JP6588388B2 - Heating element cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、液浸方式の冷却液を介して発熱体を冷却するための発熱体冷却システムに関する。 The present invention relates to a heating element cooling system for cooling a heating element via a liquid immersion type cooling liquid.
例えば、特許文献１に記載の発熱体冷却システムは、１つ以上のプロセッサが搭載された複数の電子機器を冷却液に浸漬することにより、それら電子機器を冷却する液浸方式を採用している。そして、当該発明では、特定の物性値を有する冷却液を用いることにより、冷却液が局所的に沸騰することを抑制している。
For example, the heating element cooling system described in
しかし、特許文献１に記載の発明が採用している冷却液は、価格が高く、かつ、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が大きいので、実用化が難しいという問題がある。特に、地球温暖化係数は、当該冷却液の物性値であるので、地球温暖化係数の小さい他の冷却液に変更しない限り、地球温暖化を抑制することは不可能である。
However, the coolant employed in the invention described in
本願は、上記に点に鑑み、特定の物性値を有する冷却液は勿論のこと、その他の冷却液も用いることが可能な発熱体冷却システムを提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present application to provide a heating element cooling system that can use not only a cooling liquid having specific physical property values but also other cooling liquids.
本願では、冷却液を冷却する冷却装置（５）と、冷却液を攪拌するための攪拌装置（３Ａ）と、少なくとも発熱体（１）周囲に存在する冷却液が沸騰したとみなすことが可能な状態（以下、局所沸騰状態という。）にあるか否かを判定するための局所沸騰判定装置（１１）と、少なくとも攪拌装置（３Ａ）の作動を制御する制御部（１０）であって、局所沸騰判定装置（１１）により局所沸騰状態にあると判定されている場合に攪拌装置（３Ａ）を稼働させる制御モードが実行可能な制御部（１０）とを備える。 In the present application, the cooling device (5) for cooling the cooling liquid, the stirring device (3A) for stirring the cooling liquid, and at least the cooling liquid existing around the heating element (1) can be regarded as boiling. A local boiling determination device (11) for determining whether or not a state (hereinafter referred to as a local boiling state) is present, and a control unit (10) for controlling the operation of at least the stirring device (3A), And a control unit (10) capable of executing a control mode for operating the stirring device (3A) when it is determined by the boiling determination device (11) that a local boiling state is present.
そして、局所沸騰判定装置（１１）により局所沸騰状態にあると判定されている場合に攪拌装置（３Ａ）を稼働させれば、冷却装置（５）が生成する冷熱を増大させることなく、局所沸騰状態の多発を抑制できる。 And if it determines with it being in a local boiling state by the local boiling determination apparatus (11), if a stirrer (3A) is operated, local boiling will be carried out, without increasing the cold heat which a cooling device (5) produces | generates. Multiple occurrences of state can be suppressed.
つまり、本願に係る発熱体冷却システムによれば、地球温暖化係数の大きい冷却液を用いることなく、発熱体冷却システムの消費動力が増大することを抑制しながら、所沸騰状態の多発を抑制できる。延いては、地球温暖化係数の小さい冷却液を用いることが可能な液浸方式の冷却システムを得ることができる。 That is, according to the heating element cooling system according to the present application, frequent occurrence of a boiling state can be suppressed while suppressing an increase in power consumption of the heating element cooling system without using a coolant having a large global warming potential. . As a result, it is possible to obtain an immersion type cooling system that can use a coolant having a small global warming potential.
なお、本願に係る発熱体冷却システムでは、当然に特許文献１に記載された特定の物性値を有する冷却液を用いることも可能である。
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。
In addition, in the heat generating body cooling system which concerns on this application, it is also possible to use the cooling liquid which has the specific physical-property value described in
Incidentally, the reference numerals in the above parentheses are examples showing the correspondence with the specific configurations described in the embodiments described later, and the present invention is limited to the specific configurations indicated by the reference numerals in the parentheses. It is not something.
以下に説明する「発明の実施形態」は、本願発明の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。 The “embodiment of the invention” described below shows an example of an embodiment belonging to the technical scope of the present invention. In other words, the invention specific items described in the claims are not limited to the specific configurations and structures shown in the following embodiments.
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that at least one member or part described with at least a reference numeral is provided, except for cases where “plural”, “two or more” and the like are omitted.
（第１実施形態）
１．発熱体冷却システムの概要
本実施形態に係る発熱体冷却システムは、情報通信技術用装置（以下、ＩＣＴ装置という。）を冷却するための冷却システムに適用したものである。ＩＣＴ装置は、発熱体の一例であって、１又は複数のＣＰＵ等を備えたコンピュータの集合体である。
(First embodiment)
1. Outline of Heating Element Cooling System The heating element cooling system according to this embodiment is applied to a cooling system for cooling an information communication technology device (hereinafter referred to as an ICT device). The ICT device is an example of a heating element, and is a collection of computers including one or more CPUs.
