JP2005009787A

JP2005009787A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2005009787A
Application number: JP2003175271A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Kanamori; 淳一郎金森; Akira Ito; 彰伊藤; Itoe Sugiura; 糸恵杉浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】冷却ユニット１とそこからの冷却配管数とを減らすことができるうえ、各被冷却体Ｈの冷却効率を悪くすること無く、被冷却体Ｈの増設も容易な冷却装置を提供する。
【解決手段】冷水タンク７と冷水供給ポンプ２ａとを備え、冷水タンク７内の冷水を供給して再度冷水タンク７に還流する冷水供給回路Ｒと、温水タンク８と温水回収ポンプ２ｂとを備え、温水タンク８から出て温水を回収しながら再度温水タンク８に還流する温水回収回路Ｏと、端末熱交換器３と流量調節弁６とを備え、冷水供給回路Ｒから冷水を導入し端末熱交換器３にて被冷却体Ｈを冷却した後温水回収回路Ｏに温水を導出する端末冷却回路Ｔと、ラジエータ４と循環水流通ポンプ９とを備え、温水タンク８から温水を導入しラジエータ４にて冷却した後冷水タンク７へ導出する循環水冷却回路Ｊとで構成した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュ−タや通信装置等の発熱量の大きな各種電子機器に、冷却水を供給して冷却する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷却装置の例として、図５に示す方式がある。図５は、従来の冷却装置の構成を示す模式図である。これは、冷水を供給する往き管ｉと温水を回収する戻り管ｍとで、各被冷却体Ｈに配置された各端末熱交換器３と、それぞれの端末熱交換器３に対応する各冷却ユニット１とを１対１で接続するものである。冷却ユニット１は、戻って来た循環水をラジエータ４で冷却しながら被冷却体Ｈとの間をポンプ２にて循環させている。ちなみに４ａはラジエータ４への送風ファンであり、５は貯水タンクである。また、個々の冷却装置の例として、特許文献１に示すもの等がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１９６１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、被冷却体Ｈの数が増えるに伴い冷却ユニット１の数も増えるため、冷却のために設置スペースが多く要るという問題がある。また、被冷却体Ｈと冷却ユニット１とを接続する冷却用配管も往き管ｉと戻り管ｍとで２本づつ増える。通常、これらの冷却用配管は床下Ｙに配設されるが、床下Ｙには配線等も配設されており、被冷却体Ｈの数が増えると配管本数も多くなり過ぎて配設が困難になるという問題もある。
【０００５】
そこで本発明者らは、図４に示すような方法も検討した。図４は、本発明の検討段階における冷却装置の構成を示す模式図である。これは、一つの冷却ユニット１から出て一巡して戻る冷却回路Ｒに対して、被冷却体Ｈを複数繋げて行く方法である。ちなみにＴは各被冷却体Ｈへの端末冷却回路を示しており、６は各端末熱交換器３に供給する冷水流量を調節する流量調節弁である。
【０００６】
しかしながらこの方法では、複数接続された被冷却体Ｈのうち、後のものほど冷水が不足して充分に冷却できないという問題がある。