３４、凝縮器３５、電動膨張弁３６及び制御ユニット８０を備えている。圧縮機モーター３３、室外ファンモーター３４、及び他の各部は商用電源３００からの電力供給を受けている。
そして、圧縮機モーター３３によって駆動される圧縮機３２が冷媒回路１８に充填された冷媒を圧縮して吐出することにより、冷媒回路１８内を冷媒が循環し、冷凍サイクル運転（冷却運転）を行う。この冷凍サイクル運転では、圧縮機３２によって圧縮された高温高圧の冷媒が凝縮器３５に送出され、凝縮器３５において室外ファン３７により送風される外気と熱交換して液冷媒となり、膨張弁３６に送られる。膨張弁３６では液冷媒が低圧の液冷媒となって液管３１Ａへ送出され、フレキシブル液管２５から蒸発器２１に入り、蒸発器２１において蒸発する。蒸発器２１で蒸発した低温低圧のガス冷媒はフレキシブルガス管２６からガス管３１Ｂを通って熱源ユニット３０内に達し、圧縮機３２の吸込管３２Ａに吸い込まれ、再び圧縮される。
【００１７】
また、熱源ユニット３０は、蓄熱ユニット４０を備えている。本実施の形態の蓄熱ユニット４０は、蓄熱体としての水を貯留する蓄熱タンク４１と、この蓄熱タンク４１内を通る冷媒管４２とを有し、冷媒管４２を通る冷媒と蓄熱タンク４１の水とを熱交換させることにより、蓄熱タンク４１の氷により冷熱を蓄熱する氷蓄熱ユニットである。蓄熱タンク４１に収容される蓄熱体としては、水（氷）のほか、パラフィンや合成樹脂等を用いることができ、液体と固体との相変化をするもの、蓄熱前後で液体または固体の状態を保つもののどちらであってもよい。また、蓄熱体としては、潜熱蓄熱をするものに限らず、顕熱蓄熱するものを用いても良い。本実施の形態では一例として水を用い、蓄熱容量の大容量化及び低コスト化を図っている。
【００１８】
熱源ユニット３０の冷媒回路１８は、膨張弁３６の吐出側で２つに分岐しており、一方には電磁弁４６を介して液管３１Ａが接続され、他方には蓄熱ユニット４０の冷媒管４２の一端が接続されている。
冷媒管４２の他端は分岐しており、一方は圧縮機３２の吸込管３２Ａに接続され、この冷媒管４２と吸込管３２Ａとの接続部には電磁弁４７が設けられている。また、冷媒管４２の他端のもう一方は、液管３１Ａに接続されている。冷媒管４２と液管３１Ａとの間には逆止弁４８が設けられており、冷媒管４２の出口側で液管３１Ａから吸込管３２Ａへ冷媒が流れるのを防止している。
電磁弁４６、４７は、通電時（ＯＮ状態）に開弁し、非通電時（ＯＦＦ状態）に閉弁する弁であって、制御ユニット８０の制御によって電磁弁４６、４のＯＮ／ＯＦＦを切り替え可能である。
さらに、膨張弁３６の吐出側の冷媒配管と冷媒管４２の一端との間には、制御ユニット８０の制御により開閉される電動弁３８が設けられ、この電動弁３８が開弁されている間は膨張弁３６から冷媒管４２に冷媒が流れる。
【００１９】
室内冷却用空気調和機１では、上述した冷凍サイクル運転の実行時に、蒸発器２１によりサーバーラック１０を冷却する冷却運転と、蓄熱ユニット４０への冷熱の蓄積をする蓄冷運転とを実行できる。
冷却運転時にサーバーラック１０の冷却のみを行う場合、膨張弁３６は冷房負荷に応じた開度に調整され、電磁弁４６は開弁される。また、膨張弁３６の吐出側と冷媒管４２との間の電動弁３８は閉弁され、冷媒管４２の他端に設けられた電磁弁４７も閉弁される。これにより、上述したように凝縮器３５で凝縮された冷媒は、膨張弁３６及び電磁弁４６を通って、液管３１Ａから蒸発器２１へ流れる。このとき電動弁３８が閉弁されているため、膨張弁３６を通った冷媒は、蓄熱ユニット４０には流れない。
【００２０】
これに対し、サーバーラック１０の冷却とともに蓄冷する蓄冷運転では、膨張弁３６が冷却負荷に応じた開度に調整され、さらに電動弁３８及び電磁弁４７が開弁される。このため、圧縮機３２から吐出された冷媒は、凝縮器３５及び膨張弁３６を経て、冷媒管４２に流れる。冷媒管４２においては高圧の冷媒が蒸発して、蓄熱タンク４１の水と熱交換して水を冷却して氷を生成し、これにより蓄熱タンク４１に冷熱が蓄熱される。冷媒管４２で熱交換した冷媒は電磁弁４７を通って吸込管３２Ａに流れ、吸込管３２Ａから圧縮機３２に戻る。この蓄冷運転時には電磁弁４６は開弁されているので、膨張弁３６を出た冷媒のうち冷媒管４２に流れた分の残りは、電磁弁４６を通って液管３１Ａに流れて、サーバーラック１０の冷却に利用される。