図１に示すように、ＩＣＴ装置１は、冷却液が満たされた冷却槽３内に収納されている。そして、ＩＣＴ装置１は、その全体が当該冷却液に浸漬された状態となっている。つまり、ＩＣＴ装置１は、空気を介すことなく、冷却液にて直接的に冷却される。
As shown in FIG. 1, the
冷却装置５は冷却液を冷却するための冷熱を生成する。当該冷却装置５は、第１運転モード及び第２運転モードのうちいずれかの運転モードにて冷熱を生成可能である。第１運転モードは、圧縮機５Ａを稼働させて冷熱を生成する運転モードである。
The cooling device 5 generates cold heat for cooling the coolant. The cooling device 5 can generate cold in one of the first operation mode and the second operation mode. The first operation mode is an operation mode in which the
第２運転モードは、圧縮機５Ａを稼働させることなく室外の熱を利用して冷熱を生成する運転モードである。なお、以下、第１運転モード及び第２運転モードを総称する場合には、「運転モード」と記す。
The second operation mode is an operation mode in which cold heat is generated using outdoor heat without operating the
すなわち、冷却装置５は、圧縮機５Ａ、低温側熱交換器５Ｂ、高温側熱交換器５Ｃ及びポンプ５Ｄ等を有して構成されている。圧縮機５Ａはフロン等の冷媒を圧縮する。低温側熱交換器５Ｂは、冷却液と冷媒とを熱交換する。
That is, the cooling device 5 includes a
高温側熱交換器５Ｃは、室外空気等と冷媒とを熱交換することにより、低温側熱交換器５Ｂにて回収した熱を室外空気等に放出する。室外送風機５Ｅは、高温側熱交換器５Ｃに室外空気を送風する。そして、本実施形態に係る第１運転モードでは、蒸気圧縮式冷凍サイクルにて冷熱を生成する。
The high temperature
つまり、第１運転モード時においては、冷却装置５は、低温側熱交換器５Ｂにて減圧された冷媒を蒸発させて冷却液から吸熱し、蒸発した気相冷媒を圧縮機５Ａにて圧縮した後、当該気相冷媒を高温側熱交換器５Ｃにて冷却又は凝縮させる（図１参照）。以下、第１運転モードを「圧縮サイクル」ともいう。
That is, in the first operation mode, the cooling device 5 evaporates the refrigerant decompressed by the low temperature
第２運転モード時においては、冷却装置５は、圧縮機５Ａを停止した状態でポンプ５Ｄを稼働させる。このため、液相状態の冷媒が低温側熱交換器５Ｂと高温側熱交換器５Ｃとの間を循環するため、室外の熱を利用した冷熱が生成される（図２参照）。以下、第２運転モードを「ポンプサイクル」ともいう。
In the second operation mode, the cooling device 5 operates the
冷却槽３内には撹拌装置３Ａが設けられている。撹拌装置３Ａは、冷却槽３内の冷却液を撹拌するための装置である。なお、本実施形態に係る撹拌装置３Ａは、プロペラ状の撹拌羽根により構成されている。
A
２．発熱体冷却システムの概略制御
２．１ 制御系の概略構成
図３に示すように、発熱体冷却システムの制御系は、制御部１０及び温度判定装置１１等により構成されている。制御部１０は、温度判定装置１１から出力される判定結果を示す信号を利用して冷却装置５及び撹拌装置３Ａの作動を制御する。
2. 2. Schematic control of heating element cooling system 2.1 Schematic configuration of control system As shown in FIG. 3, the control system of the heating element cooling system includes a
なお、制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有して構成されたコンピュータである。当該制御部１０は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って冷却装置５及び撹拌装置３Ａの作動を制御する。
The
温度判定装置１１は、冷却液の温度が予め設定された所定温度以上の状態であるか否かを判定する。「所定温度」は冷却液の沸点又は当該沸点未満の所定温度である。すなわち、本実施形態に温度判定装置１１は、少なくともＩＣＴ装置１の周囲に存在する冷却液が沸騰したとみなすことが可能な状態にあるときに、冷却液の温度が前記所定温度以上の状態であると判定する。
The
換言すれば、本実施形態に係る温度判定装置１１は、ＩＣＴ装置１の周囲に存在する冷却液が沸騰したとみなすことが可能な状態（以下、局所沸騰状態という。）にあるか否かを判定する。つまり、本実施形態に係る温度判定装置１１は、局所沸騰判定装置として作動する。
In other words, whether or not the
温度判定装置１１は、冷却液の温度を検出する温度検出装置１１Ａを有している。温度検出装置１１Ａは、ＩＣＴ装置１を基準とする予め設定された範囲内の位置に存在する冷却液の温度を検出する。
The
なお、ＩＣＴ装置１は、１つ又は複数のＣＰＵを備えるコンピュータの集合体である。そして、ＩＣＴ装置１に実装された多数の電子部品等のうちＣＰＵが最も発熱量が大きい発熱体である。
The
このため、「ＩＣＴ装置１の周囲に存在する冷却液」及び「ＩＣＴ装置１を基準とする予め設定された範囲内の位置に存在する冷却液」とは、具体的には、「ＣＰＵの周囲に存在する冷却液」及び「ＣＰＵを基準とする予め設定された範囲内の位置に存在する冷却液」である。
For this reason, the “coolant present around the
通常のＩＣＴ装置１は、複数のＣＰＵが実装されているので、本実施形態に係る温度判定装置１１は、各ＣＰＵの周囲に存在する冷却液が局所沸騰状態にあるか否かを判定する。
Since the
このため、温度判定装置１１は、冷却槽３全体が沸騰状態に至らない場合であっても、いずれかのＣＰＵ周囲が局所沸騰状態になっている場合には、「冷却液の温度が所定温度以上の状態である」と判定する。
For this reason, even if the
因みに、本実施形態に係る温度検出装置１１Ａは、サーミスタや熱電対等の温度センサにて構成されている。温度センサは、理想的には、各ＣＰＵの周囲に配設することが望ましい。
Incidentally, the
