JP7710384B2 - 監視装置 - Google Patents
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Description
(冷却システム)
本実施形態における冷却システムは、データセンタ等の施設内でサーバ等の電子機器を冷却するためのシステムである。図1に示すように、本実施形態における冷却システム1は、サーバ10(電子機器)と、冷却装置20と、各種センサ40と、監視装置30と、を備えている。
サーバ10は、冷却システム1外部の装置から有線等で接続され、外部から送信される大容量データを演算処理する情報処理装置である。具体的には、サーバ10は、外部のインターネット利用者の要求(リクエスト)を示すデータ信号を外部の装置から受信するとともに、この要求に対応した応答を示すデータ信号をインターネット利用者へ返す。サーバ10は、大容量データを演算処理することで発熱し、高温になる。
冷却装置20は、熱媒体としての第一冷媒R1、第二冷媒R2、及び空気Aを互いに熱交換させることで、サーバ10を冷却するための第一冷媒R1を冷却する液浸冷却装置である。第一冷媒R1には、例えば40℃~60℃の範囲に沸点がある特殊冷媒等が採用される。第二冷媒R2には、例えば水(H2O)が採用される。したがって、本実施形態における第二冷媒R2は、液体状態である。本実施形態における冷却装置20は、冷媒槽200と、ドライクーラ210と、第二冷媒ライン220と、循環ポンプ230と、を有している。
冷媒槽200は、閉空間とされた内部に第一冷媒R1を収容するとともに第一冷媒R1と第二冷媒R2とを熱交換させる。冷媒槽200は、液体状態の一次冷媒を内部に貯留する冷媒槽本体201と、該冷媒槽本体201に収容され、冷媒槽本体201内における液体状態の一次冷媒よりも上方側Dvuに配置された凝縮器202とによって構成されている。
ドライクーラ210は、空気Aを用いて第一冷媒R1と熱交換した第二冷媒R2を冷却する装置である。つまり、ドライクーラ210は、第二冷媒R2と空気Aとを熱交換させる。ドライクーラ210は、冷媒槽200から水平方向Dhに離間して配置されている。ドライクーラ210は、ケーシング211と、ファン212と、熱交換器213と、を有している。
第二冷媒ライン220は、第二冷媒R2を冷媒槽200とドライクーラ210との間で往来させる管である。第二冷媒ライン220は、冷媒槽200で熱交換を終えた第二冷媒R2が冷媒槽200側からドライクーラ210側に向かって流れる高温ライン221と、ドライクーラ210で熱交換を終えた第二冷媒R2がドライクーラ210側から冷媒槽200側に向かって流れる低温ライン222とによって構成されている。つまり、高温ライン221中を流れる第二冷媒R2の温度は、低温ライン222中を流れる第二冷媒R2の温度よりも高い。これら高温ライン221と低温ライン222とは、金属等によって形成されている。
循環ポンプ230は、第二冷媒ライン220を通じて、冷媒槽200とドライクーラ210との間で第二冷媒R2を循環させるポンプである。循環ポンプ230は、第二冷媒ライン220における低温ライン222の中途に配置されている。循環ポンプ230は、駆動されることで低温ライン222内の第二冷媒R2をドライクーラ210側から冷媒槽200側に向かって圧送する。
各種センサ40は、冷却装置20周辺の環境状態や、冷却装置20が有する各種機器の状態を計測する。本実施形態における各種センサ40は、外気温センサ41と、負荷センサ10aと、導電率センサ200aと、第一冷媒温度センサ200bと、第一液位センサ200cと、内圧センサ200dと、冷媒入口温度センサ210aと、冷媒出口温度センサ210bと、空気入口温度センサ210cと、空気出口温度センサ210dと、第二液位センサ210eと、第一電流センサ212sと、第二電流センサ230sと、によって構成されている。
監視装置30は、上記の各種センサ40が計測したデータを取得するとともに、取得したデータに基づいて機器に異常が生じているか否かを判定する装置である。監視装置30は、上記の各種センサ40に有線又は無線で接続されている。図2に示すように、監視装置30は、取得部300と、判定部310と、警告部320と、記憶部330とを有している。