【００２１】
蓄熱ユニット４０に蓄熱された冷熱は、室内冷却用空気調和機１への商用電源の供給が停止した場合に、サーバーラック１０を冷却するために利用される。この停電時、後述するＵＰＳ５０の電力により、膨張弁３６は全開にされ、電動弁３８は開かれる。その一方で、電磁弁４６、４７は、電源供給が絶たれることによりＯＦＦになって、自動的に閉弁状態となる。
ここで、制御ユニット８０の制御によって、圧縮機３２が、冷媒を流動させることが可能なだけの出力で駆動される。この圧縮機３２の動作により、冷媒が凝縮器３５及び膨張弁３６、電動弁３８を通って冷媒管４２へ送出される。この冷媒は蓄熱タンク４１に蓄熱された冷熱を奪い、冷媒管４２から蓄熱タンク４１を通って液管３１Ａに流れる。液管３１Ａから蒸発器２１に流れた冷媒はガス管３１Ｂを通って吸込管３２Ａに戻り、再び圧縮機３２によって送出される。
【００２２】
このように膨張弁３６を全開として圧縮機３２を駆動するため、この圧縮機３２は、上述した冷却運転や蓄冷運転のように冷媒を圧縮せず単なる冷媒搬送（流動）用のポンプとして作用される。言い換えれば、電力供給が停止された停電時は、いわゆる冷凍サイクル運転でなく熱搬送運転となるように圧縮機３２をポンプとして作用させるので、この圧縮機３２にかかる負荷は冷凍サイクル運転時と比較して小さくなる。このため、消費電力を小さく抑えつつ、停電時もサーバーラック１０の冷却運転を継続して行える。
【００２３】
また、熱源ユニット３０にはＵＰＳ５０が設けられる。バックアップ電源としてのＵＰＳ５０は、上述したように落雷等に起因する商用電源３００の停電や、商用電源３００から熱源ユニット３０までの間に配設されている安全装置の作動等により、商用電源３００からの電力供給が停止した場合に、ＵＰＳ５０から熱源ユニット３０の各部へ電源を供給する。商用電源３００の電力供給の停止は、ごく短時間の瞬停や長時間にわたる停電まで様々であるが、いずれの場合もＵＰＳ５０による電源供給が行われる。ＵＰＳ５０は、バッテリー（図示略）を内蔵し、通常時は商用電源からの電力を熱源ユニット３０の各部に供給し、商用電源の停止時にはバッテリーからの電源を供給する。より具体的には、ＵＰＳ５０は、商用電源によりバッテリーを充電状態に保つとともに、商用電源の供給時には商用電源に基づいてサーバー３へ電源を供給し、商用電源による電力供給が停止すると即座にバッテリーの電力に基づく直流電源、または、この直流電源からインバーターで生成した交流電源の出力に切り替える。この熱源ユニット３０が備えるＵＰＳ５０は、上述したように電源供給停止状態においてサーバー３へ電源を供給するＵＰＳを兼ねていてもよいし、上述したＵＰＳを、ＵＰＳ５０とは別に設けてもよい。
【００２４】
図３は、サーバーラック冷却装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。なお、この図において、実線は制御ラインを示し、破線は電力供給ラインを示す。
制御ユニット８０は、サーバーラック冷却装置１００の各部を中枢的に制御するものであり、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。
制御ユニット８０には、サーバーラック１０内に設けられ、サーバーラック１０内の温度を検出するサーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆ（図２）が接続されており、これらサーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆからサーバーラック１０内の温度を示す検出信号が制御ユニット８０に入力される。サーバー温度センサー２９Ｅは、上側蒸発部２２に対応する位置に設けられており、サーバー温度センサー２９Ｆは、下側蒸発部２３に対応する位置に設けられている。制御ユニット８０は、サーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆから入力された検出信号をもとに、例えば統計学的手法により、サーバーラック１０内の温度を求める。