制御部１０には、外気温センサ１２の検出信号が入力されている。外気温センサ１２は、外気温度Ｔｏｕｔを検出する。本実施形態では、高温側熱交換器５Ｃの周囲空気温度を外気温度Ｔｏｕｔとしている。制御部１０には、開放センサ１３及びスケジュール情報入力装置１４から情報が入力されている。
A detection signal from the outside
開放センサ１３は、冷却槽３に設けられた開口部（図示せず。）が開放されたか否かを示す情報を出力する。スケジュール情報入力装置１４は、開口部が開放される予定を示す情報、及び当該開口部の開放継続予定時間を示す情報を入力するための装置である。当該入力は、ＩＣＴ装置１のメンテナンスを行う作業者等が行う。
The opening
上記開口部は、ＩＣＴ装置１のメンテナンスを行う際の作業用開口部である。当該開口部、メンテナンス時以外は、冷却槽３が密閉状態となるように蓋壁部（図示せず。）により閉塞されている。
The opening is a working opening when maintenance of the
２．２ 制御の概要
＜通常時制御＞
通常時制御とは、温度判定装置１１がいずれの箇所においても局所沸騰状態が発生していないと判定した場合に実行される制御モードである。具体的には、制御部１０は、冷却液の全体温度が予め設定された判定閾値Ｔｈ以下となるように、冷却装置５の作動を制御する。
2.2 Overview of control <Normal control>
The normal control is a control mode that is executed when the
なお、本実施形態では、温度検出装置１１Ａが検出した複数箇所の温度のうち最も高い温度を冷却液の全体温度としている。判定閾値Ｔｈの初期値は、第１閾値Ｔｔ１（例えば、４０℃）である。
In the present embodiment, the highest temperature among the temperatures at a plurality of locations detected by the
制御部１０は、ポンプサイクルを基本運転モードとして必要に応じて圧縮サイクルを稼働させる。すなわち、制御部１０は、冷却液の全体温度が判定閾値Ｔｈ以下の場合には、冷却装置５をポンプサイクルにて運転する。
The
このとき、制御部１０は、ポンプ５Ｄ等の回転数を調整することにより、冷却装置５で生成される冷熱量（以下、生成冷熱量という。）を増減させて冷却液の全体温度を判定閾値Ｔｈ以下に維持する。
At this time, the
具体的には、制御部１０は、生成冷熱量を増大させる場合には、ポンプ５Ｄ等の回転数を増大させて循環冷媒流量を増大させる。制御部１０は、生成冷熱量を減少させる場合には、例えばポンプ５Ｄを停止又はポンプ５Ｄの回転数を低下させる。
Specifically, when increasing the amount of generated cold heat, the
制御部１０は、冷却液の全体温度が判定閾値Ｔｈを越えた場合には、冷却装置５を圧縮サイクルにて運転する。換言すれば、制御部１０は、ポンプサイクルが実行されている場合において、ポンプサイクルにて生成可能な冷熱が予め設定された値未満であると判定されたことを条件として、冷却装置５を圧縮サイクルにて運転する。
The
その後、制御部１０は、ポンプサイクルにて生成可能な冷熱が予め設定された値以上であると判定した場合には、冷却装置５の運転モードを圧縮サイクルからポンプサイクルに戻す。
After that, when it is determined that the cooling heat that can be generated in the pump cycle is equal to or greater than a preset value, the
具体的には、制御部１０は、外気温度Ｔｏｕｔと現時の判定閾値Ｔｈとの温度差（＝Ｔｈ−Ｔｏｕｔ）が予め設定された第１温度差Ｔｄ１より大きい場合には、冷却装置５の運転モードを圧縮サイクルからポンプサイクルに戻す。
Specifically, the
なお、ポンプ５Ｄに故障が発生した場合には、制御部１０は、圧縮サイクルを実行するとともに、メンテナンス管理者にその旨の信号を通達する。ポンプ５Ｄに故障が発生したか否かは、制御部１０は、例えば、以下の手法により判定する。
When a failure occurs in the
すなわち、ポンプサイクルの実行時に、制御部１０がポンプ５Ｄの回転数を上昇させる指令を発した場合に、冷却液の温度変化が予め設定された変化温度幅より小さいか否か、又はポンプ５Ｄの回転数を検出する回転センサ（図示せず。）からの信号等を利用して判定する。
That is, when the
圧縮機５Ａに故障が発生した場合には、制御部１０は、ポンプサイクルを実行するとともに、メンテナンス管理者にその旨の信号を通達する。なお、圧縮機５Ａに故障が発生したか否かの判定手法は、例えば、上記ポンプ５Ｄの故障判定手法と同様である。
When a failure occurs in the
＜局所沸騰状態時制御＞
局所沸騰状態時制御とは、温度判定装置１１がいずれの箇所において局所沸騰状態が発生したと判定した場合に実行される制御モードである。なお、局所沸騰状態時制御は、局所沸騰状態が発生している場合に実行されるので、原理的には、冷却液の全体温度が第１閾値Ｔｔ１以下であるか否かは不問である。
<Control in local boiling state>
The local boiling state control is a control mode executed when the
なお、本実施形態では、冷却液の全体温度が第１閾値Ｔｔ１以下に維持しながら局所沸騰状態の発生を抑制することを目的の１つとしている。このため、本実施形態では、後述するように、冷却液の全体温度が第１閾値Ｔｔ１以下の場合において、局所沸騰状態が発生したときに局所沸騰状態時制御が実行される。 In the present embodiment, one of the purposes is to suppress the occurrence of a local boiling state while maintaining the overall temperature of the coolant at or below the first threshold value Tt1. Therefore, in the present embodiment, as described later, when the overall temperature of the coolant is equal to or lower than the first threshold value Tt1, the local boiling state control is executed when the local boiling state occurs.