取得部300は、上記の各種センサ40が計測した信号を受信するとともに、受信した冷却装置20周辺の環境状態データ、及び冷却装置20が有する各種機器の状態データを同一のタイミングで取得する。
取得部300は、外気温センサ41から送信される信号を受信することで、当該信号が示す室内の空気Aの温度のデータを取得する。取得部300は、取得した室内の空気Aの温度のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、負荷センサ10aから送信される信号を受信することで、当該信号が示すサーバ10負荷のデータを取得する。取得部300は、取得したサーバ10負荷のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、導電率センサ200aから送信される信号を受信することで、当該信号が示す冷媒槽本体201内における液体状態の第一冷媒R1の導電率のデータを取得する。取得部300は、取得した第一冷媒R1の導電率のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、第一冷媒温度センサ200bから送信される信号を受信することで、当該信号が示す冷媒槽本体201内における液体状態の第一冷媒R1の温度のデータを取得する。取得部300は、取得した第一冷媒R1の温度のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、第一液位センサ200cから送信される信号を受信することで、当該信号が示す冷媒槽本体201内における液体状態の第一冷媒R1の液位のデータを取得する。取得部300は、取得した第一冷媒R1の液位のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、内圧センサ200dから送信される信号を受信することで、当該信号が示す冷媒槽本体201内における気圧のデータを取得する。取得部300は、取得した冷媒槽本体201内における気圧のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、冷媒入口温度センサ210aから送信される信号を受信することで、当該信号が示す高温ライン221内を冷媒槽200側からドライクーラ210側に向かって流れる第二冷媒R2の温度のデータを取得する。取得部300は、取得した高温ライン221内を流れる第二冷媒R2の温度を判定部310へ送る。
取得部300は、冷媒出口温度センサ210bから送信される信号を受信することで、当該信号が示す低温ライン222内をドライクーラ210側から冷媒槽200側に向かって流れる第二冷媒R2の温度のデータを取得する。取得部300は、取得した低温ライン222内を流れる第二冷媒R2の温度のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、空気入口温度センサ210cから送信される信号を受信することで、当該信号が示すドライクーラ210内の熱交換前の空気Aの温度のデータを取得する。取得部300は、取得した熱交換前の空気Aの温度のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、空気出口温度センサ210dから送信される信号を受信することで、当該信号が示すドライクーラ210内の熱交換後の空気Aの温度のデータを取得する。取得部300は、取得した熱交換後の空気Aの温度のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、第二液位センサ210eから送信される信号を受信することで、当該信号が示す熱交換器213内における第二冷媒R2の液位のデータを取得する。取得部300は、取得した第二冷媒R2の液位のデータを判定部310へ送る。
取得部300は、第一電流センサ212sから送信される信号を受信することで、当該信号が示すファンモータ212cに流れる電流の大きさのデータを取得する。取得部300は、取得したファンモータ212cに流れる電流の大きさのデータを判定部310へ送る。
