(57)【要約】２相冷媒背部ドア熱交換器。２相冷媒を通す熱交換器を使用して、熱を発生する機器を通った空気を冷却する方法。冷却ユニットであって、該ユニットの使用時に冷媒流体を通す第一通路と、該ユニットの使用時に冷媒流体を通す第二通路とを有し、該第一及び第二通路の一部分は、互いに熱的に連結され、該ユニットの熱交換器を構成する、冷却ユニット。ユニットの使用時、前記第二通路を通る冷媒流体は、冷却される空間内の少なくとも一つの熱交換器に通される。ユニットの使用時、前記第二通路内の冷媒流体は、少なくとも部分的に気体である。該ユニットの熱交換器は、コンデンサーで構成される。該ユニットは、更に、前記第二通路内の圧力をモニターするように接続された少なくとも一つの圧力センサーと、前記第一通路内の冷媒流体のパラメーターの調節を可能にするように接続されたパラメーター調節器とを有する。ユニットの使用時、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒流体は、２相状態にある。該ユニットは、更にプロセッサを有し、該プロセッサは、前記少なくとも一つの圧力センサーから信号を受信し、また、パラメーター調節器へ信号を発し、前記第一通路内の冷媒流体のパラメーターを調節する。このプロセッサは、ユニットの使用時、前記第二通路内の圧力を変え、それによって前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒の温度を制御する。該ユニットの使用時には冷媒流体を第一通路を通し、そして、冷媒を第二通路を通すことからなる空間を冷却する方法であって、該第一及び第二通路の一部分は、熱交換器を構成するように互いに熱的に連結されている方法。前記第二通路を通る冷媒流体は、冷却すべき空間内の少なくとも一つの熱交換器へ送られる。前記第二通路内の冷媒は、少なくとも部分的に気体であり、前記第一及び第二通路の一部分によって構成される熱交換器は、コンデンサーを構成し、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒流体は、２相状態にある。前記第一通路内の冷媒流体のパラメーターを変えて、前記第二通路内の冷媒の圧力を変え、それによって、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒の温度を制御する。
2012523114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相冷媒背部ドア熱交換器。
【請求項２】
多数の冷媒を導くループを有し、その各々が、一端で共通の入口または上流ヘッダーに接続され、他端で共通の出口または下流ヘッダーに接続される、請求の範囲第１項に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ヘッダーが、細長い円柱状であり、出口ヘッダーの直径が、入口ヘッダーのそれより大きく、ループと共通のヘッダーとの間の接続部での２相冷媒の生成に対応する、請求の範囲第２項に記載の熱交換器。
【請求項４】
出口ヘッダーの内径と入口ヘッダーの内径の比が、１．１から１．５の範囲にある、請求の範囲第３項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記比が約１．３である、請求の範囲第４項に記載の熱交換器。
【請求項６】
使用時に、Ｒ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）が２相状態で中を通って流れる、請求の範囲第５項に記載の熱交換器。
【請求項７】
入口ヘッダーに接続されているループの両端部に、それぞれオリフィスが設けられている、請求の範囲第２ないし６項のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記ループが、ほぼ水平に伸びている、請求の範囲第２ないし７項のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記ヘッダーが、ほぼ垂直に伸びている、請求の範囲第２ないし８項のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