制御部１０は、局所沸騰状態時制御時には、先ず、撹拌装置３Ａを作動させて冷却槽３内の冷却液を撹拌する撹拌制御を実行する。なお、制御部１０は、撹拌制御を実行する前の運転モードを維持した状態で撹拌制御を実行する。
At the time of control in the local boiling state, the
つまり、例えば、ポンプサイクルを実行しているときに局所沸騰状態が発生した場合には、制御部１０は、ポンプサイクルを維持した状態で撹拌制御を実行する。例えば、圧縮サイクルを実行しているときに局所沸騰状態が発生した場合には、制御部１０は、圧縮サイクルを維持した状態で撹拌制御を実行する。
That is, for example, when a local boiling state occurs during execution of a pump cycle, the
次に、制御部１０は、撹拌制御の実行開始後、予め設定された時間が経過したときも局所沸騰状態にある場合には、生成冷熱量を増大させる第１増大制御を実行する。このとき、制御部１０は、撹拌制御実行時における運転モードを維持したまま、判定閾値Ｔｈを第２閾値Ｔｔ２に変更することにより第１増大制御を実行する。第２閾値Ｔｔ２は第１閾値Ｔｔ１より低い温度（例えば、３０℃）である。
Next, the
つまり、例えば、ポンプサイクルを実行している場合には、制御部１０は、ポンプ５Ｄ及び室外送風機５Ｅのうち少なくとも一方の回転を上昇させて生成熱量を増大させる。圧縮サイクルを実行している場合には、制御部１０は、圧縮機５Ａや室外送風機５Ｅ等の回転数を上昇させて生成熱量を増大させる。
That is, for example, when the pump cycle is being executed, the
また、制御部１０は、ポンプサイクルを維持した状態で第１増大制御をした場合において、ポンプサイクルにて生成可能な冷熱が予め設定された値未満であると判定されたことを条件として、運転モードを圧縮サイクルに切り替えて第１増大制御を継続する。
In addition, when the first increase control is performed in a state where the pump cycle is maintained, the
具体的には、制御部１０は、外気温度Ｔｏｕｔと現時の判定閾値Ｔｈとの温度差（＝Ｔｈ−Ｔｏｕｔ）が予め設定された第２温度差Ｔｄ２未満の場合には、冷却装置５の運転モードをポンプサイクルから圧縮サイクルに移行させる。
Specifically, the
第１温度差Ｔｄ１及び第２温度差Ｔｄ２は、ポンプサイクルにて必要な冷熱を生成可能であるか否かの観点に基づいて予め設定された値である。第２温度差Ｔｄ２は、第１温度差Ｔｄ１と同一の値及び異なる値のいずれでもよい。なお、本実施形態では、第２温度差Ｔｄ２は、第１温度差Ｔｄ１と同一の値である。 The first temperature difference Td1 and the second temperature difference Td2 are values set in advance based on whether or not it is possible to generate the necessary cold energy in the pump cycle. The second temperature difference Td2 may be the same value or a different value from the first temperature difference Td1. In the present embodiment, the second temperature difference Td2 is the same value as the first temperature difference Td1.
制御部１０は、圧縮サイクルを維持した状態で第１増大制御をした場合において、圧縮サイクルにて生成可能な冷熱が予め設定された値未満であると判定したときには、ＩＣＴ装置１のメンテナンス管理者にその旨の信号を通達する。
When the
＜メンテナンス作業時制御＞
メンテナンス作業時制御とは、（ａ）冷却槽３に設けられた開口部（図示せず。）が現実に開放されているとき、又は（ｂ）現時の時刻が当該開口部が開放される予定時間帯にあるときに実行される制御モードである。なお、上記（ａ）又は（ｂ）のときを「ＩＣＴ装置１のメンテナンス時」という。
<Control during maintenance work>
Maintenance control is (a) when an opening (not shown) provided in the
上記（ｂ）においては、開口部が現実に開放されているか否かは不問である。つまり、制御部１０は、開口部が現実に開放されていない場合であっても、現時の時刻が当該開口部が開放される予定時間帯であれば、メンテナンス作業時制御を実行する。
In (b) above, it does not matter whether the opening is actually open. That is, even when the opening is not actually opened, the
なお、制御部１０は、開放センサ１３からの信号を利用して開口部が現実に開放されているか否かを判定する。制御部１０は、スケジュール情報入力装置１４に入力された情報を利用して、現時の時刻が当該開口部が開放される予定時間帯であるか否かを判定する。
Note that the
メンテナンス作業時制御時には、制御部１０は、メンテナンス作業時制御の実行前に比べて生成冷熱量を増大させる第２増大制御を実行する。このとき、制御部１０は、原則として、メンテナンス作業時制御の実行前の運転モードを維持した状態で判定閾値Ｔｈを第２閾値Ｔｔ２に変更することにより第２増大制御を実行する。
At the time of maintenance work control, the
つまり、例えば、ポンプサイクルを実行している場合には、制御部１０は、ポンプ５Ｄ及び室外送風機５Ｅのうち少なくとも一方の回転を上昇させて生成熱量を増大させる。圧縮サイクルを実行している場合には、制御部１０は、圧縮機５Ａや室外送風機５Ｅ等の回転数を上昇させて生成熱量を増大させる。
That is, for example, when the pump cycle is being executed, the
なお、制御部１０は、ポンプサイクルを維持した状態で第２増大制御をした場合において、ポンプサイクルにて生成可能な冷熱が予め設定された値未満であると判定されたことを条件として、運転モードを圧縮サイクルに切り替えて第２増大制御を継続する。
Note that the
２．３ 制御の詳細
図４は上記「制御の概要」の一例を示すフローチャートであり、上記「制御の概要」の具体例は図４に示す制御フローに限定されるものではない。
2.3 Details of Control FIG. 4 is a flowchart showing an example of the “outline of control”, and a specific example of the “outline of control” is not limited to the control flow shown in FIG.
