(57)【要約】【課題】冷媒駆動手段について流量制御を不要にすることが可能であり、さらにメンテンナンス時、故障時等でも冷却能力を確保可能な冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１は、蒸発器１１ａ〜１１ｄと、蒸発器に供給される冷媒の熱を放熱して当該冷媒を冷却する凝縮器１３ａ〜１３ｄと、を備える。さらに冷却装置１は、蒸発器１１ａ〜１１ｄと凝縮器１３ａ〜１３ｄとを環状に接続する冷媒回路に冷媒を循環させる駆動力を提供する複数のポンプ１０ａ〜１０ｄと、制御装置５と、を備える。複数のポンプ１０ａ〜１０ｄは、それぞれが冷媒回路に対して冷媒を循環可能に構成される。制御装置５は、複数のポンプ１０ａ〜１０ｄのそれぞれについて、運転及び停止を個別に制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流通する冷媒の吸熱作用によって冷却対象を冷却する冷却用熱交換器（１１）と、
前記冷却用熱交換器に接続され、前記冷却用熱交換器に供給される冷媒の熱を放熱して当該冷媒を冷却する放熱用熱交換器（１３）と、
前記冷却用熱交換器と前記放熱用熱交換器とを環状に接続する冷媒回路（１４）に冷媒を循環させる駆動力を提供する冷媒駆動手段（１０）と、
前記冷媒駆動手段の運転を制御する制御装置（５）と、
を備え、
前記冷却用熱交換器と前記放熱用熱交換器は、１組以上の熱交換器によって構成され、
前記冷媒駆動手段は、それぞれが、前記冷媒回路に対して冷媒を循環可能とする複数の駆動装置（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）によって構成され、
前記制御装置は、前記複数の駆動装置のそれぞれについて、運転及び停止を個別に制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記冷却対象に関する温度に応じて、運転する前記駆動装置の個数を、１個増加させる場合と、運転個数を維持する場合と、１個減少させる場合と、のいずれかに判定し、当該判定の結果に適合する運転個数に制御することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数の駆動装置がすべて運転中である場合に、前記冷却対象に関する温度に応じて、運転する前記駆動装置の個数を１個増加させるという判定結果に至ると、前記冷却対象の状態を監視する監視装置（６）に対して、現在の状態を通報することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却用熱交換器と前記放熱用熱交換器は、２組以上の熱交換器によって構成され、
各組の熱交換器に対して、冷媒の流通を許可する状態と禁止する状態とに切り替え可能とする弁装置（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）をそれぞれ備え、
前記制御装置は、前記弁装置のそれぞれについて、運転を個別に制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記複数の駆動装置のそれぞれは、冷媒流量を可変できない出力固定の装置であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器等の発熱体を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷水系統と冷媒系統とを組み合わせた二次冷媒空調システムが開示されている。このシステムのうち、冷媒系統は、冷媒が流通する回路を構成し、冷水系統の冷水と冷媒とを熱交換して、冷却対象である被空調対象を冷房する冷却装置である。
【０００３】
冷媒系統を構成する回路は、系統内で回収した排熱を冷水系統側に放熱する放熱用熱交換器と、放熱用熱交換器で凝縮させた液冷媒を蓄える冷媒タンクと、複数の冷却用熱交換器と、流体駆動ポンプと、を配管接続して構成される。複数の冷却用熱交換器は、機械室内空気を冷却する熱交換器と、サーバーのＣＰＵを直接冷却する熱交換器と、から構成される。冷水系統は、放熱用熱交換器を介して回収した排熱を冷却塔において大気に放熱する。冷媒系統における冷媒循環は、１個の流体駆動ポンプによって行われる。この流体駆動ポンプは、放熱用熱交換器で冷水との熱交換により凝縮した冷媒を、冷媒タンクに一旦蓄えたのち、冷却用熱交換器に搬送する。さらに、冷却用熱交換器で機械室空気やサーバーと熱交換して蒸発した冷媒は、放熱用熱交換器に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６７８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるような冷却装置が出力する冷却能力は、冷却装置の起動、停止の際や、冷却対象の発熱量が変動する場合には、適切に制御することが要求される。この場合は、ポンプには冷媒流量を制御可能な機能が必要になる。この要求に応えるために、例えばインバータ制御の機能を有するポンプが想定されるが、このようなポンプは高価なものになる。