ほぼ垂直なヒンジによって片側でヒンジ止めされる、請求の範囲第２ないし９項のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記ヘッダーは、ドアのヒンジ側にあって、ドアが開閉されるときのその移動量を少なくする、請求の範囲第１０項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記ヘッダーには、それぞれの端部に、それぞれ迅速開放式コネクタが設けられている、請求の範囲第２ないし１１項のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記迅速開放式コネクタが、差込式コネクタからなる、請求の範囲第１２項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
２相冷媒を通す熱交換器を使用して、熱を発生する機器を通った空気を冷却する方法。
【請求項１５】
前記冷媒の沸点が、１５℃から２５℃の範囲にある、請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１６】
前記冷媒が、Ｒ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）からなる、請求の範囲第１５項に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の熱交換器を用いる、請求の範囲第１４ないし１６項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
冷却ユニットであって、該ユニットの使用時には冷媒流体を通す第一通路と、該ユニットの使用時には冷媒流体を通す第二通路とよりなり、該第一および第二通路の一部分は、該ユニットの熱交換器を構成するように互いに熱的に連結されており、ユニットの使用時、前記第二通路を通る冷媒流体は、冷却される空間内の少なくとも一つの熱交換器に通され、
ユニットの使用時、前記第二通路内の冷媒流体は、少なくとも部分的に気体であり、該ユニットの熱交換器は、コンデンサーであり、
該ユニットは、更に、前記第二通路内の圧力をモニターするように接続された少なくとも一つの圧力センサーと、前記第一通路内の冷媒流体の一つのパラメーターの調節を可能にするように接続されたパラメーター調節器とよりなり、ユニットの使用時、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒流体は、２相状態にあり、該ユニットは、更にプロセッサよりなり、該プロセッサは、ユニットの使用時、前記少なくとも一つの圧力センサーから信号を受信し、パラメーター調節器へ信号を発信して、前記第一通路内の冷媒流体の一つのパラメーターを調節し、それにより前記第二通路内の圧力を変え、それによって前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒の温度を制御する、冷却ユニット。
【請求項１９】
前記ユニットが、更に、一以上の温度／湿度センサーよりなり、該一以上の温度／湿度センサーは、ユニットの使用時に冷却される空間内に配置され、前記プロセッサに接続されており、
該プロセッサは、前記パラメーター調節器に信号を発振して、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷却媒体の温度を、前記一以上の温度／湿度センサーが示す空間内の空気の露点よりも上に維持する、請求の範囲第１８項に記載の冷却ユニット。
【請求項２０】
前記パラメーターが、前記第二通路を通る冷媒の流れであり、前記パラメーター調節器が、可変制御弁または可変ポンプである、請求の範囲第１８または１９項のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
【請求項２１】
前記ユニットが、更に、前記第二通路内に接続されたセパレーターよりなり、第二通路内の冷媒の液体から気体を分離する、請求の範囲第１８ないし２０項のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
【請求項２２】
前記セパレーターが、冷媒の気体部分を前記コンデンサーへ、また、前記冷媒の液体部分を、該コンデンサーをバイパスする前記第二通路の一部分へ送るように接続された、請求の範囲第２１項に記載の冷却ユニット。