発熱体冷却システム、つまり制御部１０が起動すると、制御部１０は、先ず、ポンプサイクルを実行する（Ｓ１）。次に、制御部１０は、冷却液の全体温度Ｔｉｎが判定閾値Ｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。なお、判定閾値Ｔｈの初期値は第１閾値Ｔｔ１である。
When the heating element cooling system, that is, the
制御部１０は、冷却液の全体温度Ｔｉｎが判定閾値Ｔｈを越えていると判定した場合には（Ｓ３：ＮＯ）、運転モードを圧縮サイクルとするとともに、冷却液の全体温度Ｔｉｎが判定閾値Ｔｈ以下となるように圧縮機５Ａ等を制御する（Ｓ５）。
When the
制御部１０は、圧縮サイクルの実行時（Ｓ５）において、外気温度Ｔｏｕｔと判定閾値Ｔｈとの温度差（＝Ｔｈ−Ｔｏｕｔ）が第１温度差Ｔｄ１より大きいか否かを判定する（Ｓ７）。
When the compression cycle is executed (S5), the
制御部１０は、温度差（＝Ｔｔ１−Ｔｏｕｔ）が第１温度差Ｔｄ１以下であると判定した場合には（Ｓ７：ＮＯ）、圧縮サイクルの実行（Ｓ５）を継続する。制御部１０は、温度差（＝Ｔｔ１−Ｔｏｕｔ）が第１温度差Ｔｄ１より大きいと判定した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、予め設定された所定時間が経過した後、冷却装置５の運転モードを圧縮サイクルからポンプサイクルに戻す（Ｓ９）。
When it is determined that the temperature difference (= Tt1−Tout) is equal to or less than the first temperature difference Td1 (S7: NO), the
制御部１０は、冷却液の全体温度Ｔｉｎが判定閾値Ｔｈ以下であると判定した場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、「ＩＣＴ装置１のメンテナンス時」であるか否かを判定する（Ｓ１１）。制御部１０は、「ＩＣＴ装置１のメンテナンス時」であると判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、判定閾値Ｔｈを第２閾値Ｔｔ２に変更して生成冷熱量を増大させる（Ｓ１３）。
When it is determined that the overall temperature Tin of the coolant is equal to or less than the determination threshold Th (S3: YES), the
次に、制御部１０は、「ＩＣＴ装置１のメンテナンス」が終了したか否か、つまり、（ａ）冷却槽３に設けられた開口部が現実に閉じられた否か、又は（ｂ）現時の時刻が当該開口部が開放される予定時間帯を越えたか否かを判定する（Ｓ１５）。
Next, the
制御部１０は、「ＩＣＴ装置１のメンテナンス」が終了していないと判定した場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、判定閾値Ｔｈを第２閾値Ｔｔ２に維持する（Ｓ１３）。制御部１０は、「ＩＣＴ装置１のメンテナンス」が終了したと判定した場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、判定閾値Ｔｈを第１閾値Ｔｔ１に戻した後、再び、Ｓ１を実行する。
If it is determined that “maintenance of the
制御部１０は、Ｓ１１において「ＩＣＴ装置１のメンテナンス時」でない判定した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、局所沸騰状態が発生したか否かを判定する（Ｓ１９）。制御部１０は、局所沸騰状態が発生したと判定した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、撹拌装置３Ａを作動させる（Ｓ２１）。
If it is determined in S11 that it is not “at the time of maintenance of the
撹拌装置３Ａの作動開始後、所定時間が経過したとき、制御部１０は、局所沸騰状態が継続しているか否かを判定する（Ｓ２３）。制御部１０は、局所沸騰状態が消失した判定した場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、再び、Ｓ１を実行する。
When a predetermined time has elapsed after the start of the operation of the
制御部１０は、局所沸騰状態が継続していると判定した場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、判定閾値Ｔｈを第２閾値Ｔｔ２に変更して生成冷熱量を増大させる（Ｓ２５）。生成冷熱量を増大させた後、所定時間が経過したとき、制御部１０は、外気温度Ｔｏｕｔと現時の判定閾値Ｔｈとの温度差（＝Ｔｈ−Ｔｏｕｔ）が第２温度差Ｔｄ２より大きいか否かを判定する（Ｓ２７）。
When it is determined that the local boiling state continues (S23: YES), the
制御部１０は、温度差（＝Ｔｈ−Ｔｏｕｔ）が第２温度差Ｔｄ２以下であると判定した場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、運転モードを圧縮サイクルに変更した後（Ｓ２９）、再び、Ｓ７を実行する。制御部１０は、温度差（＝Ｔｈ−Ｔｏｕｔ）が第２温度差Ｔｄ２より大きいと判定した場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、再び、Ｓ１を実行する。
When it is determined that the temperature difference (= Th−Tout) is equal to or smaller than the second temperature difference Td2 (S27: NO), the
制御部１０は、Ｓ１９にて局所沸騰状態が発生していないと判定した場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、現時の判定閾値Ｔｈが第１閾値Ｔｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ３３）。
When it determines with the local boiling state not having generate | occur | produced in S19 (S19: NO), the
制御部１０は、現時の判定閾値Ｔｈが第１閾値Ｔｔ１以上であると判定した場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、撹拌装置３Ａの作動を停止させた後（Ｓ３５）、再び、Ｓ１を実行する。
When it is determined that the current determination threshold Th is equal to or greater than the first threshold Tt1 (S33: YES), the
制御部１０は、現時の判定閾値Ｔｈが第１閾値Ｔｔ１以上でないと判定した場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、判定閾値Ｔｈを現時の判定閾値Ｔｈにｋ（例えば、２℃）を加算した値に変更した後（Ｓ３７）、再び、Ｓ１を実行する。
When it is determined that the current determination threshold Th is not equal to or greater than the first threshold Tt1 (S33: NO), the
３．本実施形態に係る発熱体冷却システムの特徴
ポンプサイクルでは、室外の熱を利用して冷熱を生成する。圧縮サイクルでは、圧縮機５Ａを稼働させて冷熱を生成する。このため、圧縮サイクルでは、ポンプサイクルより大きな冷熱を生成できる。
3. Features of Heating Element Cooling System According to this Embodiment In the pump cycle, cold heat is generated using outdoor heat. In the compression cycle, the
したがって、ポンプサイクルにて生成可能な冷熱以下の範囲であれば、ポンプサイクルを実行すれば、圧縮サイクルを実行する場合に比べて小さい消費動力でＩＣＴ装置１を冷却できる。
Therefore, if the pump cycle is executed within the range below the cold heat that can be generated by the pump cycle, the
しかし、ＩＣＴ装置１の発熱量が上昇し、ポンプサイクルにて生成可能な冷熱を越えると、ＩＣＴ装置１を十分に冷却することができなくなる。これに対して、本願では、冷却液の温度が所定温度以上であると判定されている場合に冷却装置５を圧縮サイクルとすることができるので、ＩＣＴ装置１を十分に冷却できる。
However, if the heat generation amount of the
つまり、本実施形態では、圧縮サイクルとポンプサイクルとを適宜切り替えることが可能であるので、発熱体冷却システムの省動力化を図りつつ、ＩＣＴ装置１を十分に冷却できる。
That is, in the present embodiment, since the compression cycle and the pump cycle can be switched as appropriate, the
本実施形態では、制御部１０は、局所沸騰判定装置、つまり温度判定装置１１により局所沸騰状態にあると判定されている場合に撹拌装置３Ａを稼働させるので、冷却装置５が生成する冷熱を増大させることなく、局所沸騰状態の多発を抑制できる。
In the present embodiment, the
（第２実施形態）
１．本実施形態に係る発熱体冷却システムの概要
上述の実施形態に係るメンテナンス作業時制御では、増大させる生成冷熱量（以下、増大冷熱量という。）が予め設定されていた。つまり、上記のメンテナンス作業時制御は、判定閾値Ｔｈを第１閾値Ｔｔ１から第２閾値Ｔｔ２に変更する第２増大制御を実行した。
(Second Embodiment)
1. Overview of Heating Element Cooling System According to the Present Embodiment In the maintenance work control according to the above-described embodiment, the amount of generated cold heat (hereinafter referred to as increased cold heat amount) to be increased has been set in advance. That is, in the maintenance work control described above, the second increase control is performed in which the determination threshold Th is changed from the first threshold Tt1 to the second threshold Tt2.