【０００６】
さらに複数の冷却用熱交換器に対して必要流量を供給するためには、大型のポンプが必要になる。例えば、１組当たり６８０（Ｗ／Ｋ）の冷却能力を有する放熱用熱交換器及び冷却用熱交換器を５組備える冷却装置においては、必要な冷媒流量は１５００（ｋｇ／ｈ）であり、これを１個のポンプでまかなおうとすると、高い冷媒駆動能力を有する大型のポンプが必要になる。
【０００７】
さらに、ポンプが故障した場合には、冷媒が回路を循環しない状態になり、例えば複数のサーバー等（冷却対象の一例）に対する冷却性能が同時に失われる。このため、サーバーの故障、システムダウンにつながりかねないという問題がある。また、ポンプに関するメンテナンスを行う際には、ポンプを停止する必要があるため、この場合にも同様の問題が生じる。特に、冷却対象が２４時間稼働する設備である場合には、設備の故障等を見越して空調機等の冷却系統の個数に冗長性を持たせていることが多いため、冷却装置やこれに関連する部品等の点数が多くなってしまうという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、冷媒駆動手段について流量制御を不要にすることが可能であり、さらにメンテンナンス時、故障時等でも冷却能力を確保可能な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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、開示する冷却装置に係る発明のひとつは、内部を流通する冷媒の吸熱作用によって冷却対象を冷却する冷却用熱交換器（１１）と、冷却用熱交換器に接続され、冷却用熱交換器に供給される冷媒の熱を放熱して当該冷媒を冷却する放熱用熱交換器（１３）と、冷却用熱交換器と放熱用熱交換器とを環状に接続する冷媒回路に冷媒を循環させる駆動力を提供する冷媒駆動手段（１０）と、冷媒駆動手段の運転を制御する制御装置（５）と、を備え、
冷却用熱交換器と放熱用熱交換器は、１組以上の熱交換器によって構成され、
冷媒駆動手段は、それぞれが、冷媒回路に対して冷媒を循環可能とする複数の駆動装置（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）によって構成され、
制御装置は、複数の駆動装置のそれぞれについて、運転及び停止を個別に制御することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、個別に運転及び停止を制御可能な複数の駆動装置によって、冷媒回路に冷媒を循環させることにより、すべての駆動装置が同時に運転したり停止したりするのではなく、任意の駆動装置のみによって冷媒を循環させることができる。これにより、冷媒流量を可変する機能を有する駆動装置を備えなくても、運転する駆動装置の個数を変更することによって冷媒回路の冷媒流量を制御できるので、冷却対象に対する冷却能力を制御することができる。したがって、熱負荷の変化に対応可能な冷却装置を提供できる。
【００１１】
さらに、運転する駆動装置と停止する駆動装置とを選択することが可能なため、特定の駆動装置に関してメンテンナンスを行う場合や故障が発生した場合に、該当する駆動装置を停止し、他の駆動装置の運転によって冷却能力を確保することが可能である。これにより、メンテンナンスや故障発生の場合に、冷却装置が完全停止してしまうことを回避でき、冷却機能を発揮した状態で、メンテンナンス等の作業を行うことが可能である。以上から、本発明によれば、冷媒駆動手段について流量制御を不要にすることが可能であり、さらにメンテンナンス時、故障時等でも冷却能力を確保可能な冷却装置を提供できる。
【００１２】
なお、特許請求の範囲及び上記手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る冷却装置の一例を示した概要図である。
【図２】第１実施形態の冷却装置に関する構成を説明するための構成図である。
【図３】第１実施形態の冷却装置に関する運転の制御を示したフローチャートである。
【図４】第２実施形態の冷却装置に関する構成を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の一例である冷却装置１を示した概要図である。この冷却装置１は、例えば通信機器、アンプ、サーバー等の電気機器及び設備を収容する室内を循環する冷却空気を提供する。冷却装置１は、例えば、サーバーを収容するサーバールームやデータセンタールーム、携帯電話の基地局の冷却用機器として用いることができる。
【００１６】