また、冷水と温水とが混ざるため冷却効率が悪くなるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、冷却ユニットとそこからの冷却配管数とを減らすことができるうえ、各被冷却体の冷却効率を悪くすること無く、被冷却体の増設も容易な冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、冷水を貯留する冷水槽（７）と冷水を循環させる冷水供給手段（２ａ）とを備え、冷水槽（７）内の冷水を送り出して再度冷水槽（７）に還流する冷水供給回路（Ｒ）と、回収した温水を貯留する温水槽（８）と温水を循環させる温水回収手段（２ｂ）とを備え、温水槽（８）から出て温水を回収しながら再度温水槽（８）に還流する温水回収回路（Ｏ）と、被冷却体（Ｈ）に配置された端末熱交換器（３）と端末熱交換器（３）に供給する冷水流量を調節する流量調節手段（６）とを備え、冷水供給回路（Ｒ）から冷水を導入し端末熱交換器（３）にて被冷却体（Ｈ）を冷却した後温水回収回路（Ｏ）に温水を導出する端末冷却回路（Ｔ）と、流通する循環水を冷却する循環水冷却手段（４）と循環水を流通させる循環水流通手段（９）とを備え、温水槽（８）から温水を導入し循環水冷却手段（４）にて冷却した後冷水槽（７）へ導出する循環水冷却回路（Ｊ）とからなることを特徴とする。
【０００９】
これにより、被冷却体（Ｈ）の数が増えても冷却ユニット（１）の数を増やす必要がなく、冷却のための設置スペースも変わらない。また、冷却用配管も、床下（Ｙ）には冷水供給回路（Ｒ）と温水回収回路（Ｏ）だけでよく、被冷却体（Ｈ）の数を増やす場合も、その増設した被冷却体（Ｈ）の近傍で冷水供給回路（Ｒ）と温水回収回路（Ｏ）とに端末冷却回路（Ｔ）を接続するだけでよいため、配管本数が多くなることがない。よって冷却回路の配設が容易なことから被冷却体（Ｈ）の増設も容易となる。
【００１０】
また、冷水供給専用の冷水供給回路（Ｒ）と温水回収専用の温水回収回路（Ｏ）とに分けたことより、複数接続される被冷却体（Ｈ）のどれにも充分に冷水を流通できるうえ、冷水と温水とが混ざることがないため効率良く冷却することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、温水槽（８）を冷水槽（７）よりも天地方向の上に配置したことを特徴とする。これにより、重力によって温水槽（８）から冷水槽（７）へと自然に循環水が流通するため、循環水流通手段（９）を無くすことができ、構成を簡素にしてコストを抑えることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、循環水冷却手段（４）に車両用ラジエータを用いたことを特徴とする。車両用ラジエータは、バリエーションが豊富にあるうえ大量生産品であるため、被冷却体（Ｈ）の熱負荷に応じた最適な熱容量のラジエータを低コストで調達することが容易となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、冷水を貯留する冷水槽（７）と冷水を循環させる冷水供給手段（２ａ）とを備え、冷水槽（７）内の冷水を送り出して再度冷水槽（７）に還流する冷水供給回路（Ｒ）と、回収した温水を貯留する温水槽（８）と温水を循環させる温水回収手段（２ｂ）とを備え、温水槽（８）から出て温水を回収しながら再度温水槽（８）に還流する温水回収回路（Ｏ）と、被冷却体（Ｈ）に配置された端末熱交換器（３）と端末熱交換器（３）に供給する冷水流量を調節する流量調節手段（６）とを備え、冷水供給回路（Ｒ）から冷水を導入し端末熱交換器（３）にて被冷却体（Ｈ）を冷却した後温水回収回路（Ｏ）に温水を導出する端末冷却回路（Ｔ）とからなり、外部から冷水槽（７）へ冷水を供給すると共に、温水槽（８）から温水を外部へ排出することを特徴とする。
【００１４】
これにより、流通する水を冷却する循環水冷却手段（４）と水を流通させる循環水流通手段（９）とを備え、温水槽（８）から温水を導入し循環水冷却手段（４）にて冷却した後冷水槽（７）へ導出する循環水冷却回路（Ｊ）が不要となるため、構成を簡素にしてコストを抑えることができる。
【００１５】
また、被冷却体（Ｈ）の数が増えても冷却ユニット（１）の数を増やす必要がなく、冷却のための設置スペースも変わらない。また、冷却用配管も、床下（Ｙ）には冷水供給回路（Ｒ）と温水回収回路（Ｏ）だけでよく、被冷却体（Ｈ）の数を増やす場合も、その増設した被冷却体（Ｈ）の近傍で冷水供給回路（Ｒ）と温水回収回路（Ｏ）とに端末冷却回路（Ｔ）を接続するだけでよいため、配管本数が多くなることがない。よって冷却回路の配設が容易なことから被冷却体（Ｈ）の増設も容易となる。
【００１６】