【請求項２３】
前記ユニットが、更に貯蔵器よりなり、該貯蔵器は前記第二通路に接続されており、前記第二通路内の冷媒の液体の予備量を保持する、請求の範囲第１８ないし２２項のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
【請求項２４】
.  前記貯蔵器が、前記コンデンサーをバイバスする前記第二通路のその一部分に接続された、請求の範囲第２３項に記載の冷却ユニット。
【請求項２５】
前記少なくとも一つの熱交換器に接続された請求の範囲第１８ないし２４項のいずれか一項に記載の冷却ユニットよりなり、前記第二通路の冷媒が、前記少なくとも一つの熱交換器を通過する、冷却装置。
【請求項２６】
前記少なくとも一つの熱交換器が、請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の２相背部ドア熱交換器である、請求の範囲第２５項に記載の冷却装置。
【請求項２７】
ユニットの使用時には第一通路に冷媒流体を通し、そして、第二通路に冷媒を通すことよりなり、前記第一および第二通路の一部分は、互いに熱的に連結されて、熱交換器を構成し、前記第二通路を通る冷媒流体は、冷却される空間内の少なくとも一つの熱交換器に通される方法において、
前記第二通路内の冷媒流体が、少なくとも部分的に気体であり、前記第一および第二通路の部分によって構成される該熱交換器が、コンデンサーを構成し、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒流体が、２相状態にあり、
また、前記第一通路内の冷媒流体のパラメーターを変えて、前記第二通路内の冷媒流体の圧力を変え、それによって前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒の温度を制御することを特徴とする、空間の冷却方法。
【請求項２８】
前記第二通路内の冷媒が、Ｒ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）よりなる、請求の範囲第２７項に記載の空間の冷却方法。
【請求項２９】
前記方法が、請求項１８ないし２６のいずれか一項に記載の冷却ユニットまたは装置を使用して行われる、請求の範囲第２７または２８項のいずれか１項に記載の空間の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
データセンターは、周囲冷却によって冷却される。周囲冷却では、データセンターの床下にある複数の空気−液体熱交換機が室外に配置され、空気は、データセンターの内部から汲み上げられ、空気−液体熱交換機を通って下降し、そこからフローリングにある通気孔を通って上昇し、ブレードラックの列の間の通路に入る。これらの通路の冷たい空気は、対流によってブレードの間を通り抜け、ラックの列の反対側に出て暖かい通路に入る。暖かい通路の暖かい空気は、対流によってラックの上の空気中を通り、天井に沿って流れ、再び空気中を下降して周囲冷却の複数の液体熱交換器に入る。このサイクルは、連続しており、センターの温度を、ブレードの効率的な作動にとって許容できる程度の低いレベルに保つ。
【背景技術】
【０００２】
ブレードの作動容量が増大するのにしたがって、データセンター内の空気の冷却量も増大することがのぞまれ、さらには必要になってきている。単に周囲冷却の冷却容量を大きくすることは、そのようなやり方で行うことのできる冷却量には限界があるため、必ずしも選択肢ではない。この問題は、空気の流れがラックから出るラックの背部に複数の空気−水熱交換器を取り付けることで解決されてきた。このような熱交換器は、背部ドア熱交換器と呼ばれている。他の冷却剤に比べて水の比熱が比較的高いために、これらでは、水が冷媒として使用される。背部ドア熱交換器に供給される水の温度は、通常の室温と思われる温度かそれよりわずかに低い温度で、通常は、１８℃から２２℃の範囲である。ブレードから出る空気の温度は、それより高く、おそらく３５℃から４５℃の範囲であるため、この方法は、いぜん効果的な方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように電子機器近くで水を使用することは、短絡による機器の損傷などの危険を伴うおそれがある。しかし、安全な他の冷媒の比熱は、十分高くないため、そこに問題が生じる。