図１に示すように、冷却装置１は、冷却対象の一つであるサーバー２を構成する電気機器が設置される室内３０に対して冷却空気を提供し、サーバー２を冷却することができる。室内３０を形成する建物３は、サーバールームとなる密閉空間にサーバー２を収納する。建物３は、例えば、複数のアルミニウム板の間にウレタン発泡断熱材を介在させた部材によって形成された箱体である。サーバー２は、例えば、作動によって発熱する送受信機、メモリ、パワーアンプ等の電気機器を備え、外部に向けて放熱する発熱体でもある。
【００１７】
冷却装置１は、冷却用熱交換器１１と、放熱用熱交換器１３と、冷却用熱交換器１１と放熱用熱交換器１３とを環状に接続する冷媒回路１４に冷媒を循環させる駆動力を提供する冷媒駆動手段１０と、を備える。さらに冷却装置１は、冷媒駆動手段の運転を制御する制御装置５を備える。冷媒回路１４に封入される冷媒は、例えば、ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ４１０ａ等である。冷却装置１は、冷媒を冷却用熱交換器１１内において沸騰気化し放熱用熱交換器１３内で凝縮するいわゆる沸騰冷却式の装置を採用している。
【００１８】
冷却用熱交換器１１は、内部を流通する冷媒の吸熱作用によって冷却対象を冷却する熱交換器であり、室内３０に設置された空調機４の内部に収容されている。冷却用熱交換器１１は空調機４の上に据付けられていてもよい。空調機４の内部には、送風機１２が設けられる。送風機１２は、冷却用熱交換器１１に対して送風して、冷媒の吸熱作用によって冷却された空気を室内３０に送る気流を形成する。送風機１２によって室内３０に送られた冷却空気は、サーバー２等の冷却対象を冷却する。
【００１９】
冷却用熱交換器１１は、図２に示す例では、冷媒回路１４において並列に接続される４個の蒸発器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって構成される。また、放熱用熱交換器１３は、冷却用熱交換器１１に接続され、冷却用熱交換器１１に供給される冷媒の熱を放熱して当該冷媒を冷却する室外熱交換器であり、建物３の外部に設置されている。放熱用熱交換器１３は、冷媒回路１４において並列に接続される４個の凝縮器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄによって構成される。また、冷却装置１は、放熱用熱交換器１３のコア部に対して外気を送る室外ファンを備えるようにしてもよい。
【００２０】
図２に図示するように、蒸発器１１ａと凝縮器１３ａとは、直列に接続される１組の熱交換器を構成する。蒸発器１１ｂと凝縮器１３ｂとは、直列に接続される１組の熱交換器を構成する。蒸発器１１ｃと凝縮器１３ｃとは、直列に接続される１組の熱交換器を構成する。蒸発器１１ｄと凝縮器１３ｄとは、直列に接続される１組の熱交換器を構成する。冷媒回路１４を形成する主要な環状配管は、４本に分岐し、分岐した各配管には１組の熱交換器が接続されている。冷却用熱交換器１１と放熱用熱交換器１３とを直列に接続する４本の配管のそれぞれは、当該主要な環状配管に接続されて１本に集約される。このような接続関係により、冷媒回路１４は、４組の蒸発器１１ａ〜１１ｄ及び凝縮器１３ａ〜１３ｄを環状に接続する回路をなす。冷却装置１は、複数組の熱交換器の一例である４組の蒸発器及び凝縮器を備える。
【００２１】
各熱交換器におけるコア部は、所定の間隔を設けて配列された複数本のチューブと、各チューブ間に介在されたコルゲートタイプのフィンとで構成されている。また、これらのチューブとフィンはコア部の両側からサイドプレートにより支持されて一体になり、ろう付け接合によって固定されている。フィンが配置されている隣り合うチューブ間は、チューブ内を流れる冷媒と熱交換される空気が通過する通路を構成する。
【００２２】
冷媒駆動手段１０は、図２に示す例では、冷媒回路１４において並列に接続される４個のポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによって構成される。図２に図示するように、冷媒回路１４を形成する主要な環状配管は、４本に分岐し、分岐した各配管には１個のポンプが接続されている。各ポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに接続される４本の配管のそれぞれは、当該主要な環状配管に接続されて１本に集約される。このような接続関係により、冷媒回路１４は、４個のポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを環状に接続する回路をなす。
【００２３】