取得部300は、第二電流センサ230sから送信される信号を受信することで、当該信号が示すポンプモータ230bに流れる電流の大きさのデータを取得する。取得部300は、取得したポンプモータ230bに流れる電流の大きさのデータを判定部310へ送る。
判定部310は、取得部300から受け付けた冷却装置20周辺の環境状態データ及び冷却装置20が有する各種機器の状態データと、記憶部330が予め記憶している所定の各種値とに基づいて判定処理をする。本実施形態では、外気温センサ41、負荷センサ10a、冷媒入口温度センサ210a、冷媒出口温度センサ210b、空気入口温度センサ210c、及び空気出口温度センサ210dから受け付けた各種データと、記憶部330が予め記憶している予測値テーブルに含まれる最適温度とを比較する場合を判定部310による判定処理の一例として説明する。
警告部320は、判定部310が「循環ポンプ230に異常がある」と判定した場合に、監視装置30の利用者が利用している機器状態を表示するための出力用インターフェース(図示省略)へ循環ポンプ230に異常がある旨を示す信号を送信する。即ち、警告部320は、循環ポンプ230の異常を示すアラームを出力用インターフェースへ発信する。また、警告部320は、判定部310が「ファン212に異常がある」と判定した場合に、上記の出力用インターフェースへファン212に異常がある旨を示す信号を送信する。即ち、警告部320は、ファン212の異常を示すアラームを出力用インターフェースへ発信する。
続いて、本実施形態における監視装置30の動作の一例について図4を参照して説明する。
続いて、本実施形態における利用者の動作の一例について図5を参照して説明する。
上述の監視装置30によれば、熱交換前後の第二冷媒R2の実温度、及び熱交換前後の空気Aの実温度のそれぞれが最適温度と比較される。これにより、ファン212及び循環ポンプ230それぞれの異常の有無の判定に対してドライクーラ210内における熱媒体の実際の熱交換効率を反映させることができる。したがって、例えば、冷却装置20における熱媒体の熱交換前後の実温度を機器の異常の有無の判定に用いない場合と比較して、冷却装置20全体の熱交換性能の低下を早期に把握するとともに、ファン212及び循環ポンプ230をより適切なタイミングでメンテナンスすることができる。その結果、冷却システム1稼働中における熱媒体の状態をより安定化させることができる。
次に、本開示の第二実施形態に係る冷却システム1の監視装置30の構成について説明する。第二実施形態では、第一実施形態に対して冷却装置20の構成が異なっており、監視装置30の各処理部の機能及び動作の一部が異なっている。第一実施形態と同一部分には同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態における冷却装置20は、冷媒槽200と、ドライクーラ210と、第二冷媒ライン220と、循環ポンプ230と、純化装置240と、冷媒純化ライン250と、純化ポンプ260と、別置きタンク270と、冷媒補充ライン280と、補充ポンプ290と、を有している。冷媒槽200、ドライクーラ210、第二冷媒ライン220、及び循環ポンプ230は、第一実施形態と同様の構成を成している。
純化装置240は、冷媒槽200とは独立した状態で液体状態の第一冷媒R1を収容している。純化装置240には、外部から第一冷媒R1が供給される。純化装置240は、電磁力等を用いて、この供給された第一冷媒R1から不純物を回収し、不純物が取り除かれた第一冷媒R1を外部へ供給する。純化装置240は、冷媒槽200から水平方向Dhに離間して配置されている。
冷媒純化ライン250は、第一冷媒R1を冷媒槽200と純化装置240との間で往来させることができる管である。冷媒純化ライン250は、冷媒槽本体201内における液体状態の第一冷媒R1が冷媒槽200側から純化装置240側に向かって流れる第一純化ライン250aと、純化装置240内の第一冷媒R1が純化装置240側から冷媒槽200側に向かって流れる第二ラインとによって構成されている。
純化ポンプ260は、冷媒純化ライン250を通じて、冷媒槽200と純化装置240との間で第一冷媒R1を循環させるポンプである。本実施形態における純化ポンプ260は、例えば、第一純化ライン250aの中途に配置されている第一ポンプ260aと、第二純化ライン250bの中途に設けられている第二ポンプ260bとによって構成されている。