【０００４】
本発明は、この問題への改善策を求めるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の第一の観点は、２相冷媒背部ドア熱交換器に関するものである。
【０００６】
この種の熱交換器での効果的な冷媒は、２相であるため、すなわち一部が気体で一部が液体であるため、冷媒の液体の状態と気体の状態との間の移行時の潜熱を使用して、液体の状態での冷媒の比較的低い比熱を補う。
【０００７】
好ましくは、２相冷媒背部ドア熱交換器は、多数の冷媒を導くループを有し、その各々が、一端で共通の入口または上流ヘッダーに接続され、他端で共通の出口または下流ヘッダーに接続される。これによって、ドア全体にわたってバランスのとれた冷却が行われる。
【０００８】
好ましくは、前記ヘッダーが、細長い円柱状であり、出口ヘッダーの直径が、入口ヘッダーのそれより大きく、ループと共通のヘッダーとの間の接続部での２相冷媒の生成に対応する。より好ましくは、出口ヘッダーの内径と入口ヘッダーの内径の比は、１．１から１．５の範囲にあり、例えば、約１．３であり、冷媒がＲ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）の場合、とくに好適である。
【０００９】
好ましくは、入口ヘッダーに接続されているループの両端部に、それぞれオリフィスが設けられている。これを用いて、ループ内の冷媒が２相であることを確認する。
【００１０】
該ループが、ほぼ水平に伸びていることが有利である。これは、ブレードが水平に向いていることに適合する。
【００１１】
前記ヘッダーは、好ましくは、ほぼ垂直に伸びており、また、前記ドアが、ほぼ垂直なヒンジによって片側でヒンジ止めされている場合、該ヘッダーは、好ましくは、ドアのヒンジ側にあって、ドアが開閉されるときのその移動量を少なくする。これによって、ヘッダーを冷媒回路に接続することが容易になる。
【００１２】
前記ヘッダーには、それぞれの端部に、それぞれの迅速開放式コネクタ、例えば差込式コネクタ、が設けられていることが有利である。
【００１３】
本発明は、２相冷媒を通す熱交換器によってブレードラックを出る空気を冷却する方法を含むものである。
【００１４】
冷媒は、沸点が通常の室温に近いものであり、例えば１５℃から２５℃の範囲にあることが有利である。これによって、２相の構築が容易となる。例えば、冷媒は、Ｒ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）からなるものとすることができる。
【００１５】
好ましくは、方法では、本発明に基づく熱交換器であって、上述の一以上の段落に述べられているような熱交換器を用いる。
【００１６】
本発明の第二の観点は、冷却ユニットに関するものであって、該ユニットの使用時には冷媒流体を通す第一通路と、該ユニットの使用時には冷媒流体を通す第二通路とよりなり、該第一および第二通路の一部分は、該ユニットの熱交換器を構成するように互いに熱的に連結されており、ユニットの使用時、前記第二通路を通る冷媒流体は、冷却される空間内の少なくとも一つの熱交換器に通され、
ユニットの使用時、前記第二通路内の冷媒流体は、少なくとも部分的に気体であり、該ユニットの熱交換器は、コンデンサーであり、
該ユニットは、更に、前記第二通路内の圧力をモニターするように接続された少なくとも一つの圧力センサーと、前記第一通路内の冷媒流体の一つのパラメーターの調節を可能にするように接続されたパラメーター調節器とよりなり、ユニットの使用時、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒流体は、２相状態にあり、該ユニットは、更にプロセッサよりなり、該プロセッサは、ユニットの使用時、前記少なくとも一つの圧力センサーから信号を受信し、パラメーター調節器へ信号を発信して、前記第一通路内の冷媒流体の一つのパラメーターを調節し、それにより前記第二通路内の圧力を変え、それによって前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒の温度を制御する、冷却ユニットである。