【００２５】
制御ユニット８０は、サーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆから入力された検出信号から求めた蒸発器２１の温度に基づいて、圧縮機モーター３３、膨張弁３６、電動弁３８、電磁弁４６、４７及び室外ファンモーター３４を制御して、冷却運転を行う。また、制御ユニット８０は、蒸発器２１の温度に基づいて、電動弁３８及び電磁弁４６、４７を制御し、冷媒管４２への冷媒の供給／供給停止を切り替えることにより、蓄熱タンク４１に冷熱を蓄熱する蓄熱運転を行う。
圧縮機モーター３３、膨張弁３６、電動弁３８、電磁弁４６、４７、室外ファンモーター３４及び制御ユニット８０には、商用電源３００から電力が供給される。さらに、制御ユニット８０、膨張弁３６、電動弁３８、及び圧縮機モーター３３に対しては、ＵＰＳ５０により電源供給可能である。
【００２６】
制御ユニット８０は、商用電源３００からの電力供給が正常である場合には、図示せぬスイッチ回路などにより、熱源ユニット３０への電力の供給元として商用電源３００を選択する。一方、商用電源３００から熱源ユニット３０への電力の供給が停止した場合には、熱源ユニット３０への電力の供給元としてＵＰＳ５０を選択し、ＵＰＳ５０から圧縮機モーター３３、膨張弁３６、電動弁３８、及び制御ユニット８０に電力が供給される。なお、制御ユニット８０に対しては、ＵＰＳ５０から常時電力が供給されており、商用電源３００から熱源ユニット３０への電力の供給が停止した場合においても、作動が継続する。
【００２７】
図４は、サーバーラック冷却装置１００の動作を示すフローチャートである。
このフローチャートに示す動作において、制御ユニット８０は、商用電源３００から熱源ユニット３０への電源供給停止状態の発生を検出する検出手段として機能する。
【００２８】
サーバーラック冷却装置１００に商用電源３００から正常に電力の供給がされている状態で、制御ユニット８０は、サーバー３の冷却に係る通常運転を実行し（ステップＳ１１）、圧縮機モーター３３を駆動させるとともに膨張弁３６の開度を調整し、電磁弁４６を開弁させ、電磁弁４７を閉弁状態として、サーバーラック１０の蒸発器２１を冷却する冷却運転を行う（ステップＳ１２）。とともに、制御ユニット８０は、商用電源３００からの電力供給状態を監視する（ステップＳ１３）。
この冷却運転で、制御ユニット８０は、サーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆから入力された検出信号に基づいて、サーバーラック１０内の温度（蒸発器２１の温度）を検出すると共に、サーバーラック１０内の温度と目標温度との差分に基づいて、圧縮機モーター３３及び室外ファンモーター３４を制御して、サーバーラック１０内が目標温度になるように制御する。この目標温度とは、サーバー３の好適な運転環境温度として予め設定された値である。一般的なサーバーやネットワーク機器等の電子機器の運転環境としては、１７〜２６℃が適温とされ、目標温度としては、例えば２０℃が設定される。
【００２９】
制御ユニット８０は、電力供給の停止（電源供給停止状態）を検出すると（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、熱源ユニット３０の各部を停止状態に移行させる（ステップＳ１４）。このステップＳ１４では、商用電源３００の電力供給停止により止まった圧縮機モーター３３及び室外ファンモーター３４が停止状態に移行するとともに、サーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆの制御データが初期化される。これにより、商用電源３００の電力供給が回復したときに圧縮機モーター３３や室外ファンモーター３４が突然動作することを防止でき、初期状態から正常に運転を再開できる。また、このとき電磁弁４６、４７は商用電源３００の供給停止に伴って自動的にＯＦＦになって、閉弁する。