また、冷水供給専用の冷水供給回路（Ｒ）と温水回収専用の温水回収回路（Ｏ）とに分けたことより、複数接続される被冷却体（Ｈ）のどれにも充分に冷水を流通できるうえ、冷水と温水とが混ざることがないため効率良く冷却することができる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態における冷却装置の構成を示す模式図である。本実施形態は、コンピュータルーム内に設置されたコンピュータやサーバー等、発熱体が集中する被冷却体Ｈの冷却に本発明の冷却装置を適用した例である。本冷却装置は、大きく４つの水回路に分けることができる。
【００１８】
まず、一つめは冷水供給回路Ｒであり、冷水を貯留する冷水タンク（冷水槽）７と、その冷水を循環させる冷水供給ポンプ（冷水供給手段）２ａとを備えている。そして、冷水タンク７内の冷水を送り出して再度冷水タンク７に還流する回路となっている。２つめは温水回収回路Ｏであり、回収した温水を貯留する温水タンク（温水槽）８と、温水を循環させる温水回収ポンプ（温水回収手段）２ｂとを備えている。そして、温水タンク８から出て温水を回収しながら再度温水タンク８に還流する回路となっている。
【００１９】
３つめは端末冷却回路Ｔであり、被冷却体Ｈに配置されたマイクロチャネル（端末熱交換器）３と、そのマイクロチャネル３に供給する冷水流量を調節する電磁弁等の流量調節弁（流量調節手段）６とを備えている。マイクロチャネル３は、被冷却体Ｈと熱的に接続され、冷水が流通する蛇行した流体通路を内部に持つ熱交換器である。そして、冷水供給回路Ｒから冷水を導入し、マイクロチャネル３に通して被冷却体Ｈを冷却し、温まった温水を温水回収回路Ｏに導出する回路となっている。
【００２０】
４つめは循環水冷却回路Ｊであり、流通する循環水を冷却するラジエータ（循環水冷却手段）４と、循環水を流通させる循環水流通ポンプ（循環水流通手段）９とを備えている。本実施形態では、ラジエータ４に車両用ラジエータを用いている。また、図１中の４ａは、ラジエータ４に冷却空気を供給する送風ファンである。そして、温水タンク８から温水を導入し、ラジエータ４にて冷却し、冷却された循環水を冷水タンク７へ導出する回路となっている。
【００２１】
両タンク７・８、冷水供給ポンプ２ａ・温水回収ポンプ２ｂ、および循環水冷却回路Ｊを構成するラジエータ４・送風ファン４ａ・循環水流通ポンプ９は冷却ユニット１を構成し、屋外もしくは空調のなされた屋内に設置され、その冷却ユニット１から床下Ｙの配線溝等に冷水供給回路Ｒと温水回収回路Ｏの配管部分が配設される。尚、流量調節弁６は、床下・床上のどちらであっても良い。
【００２２】
そして、各ポンプ２ａ・２ｂ・９、送風ファン４ａ、および各流量調節弁６は、図示しない制御装置によって運転状態や開度を制御され、冷却ユニット１に戻って来た循環水をラジエータ４で冷却しながら各被冷却体Ｈに供給して、各被冷却体Ｈの冷却がなされる。
【００２３】
次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、被冷却体Ｈの数が増えても冷却ユニット１の数を増やす必要がなく、冷却のための設置スペースも変わらない。また、冷却用配管も、床下Ｙには冷水供給回路Ｒと温水回収回路Ｏだけでよく、被冷却体Ｈの数を増やす場合も、その増設した被冷却体Ｈの近傍で冷水供給回路Ｒと温水回収回路Ｏとに端末冷却回路Ｔを接続するだけでよいため、配管本数が多くなることがない。よって冷却回路の配設が容易なことから被冷却体Ｈの増設も容易となる。
【００２４】
また、冷水供給専用の冷水供給回路Ｒと温水回収専用の温水回収回路Ｏとに分けたことより、複数接続される被冷却体Ｈのどれにも充分に冷水を流通できるうえ、冷水と温水とが混ざることがないため効率良く冷却することができる。また、循環水冷却手段４に車両用ラジエータを用いている。車両用ラジエータは、バリエーションが豊富にあるうえ大量生産品であるため、被冷却体Ｈの熱負荷に応じた最適な熱容量のラジエータを低コストで調達することが容易となる。