【００１７】
前記少なくとも一つの熱交換器の下流ヘッダー内の圧力は、特にこの目的に関連する。該ユニットは、更に、一以上の温度／湿度センサーよりなり、該一以上の温度／湿度センサーは、ユニットの使用時に冷却される空間内に配置され、前記プロセッサに接続されており、該プロセッサは、前記パラメーター調節器に信号を発振して、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷却媒体の温度を、前記一以上の温度／湿度センサーが示す空間内の空気の露点よりも上に維持する、冷却ユニットである。
【００１８】
前記パラメーターを、前記第二通路を通る冷媒の流れとすることができ、また、パラメーター調節器は、可変制御弁または可変ポンプとすることができる。
【００１９】
該ユニットは、更に、前記第二通路内に接続されたセパレーターよりなっていてもよく、第二通路内の冷媒の液体から気体を分離することができる。
【００２０】
前記セパレーターは、冷媒の気体部分を前記コンデンサーへ、また、前記冷媒の液体部分を、該コンデンサーをバイパスする前記第二通路の一部分へ送るように接続しても良い。
【００２１】
該ユニットは、更に、前記第二通路内に接続されたセパレーターよりなっていてもよく、第二通路内の冷媒の液体から気体を分離してもよい。
【００２２】
前記貯蔵器は、前記コンデンサーをバイバスする前記第二通路のその一部分に接続してもよい。
【００２３】
本発明は、また、冷却装置に関するものであり、該冷却装置は、上述の一以上の段落に述べられているような前記少なくとも一つの熱交換器に接続された冷却ユニットよりなり、前記第二通路の冷媒は、前記少なくとも一つの熱交換器を通過する。
【００２４】
前記少なくとも一つの熱交換器は、本発明の第一の観点による２相背部ドア熱交換器とすることができる。
【００２５】
本発明の第二の観点は、空間の冷却方法に関し、該方法は、ユニットの使用時には第一通路に冷媒流体を通し、そして、第二通路に冷媒を通すことよりなり、前記第一および第二通路の一部分は、互いに熱的に連結されて、熱交換器を構成し、前記第二通路を通る冷媒流体は、冷却される空間内の少なくとも一つの熱交換器に通される方法において、前記第二通路内の冷媒流体が、少なくとも部分的に気体であり、前記第一および第二通路の部分によって構成される該熱交換器が、コンデンサーを構成し、前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒流体が、２相状態にあり、また、前記第一通路内の冷媒流体のパラメーターを変えて、前記第二通路内の冷媒流体の圧力を変え、それによって前記少なくとも一つの熱交換器内の冷媒の温度を制御する。
【００２６】
前記第二通路内の冷媒は、Ｒ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）よりなってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】背部ドア熱交換器を組み込んだデータセンターの片側上方から見た斜視図であり、その各々は本発明を実施したものである。
【図２】図１に示す背部ドア熱交換器の一つの背立面図である。
【図３】図２に示す背部ドア熱交換器の上方から見た図である。
【図４】図２および図３に示す背部ドア熱交換器の側面図である。
【図５】図２および図３に示す背部ドア熱交換器の他側の側面図である。
【図６】図５に示すドアと同じ側面であるが、一部を取り除き、熱交換器の他の部分を示す図である。
【図７】図１ないし図６に示す背部ドア熱交換器の部分の軸断面図である。
【図８】本発明の第二の観点を実施した装置の電気および流体回路図である。
【図９】図８に示す装置のセパレーターの軸断面略図である。
【図１０】図８に示す装置の使用時の、該装置の一つのコイルの断面図である。
【図１１】説明用のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明により作られた背部ドア熱交換器及び冷却ユニットの一例を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００２９】