冷却装置１は、複数のポンプの一例である４個のポンプを備える。したがって、複数のポンプ１０ａ〜１０ｄは、それぞれが冷媒回路１４に対して冷媒を循環可能に構成される。複数のポンプ１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、一定出力の冷媒駆動能力を有するように構成されている。すなわち、各ポンプは、冷媒駆動出力を調整可能なポンプではなく、例えば一定出力のモータを備えている。冷却装置１は、４個のポンプのうち、少なくとも一つのポンプが運転することによって、冷媒回路１４に冷媒を循環させることができる。
【００２４】
冷却装置１が備える複数のポンプ１０ａ〜１０ｄは、合計で冷却装置１に必要な冷却能力を有するように、それぞれの能力が設定される。例えば、冷却対象を冷却するために必要な冷却能力を鑑みて、冷却装置１について必要な冷媒流量が１２００（ｋｇ／ｈ）である場合、ポンプ１個あたりに必要な流量は３００（ｋｇ／ｈ）に設定することができる。したがって、冷却装置１は、１個の大型ポンプを代わりに、４個の小型ポンプによって、必要な冷却能力をまかなっている。
【００２５】
制御装置５は、４個のポンプ１０ａ〜１０ｄのそれぞれについて、運転及び停止を個別に制御する。すなわち、制御装置５は、４個のポンプ１０ａ〜１０ｄのうち、任意のポンプを運転したり、停止したりすることができる。また、制御装置５は、サーバー２の温度状態、運転状態等をモニタリングする監視装置６と常時、各種の情報を通信する。監視装置６は、例えば、サーバー２の動作状態を監視するサーバーセンターの制御室に設置されたサーバー管理機器である。制御装置５は、冷却対象に関する各種情報を入手して、冷却装置１の冷却能力を適切に制御するために活用する。
【００２６】
冷却装置１は、冷却用熱交換器１１で冷却される前の空気の温度を検出する吸込み温度センサ１５と、冷却用熱交換器１１で冷却された後の空気の温度を検出する吹出し温度センサ１６と、を備える。なお、吸込み温度センサ１５と吹出し温度センサ１６は放熱用熱交換器１３の側に設置されていてもよい。吸込み温度センサ１５の検出温度、吹出し温度センサ１６の検出温度を表す信号は、制御装置５に入力される。制御装置５は、これらの検出温度情報を用いて冷却装置１の冷却能力を算出する。制御装置５は、メモリ等に記憶されたプログラムによる、所定の判定を実行し、その判定結果に応じて複数のポンプ１０ａ〜１０ｄのそれぞれについて運転及び停止を個別に制御する。また、制御装置５は、所定のプログラムによる演算結果に応じて送風機１２について運転及び停止を制御する。制御装置５は、冷却対称の温度に応じて、送風機１２による送風風量を可変するように制御してもよい。
【００２７】
制御装置５は、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶手段、及びＩ／Ｏポート（入力／出力回路）等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータを備えている。記憶手段には、後述する所定のポンプの運転に係る制御（フローチャートに示す制御処理）に係るプログラム、過去の所定期間における各ポンプの運転時間等の実績が記憶されている。
【００２８】
冷却装置１は、室内３０の空気（内気ともいう）から吸熱した熱を冷媒によって運び、この冷媒が建物３外の外気に対して放熱することにより、内気を冷却する。冷却装置１は、４個の蒸発器１１ａ〜１１ｄのそれぞれで内気から吸熱した熱をポンプ１０ａ〜１０ｄによって駆動される冷媒を介して運び、この冷媒が４個の凝縮器１３ａ〜１３ｄのそれぞれで建物３外の外気に放熱することを繰り返す。この作用により、継続的にサーバー２等の発熱機器を冷却することができる。冷却装置１が提供する冷却能力は、冷媒回路１４を循環する冷媒流量によって決まり、この冷媒流量は、前述したように、運転するポンプの個数を制御することで調整することができる。
【００２９】
次に、第１実施形態に係るポンプ制御について図３のフローチャートを参照して説明する。制御装置５は、図３のフローチャートにしたがった制御処理を実行する。本フローチャートは、サーバー２等の冷却対象から熱が発生する状態で作動する。すなわち、本フローチャートは、サーバー２等の冷却対象から熱が発生する状態になると開始され、サーバー２等から全く熱が発生していない状態では作動しないようになっている。例えば、制御装置５は、サーバー２が発熱可能な状態である旨の情報を監視装置６から取得すると、本フローチャートを開始する。
【００３０】
本フローチャートが開始すると、制御装置５は、ステップＳ１０で、監視装置６と通信して所定の情報を取得する。通信する情報は、例えば、サーバー２に関する各種機器が正常に作動しているか否か、所定の項目についてのサーバー２のシステム上のチェック結果等である。次にステップＳ２０で、制御装置５は、複数のポンプのうちから、１個のポンプを運転するように制御する。例えば、運転するポンプの順番は、予め決められた順番通りである。また、この順番は、定期的に変更するように設定してもよい。また、制御装置５は、過去の運転実績に係るデータを記憶しており、運転時間や消費電力が小さいポンプから優先的に運転するように、運転順番を定期的に変更するようにしてもよい。