これに対して、本実施形態では、冷却槽３に設けられた開口部が開放される予定を示す情報、及び当該開口部の開放継続予定時間を示す情報（以下、これらの情報をメンテナンス情報という。）を利用して、第２増大制御の実行タイミング、及び増大冷熱量を決定する。
On the other hand, in the present embodiment, information indicating that the opening provided in the
つまり、本実施形態では、制御部１０は、メンテナンス情報を利用して増大冷熱量及び冷熱量の増大を開始するタイミング（以下、実行タイミングという。）を決定し、その決定内容を実行する。
In other words, in the present embodiment, the
制御部１０は、開放継続予定時間が長い場合には、開放継続予定時間が短い場合に比べて増大冷熱量を大きくする。さらに、制御部１０は、増大熱量が大きい場合には、増大熱量が小さい場合に比べて実行タイミングを早くする。
When the scheduled opening duration is long, the
すなわち、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部には、開放継続予定時間、第２閾値Ｔｔ２の値及び実行タイミングの関係を示す関数式や表（３次元マップ）が予め記憶されている。当該関数式等には、開放継続予定時間が長くなるほど、第２閾値Ｔｔ２が連続的又はステップ状（階段状）に低くなるように関係が記憶されている。 In other words, a non-volatile storage unit such as a ROM stores in advance a function expression and a table (three-dimensional map) indicating the relationship between the scheduled duration for opening, the value of the second threshold value Tt2, and the execution timing. In the function formula or the like, the relationship is stored such that the second threshold value Tt2 decreases continuously or stepwise (stepwise) as the scheduled opening continuation time increases.
当該関数式等には、第２閾値Ｔｔ２が低くなるほど、実行タイミングが連続的又はステップ状（階段状）に早くなるように関係が記憶されている。なお、「実行タイミングが早くなる」とは、「開放予定時刻より早いタイミングで第２増大制御を実行する」という意味である。 In the function formula or the like, the relationship is stored such that the lower the second threshold value Tt2, the faster the execution timing becomes continuous or stepwise (stepped). Note that “the execution timing is advanced” means “the second increase control is executed at a timing earlier than the scheduled opening time”.
制御部１０が決定する増大冷熱量は、冷却液の温度が所定温度（本実施形態では、冷却液の沸点）未満、かつ、露点温度より高い温度となる冷熱量である。このため、制御部１０には、冷却槽３外空気の露点温度を決定するための情報が入力されている。
The increased amount of cold heat determined by the
具体的には、図５に示すように、制御部１０には、冷却槽３外空気の絶対湿度を検出する絶対湿度計１５Ａの検出信号、及び冷却槽３外空気の温度を検出する気温センサ１５Ｂの検出信号が入力されている。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
なお、本実施形態に係るメンテナンス作業時制御は、図４に示す制御フローとは独立して並列的に稼働する制御である。また、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号を付したので、重複する説明は省略する。 The maintenance work control according to the present embodiment is a control that operates in parallel independently of the control flow shown in FIG. In addition, the same constituent elements as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the above-described embodiment, and thus redundant description is omitted.