【００２５】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態における冷却装置の構成を示す模式図である。上述した第１実施形態とは、温水タンク８を冷水タンク７よりも天地方向の上に配置したことのみ異なる。これにより、重力によって温水タンク８から冷水タンク７へと自然に循環水が流通するため、循環水流通ポンプ９を無くすことができ、構成を簡素にしてコストを抑えることができる。
【００２６】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態における冷却装置の構成を示す模式図である。上述した第１・第２実施形態とは、外部から冷水タンク７へ冷水を供給すると共に、温水タンク８から温水を外部へ排出することが異なる。よって循環水に水道水や工業用水等を用いている。
【００２７】
これにより、第１実施形態と同様の効果に加えて、温水タンク８から温水を導入しラジエータ４にて冷却した後、冷水タンク７へ導出する作動が不要となる。そのため、循環水冷却回路Ｊとして、流通する循環水を冷却するラジエータ４と、循環水を流通させる循環水流通ポンプ９とが不要となり、構成を簡素にしてコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態における冷却装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態における冷却装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の検討段階における冷却装置の構成を示す模式図である。
【図５】従来の冷却装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
２ａ冷水供給ポンプ（冷水供給手段）
２ｂ温水回収ポンプ（温水回収手段）
３マイクロチャネル（端末熱交換器）
４ラジエータ（循環水冷却手段）
６流量調節弁（流量調節手段）
７冷水タンク（冷水槽）
８温水タンク（温水槽）
９循環水流通ポンプ（循環水流通手段）
Ｈ被冷却体
Ｊ循環水冷却回路
Ｏ温水回収回路
Ｒ冷水供給回路
Ｔ端末冷却回路

Claims

冷水を貯留する冷水槽（７）と冷水を循環させる冷水供給手段（２ａ）とを備え、前記冷水槽（７）内の冷水を送り出して再度前記冷水槽（７）に還流する冷水供給回路（Ｒ）と、
回収した温水を貯留する温水槽（８）と温水を循環させる温水回収手段（２ｂ）とを備え、前記温水槽（８）から出て温水を回収しながら再度前記温水槽（８）に還流する温水回収回路（Ｏ）と、
被冷却体（Ｈ）に配置された端末熱交換器（３）と前記端末熱交換器（３）に供給する冷水流量を調節する流量調節手段（６）とを備え、前記冷水供給回路（Ｒ）から冷水を導入し前記端末熱交換器（３）にて前記被冷却体（Ｈ）を冷却した後前記温水回収回路（Ｏ）に温水を導出する端末冷却回路（Ｔ）と、
流通する循環水を冷却する循環水冷却手段（４）と循環水を流通させる循環水流通手段（９）とを備え、前記温水槽（８）から温水を導入し前記循環水冷却手段（４）にて冷却した後前記冷水槽（７）へ導出する循環水冷却回路（Ｊ）とからなることを特徴とする冷却装置。
前記温水槽（８）を前記冷水槽（７）よりも天地方向の上に配置したことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記循環水冷却手段（４）に車両用ラジエータを用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
冷水を貯留する冷水槽（７）と冷水を循環させる冷水供給手段（２ａ）とを備え、前記冷水槽（７）内の冷水を送り出して再度前記冷水槽（７）に還流する冷水供給回路（Ｒ）と、
回収した温水を貯留する温水槽（８）と温水を循環させる温水回収手段（２ｂ）とを備え、前記温水槽（８）から出て温水を回収しながら再度前記温水槽（８）に還流する温水回収回路（Ｏ）と、
被冷却体（Ｈ）に配置された端末熱交換器（３）と前記端末熱交換器（３）に供給する冷水流量を調節する流量調節手段（６）とを備え、前記冷水供給回路（Ｒ）から冷水を導入し前記端末熱交換器（３）にて前記被冷却体（Ｈ）を冷却した後前記温水回収回路（Ｏ）に温水を導出する端末冷却回路（Ｔ）とからなり、
外部から前記冷水槽（７）へ冷水を供給すると共に、前記温水槽（８）から温水を外部へ排出することを特徴とする冷却装置。