【００３１】
このように１個のポンプのみが運転している状態では、１個のポンプのみの冷媒駆動能力に応じた冷媒流量で、冷媒は冷媒回路１４を循環する。このときの冷媒流量は、４組の熱交換器のそれぞれに４等分されて流通する。したがって、このとき冷却装置１が発揮する冷却能力は、全てのポンプが運転した場合の最大冷却能力の四分の一になる。
【００３２】
次にステップＳ３０で、所定の温度上昇条件が成立するか否かを判定する。この所定の温度上昇条件は、例えば、吹出し温度センサ１６で検出される冷却後の空気温度ＴＮ１６と前回検出されたＴＯ１６との差が第１の所定値以上である場合、今回のＴＮ１６が第１の所定温度以上である場合のいずれかであるときに成立するものとする。吹出し温度センサ１６で検出される冷却後の空気温度は、冷却対象に関する温度の一例である。
【００３３】
例えば、吹出し温度センサ１６で検出される空気温度が少しずつ上昇し続けている状況では、ＴＮ１６とＴＯ１６との差が第１の所定値未満であっても、ＴＮ１６が高い温度である場合がある。このような場合であっても、今回のＴＮ１６が第１の所定温度以上であるという条件が成立することによって、サーバー２に対する冷却能力を上げる必要性を検出できることになる。
【００３４】
また、本フローチャートを通して、吹出し温度センサ１６による検出のタイミングは、所定時間間隔で行われる。今回のＴＮ１６は、２回目以降の検出タイミングと同時に成立する。したがって、１回目の検出タイミングでは、前回のＴＯ１６が存在しないため、ステップＳ３０の判定処理は、行われない。また、各蒸発器に関して吹出し温度センサ１６が設けられている場合には、ＴＮ１６、ＴＯ１６は、これらの平均値として求められる。
【００３５】
制御装置５は、ステップＳ３０で、この温度上昇条件が成立していないと判定すると、サーバー２に対する冷却能力を上げる必要性が低いため、ステップＳ３５で、現在の冷却能力を維持すべく、１個のポンプのみの運転状態を維持し、ステップＳ３０に戻る。制御装置５は、ステップＳ３０で、この温度上昇条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を上げる必要性が高いため、ステップＳ４０で、さらにもう１個のポンプの運転を開始して、２個のポンプによる冷媒能力を確保する。このように制御装置５は、冷却対象に関する温度に応じて、運転するポンプの個数を判定する。
【００３６】
このように２個のポンプのみが運転している状態では、２個のポンプのみの冷媒駆動能力に応じた冷媒流量で、冷媒は冷媒回路１４を循環する。このときの冷媒流量は、４組の熱交換器のそれぞれに４等分されて流通し、このとき冷却装置１が発揮する冷却能力は、全てのポンプが運転した場合の最大冷却能力の二分の一になる。
【００３７】
さらに制御装置５は、次にステップＳ５０で、所定の温度上昇条件が成立するか否かを判定する。また、ステップＳ５０、ステップＳ７０、ステップＳ９０に係る判定処理は、例えば、前述したステップＳ３０と同様の条件が成立するか否かによって判定するものである。
【００３８】
ステップＳ５０で、この温度上昇条件が成立していないと判定すると、さらにステップＳ５１で所定の温度下降条件が成立するか否かを判定する。この所定の温度下降条件は、例えば、吹出し温度センサ１６で前回検出されたＴＯ１６と前回検出されたＴＮ１６との差が第２の所定値以上である場合、今回のＴＮ１６が第２の所定温度以下である場合のいずれかであるときに成立するものとする。
【００３９】
例えば、吹出し温度センサ１６で検出される空気温度が少しずつ下降し続けている状況では、ＴＯ１６とＴＮ１６との差が第２の所定値未満であっても、ＴＮ１６が低い温度である場合がある。このような場合であっても、今回のＴＮ１６が第２の所定温度以下であるという条件が成立することによって、サーバー２に対する現在の冷却能力が過剰であることを検出できることになる。
【００４０】
制御装置５は、ステップＳ５１で、この温度下降条件が成立していないと判定すると、サーバー２に対する冷却能力を下げる必要性が低いため、ステップＳ５２で、現在の冷却能力を維持すべく、２個のポンプのみの運転状態を維持し、ステップＳ５０に戻る。制御装置５は、ステップＳ５１で、この温度下降条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を下げる必要性が高いため、ステップ５３で、運転中の２個のうち、１個のポンプの運転を停止して、１個のポンプによる冷媒能力を確保する。再び、ステップＳ５０に戻り、本フローチャートの処理を継続する。
【００４１】
例えば、停止するポンプの順番は、予め決められた順番通りである。また、この順番は、定期的に変更するように設定してもよい。また、制御装置５は、過去の運転実績を記憶しており、運転時間や消費電力が大きいポンプから優先的に停止するように、停止順番を定期的に変更するようにしてもよい。