２．本実施形態に係る発熱体冷却システムの特徴
増大冷熱量及び実行タイミングが開放継続予定時間を利用して決定されるので、ＩＣＴ装置１のメンテナンス時に開口部が開放されたことによって冷却液が蒸発して急激に減少してしまうことを抑制できる。
2. Characteristics of Heating Element Cooling System According to this Embodiment Since the amount of increased cooling heat and the execution timing are determined using the scheduled opening duration, the cooling liquid evaporates due to the opening being opened during the maintenance of the
増大冷熱量は、冷却液の温度が所定温度（本実施形態では、冷却液の沸点）未満、かつ、露点温度より高い温度となる冷熱量であるので、ＩＣＴ装置１のメンテナンス時に開口部が開放されたときに、冷却槽３内で結露が発生することを抑制できる。
The increased amount of cold heat is a cold heat amount at which the temperature of the cooling liquid is lower than a predetermined temperature (in this embodiment, the boiling point of the cooling liquid) and higher than the dew point temperature, so the opening is opened during maintenance of the
（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る温度判定装置１１は、サーミスタや熱電対等の温度センサを利用して局所沸騰状態を検出する構成であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、以下の手法であってもよい。
(Other embodiments)
The
すなわち、（ａ）気泡の発生に伴う冷却槽３内の圧力上昇変化を利用して局所沸騰状態を検出する手法、（ｂ）気泡の発生をカメラ等にて検出して局所沸騰状態を検出する手法、（ｃ）赤外線カメラ等の温度検出装置を利用して局所沸騰状態を検出する手法、（ｄ）ＩＣＴ装置１のＣＰＵ稼働率等から発熱量を演算して局所沸騰状態を間接的に検出する手法等である。
That is, (a) a method for detecting a local boiling state using a change in pressure in the
上述の実施形態では、温度検出装置１１Ａが検出した複数箇所の温度のうち最も高い温度を冷却液の全体温度とした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、平均温度を冷却液の全体温度としてもよい。
In the above-described embodiment, the highest temperature among the temperatures at a plurality of locations detected by the
上述の実施形態では、温度差（＝Ｔｔ１−Ｔｏｕｔ）が第１温度差Ｔｄ１より大きいと判定した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、所定時間が経過した後、冷却装置５の運転モードを圧縮サイクルからポンプサイクルに戻した（Ｓ９）。 In the above-described embodiment, when it is determined that the temperature difference (= Tt1−Tout) is larger than the first temperature difference Td1 (S7: YES), the operation mode of the cooling device 5 is changed to the compression cycle after a predetermined time has elapsed. To the pump cycle (S9).
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、冷却液の全体温度Ｔｉｎが判定閾値Ｔｈより低い所定温度以下となった場合に圧縮サイクルからポンプサイクルに戻してもよい。 However, the present invention is not limited to this. For example, when the overall temperature Tin of the coolant is equal to or lower than a predetermined temperature lower than the determination threshold Th, the compression cycle may be returned to the pump cycle.
上述の第２実施形態では、開放継続予定時間を利用して増大冷熱量を決定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、開放継続予定時間に加えて、冷却槽３外空気温度、冷却槽３外空気の絶対湿度、及びＩＣＴ装置１の発熱量等のうち少なくとも１つを加味して増大冷熱量を決定してもよい。
In the second embodiment described above, the amount of increased cooling heat is determined using the scheduled opening duration, but the present invention is not limited to this, and for example, in addition to the scheduled opening duration, outside the cooling
上述の実施形態に係る第２運転モードは、低温側熱交換器５Ｂと高温側熱交換器５Ｃと間で冷媒を循環させるポンプサイクルであった。しかし、本発明に係る第２運転モードは、ポンプサイクルに限定されるものではなく、例えば、（ａ）吸着式又は吸収式の冷凍サイクル等の圧縮機５Ａを稼働させない冷凍サイクル、（ｂ）地熱を利用した冷熱生成機等であってもよい。
The 2nd operation mode concerning the above-mentioned embodiment was a pump cycle which circulates a refrigerant between low temperature
上述の実施形態に係る第１運転モードは、圧縮機５Ａを稼働させる蒸気圧縮式冷凍サイクルにより冷熱を生成する運転モードであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第１運転モードを吸着式又は吸収式の冷凍サイクルにより冷熱を生成する運転モードとしてもよい。
The 1st operation mode which concerns on the above-mentioned embodiment was an operation mode which produces | generates cold with the vapor | steam compression refrigeration cycle which operates the
なお、第２運転モードは、室外の熱を利用して冷熱を生成するものであれば十分である。したがって、ポンプサイクルは勿論のこと、例えば、地熱を利用した冷熱生成機等であってもよい。 It should be noted that the second operation mode is sufficient if it generates cold using outdoor heat. Accordingly, not only the pump cycle but also a cold heat generator using geothermal heat, for example, may be used.
本発に係る冷却液は上述の実施形態に示された種類の冷却液に限定されるものではない。つまり、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。 The coolant according to the present invention is not limited to the type of coolant shown in the above-described embodiment. In other words, the embodiment is not limited to the above-described embodiment as long as it conforms to the gist of the invention described in the claims.
したがって、上述した複数の実施形態を組み合わせた実施形態、冷却槽３が発明特定事項に含まれない実施形態、第１運転モードと第２運転モードとを切り替える制御モードを備えていない実施形態も本願発明に含まれる。
Therefore, the embodiment in which the plurality of embodiments described above are combined, the embodiment in which the
さらに、第１運転モード及び第２運転モードで生成された冷熱を輸送する手段は不問である。つまり、ヒートパイプを利用した熱の輸送方法又は冷水等の液体を利用した熱の輸送方法など、その手段は不問である。 Furthermore, the means for transporting the cold generated in the first operation mode and the second operation mode is not questioned. That is, there is no limitation on the means such as a heat transport method using a heat pipe or a heat transport method using a liquid such as cold water.
１… ＩＣＴ装置 ３… 冷却槽 ３Ａ… 撹拌装置 ５… 冷却装置
５Ａ… 圧縮機 ５Ｂ… 低温側熱交換器 ５Ｃ… 高温側熱交換器
５Ｅ… 室外送風機 ５Ｄ… ポンプ １０… 制御部
１１… 温度判定装置 １１Ａ… 温度検出装置 １２… 外気温センサ
１３… 開放センサ １４… スケジュール情報入力装置
１５Ａ… 絶対湿度計 １５Ｂ… 気温センサ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記冷却液を冷却する冷却装置と、
前記冷却液を撹拌するための撹拌装置と、
少なくとも前記発熱体周囲に存在する前記冷却液が沸騰したとみなすことが可能な状態（以下、局所沸騰状態という。）にあるか否かを判定するための局所沸騰判定装置と、
少なくとも前記撹拌装置の作動を制御する制御部であって、前記局所沸騰判定装置により前記局所沸騰状態にあると判定されている場合に前記撹拌装置を稼働させる制御モードが実行可能な制御部と
を備える発熱体冷却システム。 In the heating element cooling system for cooling the cooling liquid applied to the immersion method in which the heating element is immersed in the cooling liquid in the cooling tank,
A cooling device for cooling the coolant;
A stirring device for stirring the cooling liquid;
A local boiling determination device for determining whether or not at least the coolant present around the heating element is in a state where it can be regarded as boiling (hereinafter referred to as a local boiling state);
A control unit that controls at least the operation of the stirring device, the control unit being capable of executing a control mode for operating the stirring device when the local boiling determination device determines that the local boiling state is present. A heating element cooling system provided.