図１は、データセンター１００を示し、該データセンターには、冷化ユニット１１０が設けられており、該深冷ユニットは、周囲冷却１２０に冷却用水を供給するよう接続されている。該データセンター１００には、複数列のブレードラック１４０が設けられており、これらのブレードラック１４０には、それぞれ背部ドア熱交換器１４２が設けられている。冷化器１１０からの冷化された水は、送り配管１４３を通って周囲冷却１２０のために汲み上げられ、暖められた水は、周囲冷却１２０から他の配管１４４を通って冷化器１１０に戻される。
【００３０】
周囲冷却１２０と背部ドア熱交換器１４２を有するブレードラック１４０とは、高床１４５の上に置かれている。ブレードラック１４０は、列１４６にして配置されている。高床１４５には、列１４６の間の一以上の通路１５０に通気孔１４８が配設されているが、それに隣接する通路１５２には通気孔がない。すなわち、通気孔のある通路と通気孔のない通路が交互に配置されていることになる。データセンター１００の使用時、暖かい通路１５２の暖かい空気は、上方に上昇して、隣接する冷たい通路１５０からラック１４０を通って冷たい空気を引き寄せる。これによって、ラック１４０を通って冷たい空気が連続的に引き寄せられることになる。暖かい空気は、データセンターの天井に向かって上昇し、周囲冷却１２０に向かって外方に流れ、そこで冷却されて下降し、高床の下側で周囲冷却１２０から出て行く。この対流は、連続的に起こり、冷たい空気は、通気孔１４８を通って上方に上昇し、空気冷却サイクルが継続される。
【００３１】
背部ドア熱交換器１４２は、データセンター１００を通って流れる空気を付加的に冷却するもので、それらを通って流れる冷媒は、冷却ユニット１５３によって供給される。
【００３２】
図２ないし図６は、各々の背部ドア熱交換器１４２の構造をより詳細に示す図である。これらの図から、背部ドア熱交換器１４２は、金属配管１６２を支えるフレーム１６０よりなることが理解されよう。この配管は、多数の水平に伸びるループ又はコイル１６４よりなる。各々のコイルは、フレーム１６０の片側にある、ループ又はコイルの水平ストレート部分への入口１６６を有し、該水平部分は、フレーム１６０の反対側までずっと伸びており、そこで、１８０度湾曲部１６８で曲がっている。そこから、コイルは、ストレートで水平に伸びてドアの最初の側に戻り、そこで、別の１８０度湾曲部１７０を通り、ループ又はコイルの、別の水平ストレート部分に入って、ドアの反対側に達し、さらに第三１８０度湾曲部１７２を通り、コイルの第四ストレート水平部分に入ってドアの最初の側に達する。そこには、出口１７４に達する入口１６６が配置されている。
【００３３】
各々の入口１６６は、ほぼ垂直に配置された円柱状入口ヘッダー１７６と流体連通している。
【００３４】
各々のループ又はコイル出口１７４は、垂直に配置された円柱状の共通の出口ヘッダー１７８に接続されている。
【００３５】
入口ヘッダーの内径に対する出口ヘッダーの内径の比は、ほぼ１．３である。図示の交換器では、出口ヘッダーの内径は、３５ｍｍであり、入口ヘッダーの内径は、２８ｍｍであるので、その比は、１．２５となる。
【００３６】
入口ヘッダー１７６から複数のコイル入口１６６への接続は、それぞれ、ノズル１８０を介して行われる。各ノズル１８０は、オリフィス１８２よりなり、該オリフィスは、冷媒を液体として受け取り、それを液体／気体２相冷媒に変えるために適した直径を有する。それに比べると、各コイル出口１７４と出口ヘッダー１７８との間の接続には、ノズル１８０が介在しておらず、したがって、コイル・パイプの全幅を使って流体を出口ヘッダー１７８へ移送することができる。これは、気体又は気化した２相状態にある冷媒に適したものである。図２ないし図７に示す背部ドア熱交換器は、このように２相冷媒背部ドア熱交換器として構成されている。
【００３７】
ドアは、ドア１４２の入口ヘッダー１７６及び出口ヘッダー１７８と同じ側に配置されたヒンジ（図示せず）によって、関連するブレードラック１４０に接続されている。これによって、背部ドア熱交換器を開けて、ブレードラックの背部にアクセスすることができる。背部ドア熱交換器１４２が図１に示すように設置される場合、入口ヘッダー１７６及び出口ヘッダー１７８は、柔軟性のある配管（図示せず）によって冷蔵ユニットに接続されており、このユニットは、冷却された液体冷媒を入口ヘッダー１７６に汲み上げ、気体及び／又は気化した冷媒を出口ヘッダー１７８から受け取る。入口ヘッダー１７６及び出口ヘッダー１７８が背部ドア熱交換器１４２のヒンジ側に存在することによって、背部ドア熱交換器の開閉時に、柔軟性のある配管のコネクタ（図示せず）がこれらヘッダーへ移動する距離を、少なくすることができる。