【００３０】
続いて制御ユニット８０は、ＵＰＳ５０の電源をもとに膨張弁３６の開度を全開に設定し、ＵＰＳ５０を電源として圧縮機モーター３３を駆動して、圧縮機３２の運転を開始する（ステップＳ１５）。ここで、圧縮機３２は、冷凍サイクル運転時に比べて非常に低い圧力で冷媒を送出する、圧送運転を行う。この圧送運転では冷媒を圧縮する圧力が冷凍サイクル運転時よりも格段に低いため、圧縮機モーター３３の負荷は大幅に軽く、消費電力量もわずかである。
圧縮機３２に圧送された冷媒は冷媒回路１８内を流れ、蓄熱タンク４１の冷熱が冷媒を介して熱搬送され、蒸発器２１が冷却される。また、膨張弁３６の開度が全開となるため、冷媒が膨張弁３６を通過する際の抵抗が小さく、少ない電力で圧縮機３２によって冷媒を循環させることができる。また、制御ユニット８０は、圧縮機３２の運転中、商用電源３００の電力供給が復旧したか否かを監視し（ステップＳ１６）、電力供給が復旧した場合は、ステップＳ１７に移行して、もとの動作に戻る。
【００３１】
商用電源３００の電力供給が停止していない間（ステップＳ１３；Ｎｏ）、及び、電力供給が復旧した後（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、制御ユニット８０は、サーバー温度センサー２９Ｅ、２９Ｆの検出信号に基づいて求めた蒸発器２１の温度等に基づいて、冷却負荷ａを検出する（ステップＳ１７）。
続いて、制御ユニット８０は、冷却負荷ａと熱源ユニット３０による冷却能力ｂとを比較し（ステップＳ１８）、冷却負荷ａが冷却能力ｂ以上である場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）はステップＳ１２に戻って冷却運転を継続し、冷却負荷ａが冷却能力ｂ未満である場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、電動弁３８及び電磁弁４６、４７を開弁状態にして、冷却運転とともに、冷媒管４２に冷媒を流して蓄熱タンク４１に冷熱を蓄える蓄冷運転を行う（ステップＳ１９）。
その後、制御ユニット８０は、予め設定された所定時間が経過するまで蓄冷運転を継続し（ステップＳ２０）、所定時間経過後にステップＳ１２に戻る。
【００３２】
なお、上記動作では制御ユニット８０がステップＳ１３において商用電源３００の電力供給の停止を判定するものとして説明したが、制御ユニット８０によって商用電源３００を常時監視し、商用電源３００の電力供給の停止を検出した場合には割り込み処理によってステップＳ１４以後の動作を開始し、それまで実行中であった処理を停止または中断してもよい。
【００３３】
以上のように、本発明を適用した実施の形態に係るサーバーラック冷却装置１００は、商用電源３００によってキャビネット１１の蒸発器２１によりサーバー３を冷却し、熱源ユニット３０から供給される冷熱を蓄熱する蓄熱ユニット４０を備え、冷却運転時に蓄冷運転を行って蓄熱ユニット４０に蓄熱し、商用電源３００の電力供給が停止した場合には、ＵＰＳ５０を電源として圧縮機モーター３３を動作させ、圧縮機３２を熱搬送ポンプとして駆動し、冷媒回路１８の冷媒を送出して蓄熱ユニット４０に蓄熱された冷熱を蒸発器２１に熱搬送し、これによってサーバーラック１０に収納されたサーバー３を冷却する。このため、停電等により商用電源３００の電力供給が停止した場合であってもサーバー３を冷却できる。さらに、冷却運転時に蓄熱ユニット４０に蓄熱した冷熱を用いることで、電力供給の停止時に冷熱を生成する必要がないので、ＵＰＳ５０は圧縮機モーター３３を駆動できればよく、この場合の圧縮機モーター３３の消費電力量は冷凍サイクル運転時に比べて非常に小さい。