前記冷却液を冷却する冷却装置と、
前記冷却液を撹拌するための撹拌装置と、
少なくとも前記発熱体周囲に存在する前記冷却液が沸騰したとみなすことが可能な状態（以下、局所沸騰状態という。）にあるか否かを判定するための局所沸騰判定装置と、
少なくとも前記撹拌装置の作動を制御する制御部であって、前記局所沸騰判定装置により前記局所沸騰状態にあると判定されている場合に前記撹拌装置を稼働させる制御モードが実行可能な制御部と
を備える発熱体冷却システム。 A cooling tank containing the heating element immersed in the cooling liquid together with the cooling liquid;
A cooling device for cooling the coolant;
A stirring device for stirring the cooling liquid;
A local boiling determination device for determining whether or not at least the coolant present around the heating element is in a state where it can be regarded as boiling (hereinafter referred to as a local boiling state);
A control unit that controls at least the operation of the stirring device, the control unit being capable of executing a control mode for operating the stirring device when the local boiling determination device determines that the local boiling state is present. A heating element cooling system provided.
さらに、前記制御部は、前記制御モードの実行開始後、予め設定された時間が経過したときも前記局所沸騰状態にある場合に前記冷却装置で生成する冷熱を増大させる第２の制御モードが実行可能である請求項１又は２に記載の発熱体冷却システム。 The control unit can also control the operation of the cooling device,
Furthermore, the control unit executes a second control mode for increasing the cooling heat generated by the cooling device when the preset boiling time has elapsed even after a predetermined time has elapsed after the control mode is started. The heating element cooling system according to claim 1, which is possible.
前記制御部は、前記第２運転モード時に前記第２の制御モードが実行された場合であって、生成可能な冷熱が予め設定された値未満であると判定した場合に前記冷却装置を前記第１運転モードとする第３の制御モードが実行可能である請求項３に記載の発熱体冷却システム。 The cooling device is any one of a first operation mode in which the compressor is operated to generate cold and a second operation mode in which the heat is generated using outdoor heat without operating the compressor. Is feasible and
When the second control mode is executed during the second operation mode and the control unit determines that the coolable heat that can be generated is less than a preset value, the control unit moves the cooling device to the first mode. The heating element cooling system according to claim 3, wherein a third control mode in which one operation mode is set can be executed.
前記制御部は、前記第２運転モード時に前記第２の制御モードが実行された場合であって、生成可能な冷熱が予め設定された値未満であると判定した場合に前記冷却装置を前記第１運転モードとする第３の制御モードが実行可能である請求項３に記載の発熱体冷却システム。 The cooling device may be any one of an operation mode of a first operation mode for generating cold in an adsorption or absorption refrigeration cycle and a second operation mode for generating cold using outdoor heat. Can be executed,
When the second control mode is executed during the second operation mode and the control unit determines that the coolable heat that can be generated is less than a preset value, the control unit moves the cooling device to the first mode. The heating element cooling system according to claim 3, wherein a third control mode in which one operation mode is set can be executed.
さらに、前記制御部は、前記情報を利用して前記開口部は開放されたと判定した場合に、前記開口部が開放されていないと判定していた場合に比べて前記冷却装置で生成する冷熱を増大させる第４の制御モードが実行可能である請求項３ないし５のいずれか１項に記載の発熱体冷却システム。 Information indicating whether or not the opening provided in the cooling tank has been opened is input to the control unit,
Furthermore, when the control unit determines that the opening is opened using the information, the control unit generates cold heat generated by the cooling device as compared with a case where it is determined that the opening is not opened. The heating element cooling system according to any one of claims 3 to 5, wherein a fourth control mode to be increased is executable.
さらに、第５の制御モード及びタイミング決定処理が実行可能であり、
前記第５の制御モードは、前記開口部が開放されていない場合に比べて前記冷却装置で生成する冷熱を増大させる制御モードであり、
前記タイミング決定処理は、前記第５の制御モードの実行タイミングを決定する処理である請求項３ないし５のいずれか１項に記載の発熱体冷却システム。 Information indicating that the opening provided in the cooling tank is to be opened is input to the control unit,
Furthermore, the fifth control mode and timing determination process can be executed,
The fifth control mode is a control mode in which the cooling heat generated by the cooling device is increased compared to the case where the opening is not opened,
The heating element cooling system according to any one of claims 3 to 5, wherein the timing determination process is a process of determining an execution timing of the fifth control mode.
さらに、前記制御部は、少なくとも前記開放継続予定時間を示す情報を利用して前記第５の制御モード時において増大させる冷熱量を決定する増大量決定処理が実行可能である請求項７に記載の発熱体冷却システム。 Information indicating the scheduled opening duration of the opening is input to the control unit,
Furthermore, the said control part can perform the increase amount determination process which determines the amount of cooling heat to increase in the said 5th control mode using the information which shows the said opening continuation scheduled time at least. Heating element cooling system.
前記制御部は、前記増大量決定処理において、前記冷却液の温度が前記所定温度未満、かつ、前記露点温度より高い温度となる冷熱量を決定する請求項８に記載の発熱体冷却システム。 Information for determining the dew point temperature of the outside air of the cooling tank is input to the control unit,
9. The heating element cooling system according to claim 8, wherein in the increase amount determination process, the control unit determines a cooling amount at which a temperature of the coolant is lower than the predetermined temperature and higher than the dew point temperature.
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