【００３８】
当業者にとって、図示の背部ドア熱交換器には、本発明の構成を逸脱することなく、多くの変更および修正が可能であろう。例えば、各々のループ又はコイルの水平部分の数を増減することもできる。各々の水平コイル部分には、一以上のフィンを設けることができ、それらのフィンは、水平に向いたものとすることができる。
【００３９】
図８に示す装置にあっても、図１ないし図６に示す２相背部ドア熱交換器１４２は、符号１４２で示されている。さらに、図８に示す装置の他の部分を有する冷却ユニットは、全体として参照番号１５３で示されている。該冷却ユニットは、第一通路２００を有し、該第一通路は、装置の使用時に冷却用水が通る。該通路２００には可変制御弁２０２が接続されており、通路を通る冷却用水の流れを変化させることができる。通路２００の一部分は、コンデンサー２０４の一部分で構成されている。上述の一部分と熱的に連通している、このコンデンサー２０４の他の一部分は、第二通路２０６であり、Ｒ１３４ａ冷却剤（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）が、その中を通る。
【００４０】
コンデンサー２０４の下流方向では、通路２０６に続いて冷媒貯蔵器２０８が配設され、この通路に並列に接続されている。通路２０６から該貯蔵器２０８への入力部には、制御弁２１０が配設されている。
【００４１】
通路２０６に添ってさらに下流に進むと、前記第二通路２０６の周囲に冷媒を汲み出すためのポンプ２１２が設けられている。
【００４２】
通路２０６のさらに下流には、通路２０６の一部分２１６と並列に接続されたフィルター２１４が設けられている。該通路の一部分は、フィルター２０４と並列であり、該フィルターをバイパスする。フィルター２１４の下流には、通路２０６の入力ライン２１８と出力ライン２２０とが設けられている。
【００４３】
各々の２相背部ドア熱交換器１４２は、前記入力ライン２１８に接続された入力部と、前記出力ライン２２０に接続された出力部とを有し、したがって、通路２０６内の冷媒は、背部ドア熱交換器１４２のコイル１６４を通り、それぞれのヘッダーを通ることになる。通路２０６の出力ライン２２０から下流に続けて、該通路は、セパレーター２２２に接続されており、該セパレーターは、コンデンサー２０４に接続された第一の分岐ライン２２３と、該コンデンサー２０４と並列でそれをバイパスする第二の分岐ライン２２４とを有している。
【００４４】
ポンプ速度制御器２２６は、ポンプ２１２を制御するために電気的に接続されている。冷却ユニット１５３には、データセンター１００内に、一以上の温度／湿度センサー２２８が設けられており、該データセンター１００内の空気の温度及び湿度を測定する。
【００４５】
前記ユニット１５３には、また、コントローラー及び表示装置２３０が設けられている。熱交換器１４２の入口内の冷媒流体の圧力を測定するように接続されたそれぞれの圧力メーター２３２から信号と、熱交換器１４２の出口内の冷媒の圧力を測定するように接続されたそれぞれの圧力メーター２３４からの信号と、熱交換器１４２の入口内の冷媒の温度を測定するように配置されたそれぞれの温度計又は温度センサー２３６からの信号と、熱交換器１４２の出口内の冷媒の温度を測定するように配置されたそれぞれの温度計又は温度センサー２３８からの信号と、一以上の温度／湿度センサー２２８からの信号とを受信するように、前記表示装置は、接続されている。
【００４６】
コントローラー及び表示装置２３０は、また、可変弁２４０を制御するように接続されており、該可変弁は、第二通路２０６の部分２１６を通る冷媒の流れを制御するように接続されている。該コントローラー及び表示装置２３０は、また、可変制御弁２１０と、ポンプ２１２と、可変制御弁２０２とを制御するように接続されている。
【００４７】