別置きタンク270は、冷媒槽200及び純化装置240のそれぞれとは独立した状態で液体状態の第一冷媒R1を収容しているタンクである。別置きタンク270は、冷媒槽200及び純化装置240から水平方向Dhに離間して配置されている。
冷媒補充ライン280は、別置きタンク270に収容されている第一冷媒R1を冷媒槽200へ供給可能な管である。本実施形態における冷媒補充ライン280は、例えば、別置きタンク270における下方側Dvdの部分と、冷媒槽本体201の第二槽201bとを接続している。冷媒補充ライン280は、金属等によって形成されている。
補充ポンプ290は、冷媒補充ライン280を通じて、別置きタンク270から冷媒槽200へ第一冷媒R1を供給可能なポンプである。補充ポンプ290は、駆動されることで冷媒補充ライン280内の第一冷媒R1を別置きタンク270側から冷媒槽200側に向かって圧送する。したがって、補充ポンプ290が駆動されることで、冷媒槽本体201内における第一冷媒R1に別置きタンク270内の第一冷媒R1が補充される。
図7に示すように、監視装置30は、取得部300と、判定部310と、警告部320と、冷媒純化部340と、冷媒補充部350と、記憶部330とを有している。取得部300は、第一実施形態と同様の構成を成している。
判定部310は、取得部300から受け付けた冷却装置20周辺の環境状態データ及び冷却装置20が有する各種機器の状態データと、記憶部330が予め記憶している所定の各種値とに基づいて判定処理をする。本実施形態では、導電率センサ200a、及び第一液位センサ200cから受け付けた各種データと、記憶部330が予め記憶している所定の閾値とを比較する場合を判定部310による判定処理の一例として説明する。
警告部320は、判定部310が「冷媒槽本体201内の第一冷媒R1に異常がある」と判定した場合に、出力用インターフェースへ第一冷媒R1に異常がある旨を示す信号を送信する。即ち、警告部320は、第一冷媒R1の異常を示すアラームを利用者が利用する出力用インターフェースへ発信する。
冷媒純化部340は、判定部310が「冷媒槽本体201内の第一冷媒R1に異常がある」と判定した場合に、純化ポンプ260を駆動する。具体的には、冷媒純化部340は、始動の指示を示す信号を純化ポンプ260に送信することで、純化ポンプ260を駆動する。ここで、判定部310は、冷媒純化部340が純化ポンプ260を駆動した場合に、「冷媒純化中である」と判定する。また、判定部310は、冷媒純化部340が純化ポンプ260を駆動していない場合には、「冷媒純化中でない」と判定する。
冷媒補充部350は、判定部310が「冷媒純化中である」、かつ「冷媒槽200から第一冷媒R1が漏洩している」と判定した場合、補充ポンプ290を駆動する。具体的には、冷媒補充部350は、始動の指示を示す信号を補充ポンプ290に送信することで、補充ポンプ290を駆動する。
続いて、本実施形態における監視装置30の動作の一例について図8を参照して説明する。
上述の監視装置30によれば、冷媒槽200内の第一冷媒R1の導電率に基づいて、純化ポンプ260を駆動し、冷媒槽200内の第一冷媒R1を純化する。即ち、第一冷媒R1中の夾雑物が除去される。これにより、第一冷媒R1中の夾雑物の影響を受けてサーバ10から漏電してしまうことを抑制することができる。したがって、冷却システム1稼働中における冷媒槽200中の第一冷媒R1の状態をより安定化させることができる。また、冷媒槽200内の第一冷媒R1の導電率が高くなった場合でも、冷却装置20の運転を停止する必要がない。
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は各実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ1130に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