【００４２】
制御装置５は、ステップＳ５０で、この温度上昇条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を上げる必要性が高いため、ステップＳ６０で、さらにもう１個のポンプの運転を開始して、３個のポンプによる冷媒能力を確保する。
【００４３】
このように３個のポンプのみが運転している状態では、３個のポンプのみの冷媒駆動能力に応じた冷媒流量で、冷媒は冷媒回路１４を循環する。このときの冷媒流量は、４組の熱交換器のそれぞれに４等分されて流通し、このとき冷却装置１が発揮する冷却能力は、全てのポンプが運転した場合の最大冷却能力の四分の三になる。
【００４４】
さらに制御装置５は、次にステップＳ７０で、所定の温度上昇条件が成立するか否かを判定する。ステップＳ７０で、この温度上昇条件が成立していないと判定すると、さらにステップＳ７１で所定の温度下降条件が成立するか否かを判定する。また、ステップＳ７１、ステップＳ９１に係る判定処理は、例えば、前述したステップＳ５１と同様の条件が成立するか否かによって判定するものである。
【００４５】
制御装置５は、ステップＳ７１で、この温度下降条件が成立していないと判定すると、サーバー２に対する冷却能力を下げる必要性が低いため、ステップＳ７２で、現在の冷却能力を維持すべく、３個のポンプのみの運転状態を維持し、ステップＳ７０に戻る。制御装置５は、ステップＳ７１で、この温度下降条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を下げる必要性が高いため、ステップ７３で、運転中の３個のうち、１個のポンプの運転を停止して、２個のポンプによる冷媒能力を確保する。再び、ステップＳ５０に戻り、本フローチャートの処理を継続する。
【００４６】
制御装置５は、ステップＳ７０で、この温度上昇条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を上げる必要性が高いため、ステップ８０で、さらにもう１個のポンプの運転を開始して、４個のポンプによる冷媒能力を確保する。このように４個のポンプが運転している状態では、４個のポンプの冷媒駆動能力に応じた冷媒流量で、冷媒は冷媒回路１４を循環する。したがって、このとき冷却装置１が発揮する冷却能力は、全てのポンプが運転した場合の最大冷却能力になる。
【００４７】
さらに制御装置５は、次にステップＳ９０で、所定の温度上昇条件が成立するか否かを判定する。ステップＳ９０で、この温度上昇条件が成立していないと判定すると、さらにステップＳ９１で所定の温度下降条件が成立するか否かを判定する。
【００４８】
制御装置５は、ステップＳ９１で、この温度下降条件が成立していないと判定すると、サーバー２に対する冷却能力を下げる必要性が低いため、ステップＳ９２で、現在の冷却能力を維持すべく、４個のポンプの運転状態を維持し、ステップＳ９０に戻る。制御装置５は、ステップＳ９１で、この温度下降条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を下げる必要性が高いため、ステップ９３で、運転中の４個のうち、１個のポンプの運転を停止して、３個のポンプによる冷媒能力を確保する。再び、ステップＳ７０に戻り、本フローチャートの処理を継続する。
【００４９】
制御装置５は、ステップＳ９０で、この温度上昇条件が成立していると判定すると、サーバー２に対する冷却能力を上げる必要性が高い。しかしながら、冷却装置１による冷却能力は、すべてのポンプが運転中であるため、さらに強化することはできない。このため、制御装置５は、ステップ１００で、監視装置６に対して、サーバー２の温度をこれ以上低下できないことを通報する。監視装置６は、この情報を受信して、例えば、サーバーシステムを停止することができる。また、制御装置５は、ステップ１００で、監視装置６に対して、サーバーシステムを停止するように要求する通報を発信するようにしてもよい。
【００５０】
そして、ステップ１００の処理後は、ステップ９０に戻り、温度上昇条件が成立しているか否かを判定する。サーバーシステムが停止した場合には、冷却装置１は引き続き冷却を実行することで、サーバー２の温度を迅速に低下させていくことができる。この際にも、温度下降条件が成立すれば、運転するポンプの個数を減じていく制御が行われる。したがって、余分なポンプの運転を排除して、エネルギーの省力化が図れる冷却装置１を提供できる。
【００５１】
次に、本実施形態の冷却装置１がもたらす作用効果について以下に述べる。冷却装置１は、１組以上の冷却用熱交換器及び放熱用熱交換器を備える。冷却装置１は、それぞれが、冷媒回路１４に対して冷媒を循環可能とする複数のポンプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（駆動装置）を備える。制御装置５は、複数のポンプ１０ａ〜１０ｄのそれぞれについて、運転及び停止を個別に制御する。