これは、冷媒を送出して熱搬送する場合には圧縮機３２により冷媒を高温高圧に圧縮する必要がないためであり、加えて、熱搬送時には膨張弁３６を全開にすることで、圧縮機モーター３３の負荷をより小さくしている。従って、圧縮機モーター３３の駆動に際してＵＰＳ５０に要求される消費電力量が小さいので、小型のＵＰＳ５０であっても長時間の電力供給停止状態に対応できる。また、停電時への対応能力を低下させることなくＵＰＳ５０の容量を抑えることができ、ＵＰＳ５０に係るコスト及び設置スペースを節約できる。
【００３４】
また、蓄熱ユニット４０は、熱源ユニット３０内に設けられているので、サーバーラック１０やサーバールーム２の大型化を回避できる。
蓄熱ユニット４０は、蓄熱体を収容した蓄熱タンク４１と、蓄熱タンク４１に設けられ一端が膨張弁３６を介して凝縮器３５の吐出側に接続され、他端が圧縮機３２の吸込側に接続された冷媒管４２とを備え構成され、凝縮器３５から膨張弁３６を経た冷媒を、冷媒管４２を通して圧縮機３２の吸込側へ流すので、冷媒管４２において冷媒と蓄熱体とを熱交換させることで、蓄熱体に冷熱を効率よく速やかに蓄熱できる。
さらに、蓄熱ユニット４０が備える蓄熱タンク４１は蓄熱体として水を貯留した氷蓄熱タンクであるので、熱容量が大きい水（氷）を蓄熱体として用いることにより、多量の冷熱を効率よく速やかに蓄熱し、この大容量の冷熱によって、商用電源３００の電力供給停止時にサーバー３を確実に冷却できる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、本実施形態では、電子機器としてサーバー３をサーバーラック１０に収容し、サーバー３を冷却する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネットワーク機器や電話交換器等の通信機器を含む各種機器の冷却に適用できる。また、制御ユニット８０が商用電源３００の電源供給の停止を検出する手法は従来公知の手法を用いることができる。また、例えば、上記各実施の形態において、サーバールーム２に設置されるサーバーラック１０の数や、熱源ユニット３０における凝縮器３５の容量等は任意に変更可能である。さらに、バックアップ電源としてＵＰＳを用いていたが、バックアップ電源は、ＵＰＳに限らず、商用電源とは独立して電力を供給可能なものであればよく、非常用発電機と組み合わせたＵＰＳ等の各種電源を用いることができる。また、蒸発器２１や蓄熱ユニット４０が有する蓄熱タンク４１の具体的形状等も任意であり、その他の細部構成についても任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態に係るサーバーラック冷却装置の構成を示す図である。
【図２】サーバーラックの構成を示す図である。
【図３】サーバーラック冷却装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】サーバーラック冷却装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
３  サーバー（電子機器）
１０  サーバーラック
１１  キャビネット
２１  蒸発器
３０  熱源ユニット
３１  メイン冷媒配管（冷媒配管）
３２  圧縮機
３３  圧縮機モーター（電動機）
３５  凝縮器
３６  電動膨張弁
４０  蓄熱ユニット
４１  蓄熱タンク（蓄熱タンク、氷蓄熱タンク）
４２  冷媒管（冷媒配管）
５０  ＵＰＳ（バックアップ電源）
８０  制御ユニット（検出手段）
１００  サーバーラック冷却装置（電子器冷却装置）
３００  商用電源
【図１】
2010206055.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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