JP6588388B2 - 発熱体冷却システム - Google Patents

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。

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。

特許第５８５３０７２号明細書

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施形態に係る発熱体冷却システムの概念図である。 本発明の実施形態に係る発熱体冷却システムの概念図である。 本発明の第１実施形態に係る発熱体冷却システムの制御系を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る発熱体冷却システムの制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る発熱体冷却システムの制御系を示す図である。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (9)

1. 発熱体が冷却槽内の冷却液に浸漬された液浸方式に適用され、当該冷却液を冷却するための発熱体冷却システムにおいて、
   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。
2. 冷却液に浸漬された発熱体を当該冷却液と共に収容する冷却槽と、
   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。
3. 前記制御部は、前記冷却装置の作動も制御可能であり、
   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。
4. 前記冷却装置は、圧縮機を稼働させて冷熱を生成する第１運転モード、及び圧縮機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第２運転モードのうちいずれかの運転モードが実行可能であり、
   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。
5. 前記冷却装置は、吸着式又は吸収式の冷凍サイクルにて冷熱を生成する第１運転モード、及び室外の熱を利用して冷熱を生成する第２運転モードのうちいずれかの運転モードのうちいずれかの運転モードが実行可能であり、
   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。
6. 前記制御部には、前記冷却槽に設けられた開口部が開放されたか否かを示す情報が入力されており、
   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。
7. 前記制御部には、前記冷却槽に設けられた開口部が開放される予定を示す情報が入力されており、
   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。
8. 前記制御部には、前記開口部の開放継続予定時間を示す情報が入力されており、
   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。
9. 前記制御部には、前記冷却槽外空気の露点温度を決定するための情報が入力されており、
   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。

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