図９は、セパレーターをさらに詳細に示す図である。すなわち、該セパレーターは、ほぼ直立で円柱状チャンバ２５０を有し、該チャンバ２５０は、通路２２０、２２３、２２４の内部断面積よりかなり大きい内部断面積を有する。通路２２４は、円柱状チャンバ２５０の下端から下方に伸び、通路２０６の部分２２０は、円柱状チャンバ２５０の上半部分に入り込んでおり、通路２０６の部分２２３は、該通路２０６の部分２２０が円柱状チャンバ２５０に入り込んでいる位置よりさらに上方の位置で、円柱状チャンバ２５０からの出口を構成している。
【００４８】
制御ユニット１５３は、下記のように作動する。
【００４９】
冷却用水が第一通路２００を通って流れると、液体冷媒は、通路２０６を通ってポンプ２１２へ流れ、該ポンプ２１２により、流体は、さらに通路２０６を通り、フィルター２１４を通るかあるいはフィルターのバイパス２１６に添って入口ライン２１８へ流れるようにされる。ここから、冷媒は、背部ドア熱交換器１４２のコイル１６４の中に流れ込む。熱交換器のノズル１８０と第二通路２０６の冷媒の圧力とにより、ノズル１８０の前後で圧力の低下が生じ、その結果、背部ドア熱交換器１４２のコイル１６４内部の冷媒は、２相状態、すなわち、一部は液体で一部は気体の状態になる。
【００５０】
図１０は、コイル１６４の断面を示し、図では、冷媒が、液体の状態２６０でコイル１６４の内表面に接触し、コイル１６４の中央領域では気体の状態２６２にあることが示されている。この２相冷媒は、約５．２バール±１０％の圧力で出口ライン２２０に戻される。２相状態の冷媒は、前記出口ラインを通ってセパレーター２２２に入る。ここにおいて、冷媒の重い液体部分は、円柱状チャンバ２５０の下半分に落下し、冷媒の軽い気体部分は、円柱状チャンバ２５０の上端部分に上る。冷媒の気体部分は、コンデンサー２０４の通路２０６の部分２２３に沿って進み、そこで、凝縮されて液体になり、コンデンサー２０４の出口を通り、通路２０６の部分２２４を通って降りてきた冷媒の液体部分と合流してからポンプ２１２に戻る。このようにして、サイクルが継続する。
【００５１】
コントローラー及び表示装置２３０は、速度制御器２２６を制御する。速度制御器２２６は、ポンプ２１２を制御して、該ポンプ２１２が、あらかじめ定められたポンプ速度の範囲内で作動するようにする。同時に、例えばポンプ２１２内にキャビテーションの危険が生じるようなあらかじめ定められた値以下の信号を、圧力センサー２４２がコントローラー及び表示装置２３０に送信した場合、コントローラー及び表示装置２３０は、速度制御器２２６に信号を送信してポンプ２１２の速度を下げるようにプログラムされている。
【００５２】
コイル１６４内部の冷媒の温度が、許容できないほどデータセンター１００内の空気の露点に近いことを、一以上の温度／湿度センサー２２８及び温度センサー２３６、２３８から発信された信号が示している場合、該コントローラー及び表示装置は、前記第一通路２００内の弁２０２に信号を送信して、該弁２０２を通る利用可能な断面積を小さくし、それによってコンデンサー２０４を通る冷却用水の流量を減らし、前記第二通路２０６内の冷媒流体の圧力および温度を高めるようにする。
【００５３】
図１１は、図８の装置と図１に示すデータセンター内の異なる変数の間の関係を示す。このグラフでは、水平軸が摂氏温度を示し、垂直軸が圧力をＫＰａで示している。センター１００内部の露点は、図１１の垂直線ＤＴで示されている。曲線Ｃｃは、前記第二通路内の冷媒の飽和曲線であり、点曲線Ｃｓは、凝縮の可能性を減らすように組み込まれた安全性係数を掛けて得られた飽和曲線である。曲線Ｃｕは、ポンプ２１２のすぐ上流、すなわちポンプの吸い込み側の冷媒温度の関数としてのシステム圧力の変化を示し、曲線Ｃｄは、ポンプの下流のより高いシステム圧力の変化を示す。
【００５４】
したがって、ポンプ２１２の作動領域は、四角２７０の右上側部分内になければならないことが理解されよう。
【符号の説明】
【００５５】
１４２：背部ドア熱交換器、
１５３：冷却ユニット、
１６４：ループ、
１７６：上流ヘッダー、
１７８：下流ヘッダー、
２００：第一通路、
２０２：可変制御弁、
２０４：コンデンサー、
２０６：第二通路、
２０８：貯蔵器、
２２２：セパレーター、
２２８：温度／湿度センサー
２４２：圧力センサー、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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