【００５２】
この構成によれば、個別に運転及び停止を制御可能な複数のポンプによって、冷媒回路１４に冷媒を循環させることにより、すべてのポンプが同時に運転、停止するのではなく、任意のポンプのみによって冷媒を循環させることができる。これにより、運転するポンプの個数の違いによって、冷媒流量、つまり冷却装置１の冷却能力を調整して制御することができる。したがって、冷却装置１は、冷媒流量を可変する機能を有する駆動装置を備えなくても、冷却対象に対する冷却能力を制御することができる。換言すれば、大型の駆動装置や出力制御可能な駆動装置を用いることなく、熱負荷の変化に対応可能な冷却装置１を提供できる。
【００５３】
さらに、冷却装置１では、運転するポンプと停止するポンプとを選択することが可能なため、特定のポンプに関してメンテンナンスを行う場合や故障が発生した場合に、該当するポンプを停止しつつ、他のポンプの運転によって冷却能力を確保することが可能である。これにより、メンテンナンスや故障発生の場合に、冷却装置１が完全停止してしまうことを回避できる。さらに冷却装置１によれば、メンテナンスに影響のないポンプのみを稼働することで冷却機能を発揮した状態で、メンテンナンス等の作業を行うことが可能である。
【００５４】
また、冷却装置１によれば、例えばインバータ制御の機能を有する高価なポンプを必要としないで、複数のポンプにおける選択的運転によって冷媒流量を調整するため、システムに高圧がかかりにくく、運転、停止による圧力変動による負荷を小さくできる。したがって、冷却装置１の各要素に与え得る損傷を回避することもできる。
【００５５】
また、１個の大型ポンプは、その重量が大きいため、ポンプ交換時等の作業員の作業性が低下するが、冷却装置１によれば、複数の小型ポンプを有するため、ポンプ交換の際の作業性がよく、作業員への負荷も低減できる。
【００５６】
また、冷却装置１において冷媒は、ポンプによって駆動されて、冷却用熱交換器１１内において沸騰気化し放熱用熱交換器１３内で凝縮することにより、冷媒回路１４を循環して、冷却対象を冷却する構成である。この構成によれば、冷却用熱交換器１１及び放熱用熱交換器１３を沸騰冷却式の冷却装置に適用することにより、限られた設置スペースの中で高い冷却能力を確保できる熱交換器を設置できる。これにより、例えば寒冷地、山中等の環境条件の厳しい場所に設置される電話基地局にとって有用な冷却装置を提供できる。
【００５７】
また、冷却装置１は、吹出し温度センサ１６によって検出される、冷却用熱交換器で冷却後の空気温度を用いた所定の判定処理によって、ポンプの運転個数を判定する。これによれば、冷却対象を冷却するのに用いられる空気の温度を用いて、必要とする冷却能力を判定するため、直接的に必要な冷却能力を計測することができる。
【００５８】
また、制御装置５は、冷却対象に関する温度に応じて、運転するポンプの個数を、１個増加させる場合と、運転個数を維持する場合と、１個減少させる場合と、のいずれかに判定し、当該判定の結果に適合する運転個数に制御する。これによれば、冷却装置１は、すべてのポンプが同時に起動または停止されることはなく、１個ずつ順に運転または停止されることになる。このため、吐出能力の可変制御が可能な冷媒駆動手段を用いなくとも、冷媒流量を段階的可変でき、または少しずつ変化させることが可能な、流量制御性の高い冷却装置を安価に提供することができる。
【００５９】
制御装置５は、複数のポンプがすべて運転中である場合に、冷却対象に関する温度に応じて、運転するポンプの個数を１個増加させるという判定結果に至ると、冷却対象の状態を監視する監視装置６に対して、現在の状態を通報する。これによれば、これ以上ポンプの運転個数を増加できず、冷却能力の向上が図れない場合に、監視装置６に現在の状態を通報する。監視装置６は、この情報を受けることにより、冷却対象を保護する対策を講じることが可能になる。
【００６０】
冷却装置１が備える複数のポンプ１０ａ〜１０ｄ（駆動装置）のそれぞれは、冷媒流量を可変できない出力固定の装置である。この構成によれば、出力可変の制御のための、回路や制御装置が不要である。このため、部品点数を少なくし、安価な冷媒駆動手段や制御装置によっても、冷媒流量を制御可能な冷却装置１を提供できる。
【００６１】
また、冷却装置１が備えるポンプの個数は、冷却装置１に求められる冷却能力を超える冷却能力を発揮可能な個数に設定することが好ましい。これによれば、冷媒流量能力に余裕を見込んでおくことで、仮にいずれかのポンプに異常が発生した場合であっても、冷却能力を落とすことなく、メンテナンス、部品交換等の作業を実施することができる。
【００６２】