利用者であるメンテナンス員及びスーパーバイザは、監視装置30における警告部320がアラームを発信した場合に、出力用インターフェースを通じてアラームを確認する(ステップS4)。次に、スーパーバイザは、異常モードに応じた機器に対するオペレーションをメンテナンス員に指示する(ステップS5)。メンテナンス員は、スーパーバイザから指示を受けた場合に、機器を修理する(ステップS6)。次に、メンテナンス員及びスーパーバイザのうち少なくとも一方は、故障記録をデータベース化する(ステップS7)。以上説明したステップS4からステップS7の処理は、冷却システム1の運転段階で繰り返し実行される。
図11に示すように、取得部300は、冷却装置20周辺の環境状態データ、冷却装置20が有する各種機器の状態データ、及び故障記録を取得する(ステップS1)。次に、判定部310は、各種機器に異常があるか否かを判定する(ステップS2)。各種機器に異常がないと判定部310が判定した場合(ステップS2:NO)、監視装置30は処理を終了する。一方、各種機器に異常があると判定部310が判定した場合(ステップS2:YES)、警告部320は、利用者が利用している出力用インターフェースへアラームを発信する(ステップS3)。以上説明したステップS1からステップS3の処理は、冷却システム1の運転段階で繰り返し実行される。
図12に示すように、取得部300は、冷却装置20周辺の環境状態データ、冷却装置20が有する各種機器の状態データ、及び故障記録を取得する(ステップS10)。次に、判定部310は、機器に異常があるか否かを判定する(ステップS11)。機器に異常がないと判定部310が判定した場合(ステップS11:NO)、監視装置30は処理を終了する。一方、機器に異常があると判定部310が判定した場合(ステップS11:YES)、警告部320は、利用者が利用している出力用インターフェースへアラームを発信する(ステップS12)。
各実施形態に記載の監視装置は、例えば以下のように把握される。
Claims (4)
- 電子機器から熱を除去する第一冷媒を、閉空間とされた内部に収容する冷媒槽と、
前記第一冷媒と熱交換した第二冷媒を、前記冷媒槽の外部で空気を用いて冷却するドライクーラと、
第二冷媒ラインを通じて、前記冷媒槽と前記ドライクーラとの間で前記第二冷媒を循環させる循環ポンプと、
を備える冷却装置の異常を監視する監視装置であって、
前記ドライクーラにおける熱交換器に流入する前記第二冷媒の温度及び前記熱交換器から流出した前記第二冷媒の温度と、前記熱交換器に流入する前記空気の温度及び前記熱交換器から流出した前記空気の温度と、のうち一組以上を取得する取得部と、
外気温及び前記電子機器の負荷に対応した最適温度と、前記取得部が取得した各前記温度とを比較することで、前記ドライクーラと前記循環ポンプとのうち一つ以上に異常があるか否かを判定する判定部と、
を有し、
前記判定部は、
前記熱交換器に流入する前記第二冷媒の温度及び前記熱交換器から流出した前記第二冷媒の温度のそれぞれが前記最適温度よりも高い場合に、前記循環ポンプに異常があると判定し、
前記熱交換器から流出した前記第二冷媒の温度が前記最適温度よりも高い場合に、前記ドライクーラに異常があると判定する監視装置。 - 前記冷却装置は、
前記冷媒槽とは独立して前記第一冷媒を収容する純化装置と、
駆動されることで前記冷媒槽内の前記第一冷媒と前記純化装置内の前記第一冷媒とを冷媒純化ラインを通じて入れ替え可能な純化ポンプと、
を更に備え、
前記取得部は、前記冷媒槽内の前記第一冷媒の導電率を更に取得し、
前記取得部が取得した前記導電率に基づいて、前記純化ポンプを駆動する冷媒純化部を更に有する請求項1に記載の監視装置。 - 前記取得部は、前記冷媒槽内の前記第一冷媒の液位を更に取得し、
前記判定部は、前記取得部が取得した前記液位に基づいて、前記冷媒槽から前記第一冷媒が漏洩しているか否かを更に判定する請求項1又は2に記載の監視装置。 - 前記冷却装置は、
前記冷媒槽とは独立して前記第一冷媒を収容する別置きタンクと、
駆動されることで前記別置きタンクから前記冷媒槽へ冷媒補充ラインを通じて前記第一冷媒を供給可能な補充ポンプと、
を更に備え、
前記判定部が前記冷媒槽から前記第一冷媒が漏洩していると判定した場合に、前記補充ポンプを駆動する冷媒補充部を更に有する請求項2に記載の監視装置。
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