また、冷却装置１によれば、冷却対象を冷却するための冷却系統の個数（例えば空調機の個数）に冗長性を持たせなくても、故障時等に冷却機能を失うことがない装置を提供でき、また、冷却のための部品点数を低減することにも貢献できる。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態では、他の形態である冷却装置１０１について図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態の冷却装置１０１に関する構成を示した図である。図４において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成を有するものは、第１実施形態で説明した同様の作用、効果を奏するものとする。
【００６４】
図４に示すように、冷却装置１０１は、冷媒回路１４を形成する主要な環状配管の各分岐部と各蒸発器１１ａ〜１１ｄとを連絡する配管の部位に、配管内に形成される通路を開放したり閉鎖したりする弁装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄをそれぞれ備える。各弁装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの動作は、制御装置５によって制御される。
【００６５】
第２実施形態によれば、冷却用熱交換器と放熱用熱交換器は、２組以上の熱交換器によって構成される。冷却装置１０１は、各組の熱交換器に対して、冷媒の流通を許可する状態と禁止する状態とに切り替え可能とする弁装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄをそれぞれ備える。制御装置５は、これらの弁装置のそれぞれについて、運転を個別に制御する。
【００６６】
この構成によれば、制御装置５は、任意の弁装置を開放及び閉鎖することができる。したがって、メンテナンス等において、冷媒を流通させたくない熱交換器がある場合には、該当する弁装置を閉鎖するように制御することで、冷却能力を発揮したまま、メンテナンス作業を実施することが可能になる。
【００６７】
（他の実施形態）
前述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００６８】
前述の実施形態において、冷却装置１、１０１が有する複数のポンプは、熱交換器の組数と同数であるが、この形態に限定するものではない。すなわち、冷却装置１、１０１が有するポンプの個数は、熱交換器の組数よりも多い個数でもよいし、少ない個数でもよい。
【００６９】
前述の実施形態において、冷却用熱交換器１１は、送風機１２によって送られた空気を、内部を流通する冷媒の吸熱作用によって冷却して、当該冷却空気が冷却対象に送風されるが、この形態に限定するものではない。冷却用熱交換器１１は、空気を冷却するのではなく、冷却対象を直接冷却したり、固体物を介した熱伝導によって冷却対象を冷却したりするものでもよい。
【００７０】
前述の実施形態においては、冷却装置１のポンプ制御について、図３のフローチャートを参照して４個のポンプの場合を説明した。しかしながら、このポンプ制御が適用されるポンプの個数は、４個に限定されるものではなく、２個以上であれば、何個でも提供可能である。
【００７１】
前述の実施形態におけるポンプには、誘導電動機、直流ブラシレスモータを有して、冷媒駆動力発揮する装置を採用することができる。また、前述の実施形態における放熱用熱交換器１３は、空冷式の他、水冷式として構成してもよい。また、前述の実施形態におけるポンプは、前述の実施形態において説明した位置にかかわらず、冷媒回路１４の任意の箇所に設置することができる。
【００７２】
また、第２実施形態における各ポンプは、各弁装置と直列に接続されるポンプとしてもよい。これによれば、各熱交換器に係る系統を別々に機能させることができる。
【００７３】
また、複数台のポンプを並列に備えて運転台数の増減によって系統全体の冷媒流量を調整する場合、そのうちの１個がなんらかの理由で故障または停止すると、ポンプの吸込み側と吐出し側の差圧によって、当該ポンプを通じて冷媒が逆流する懸念がある。したがって、これらのポンプは内部に逆流防止機構を備えたものであってもよく、または、系統は、ポンプの吐出し側にチェック弁などの逆流防止装置を備えたものであってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
５…制御装置
６…監視装置
１０…冷媒駆動手段
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…ポンプ（駆動装置）
１１…冷却用熱交換器
１３…放熱用熱交換器
１４…冷媒回路
【図１】
2016024672.tif 000003
【図２】
2016024672.tif 000004
【図３】
2016024672.tif 000005
【図４】
2016024672.tif 000006