JP2013002735A - Heat exchanger and information processing system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器及び熱交換器を用いた情報処理システムに関する。 The present invention relates to a heat exchanger and an information processing system using the heat exchanger.
近年の情報技術の発達により、データセンタ内で扱われるデータ量が増大し、これに伴いデータセンタ内のサーバラックにより多くの計算機が搭載されるようになりつつある。その結果、データセンタ内に設置された空調機では、全ての計算機で消費する電力の総和に匹敵するほど大きな電力を消費しているといわれる。 With the development of information technology in recent years, the amount of data handled in a data center has increased, and along with this, more computers are being installed in server racks in the data center. As a result, it is said that the air conditioner installed in the data center consumes a large amount of power comparable to the total power consumed by all the computers.
その空調機においては、データセンタ内で温められた空気を冷却水との熱交換で冷却するための熱交換器が設けられる。空調機の消費電力を削減するには、その熱交換器における熱交換効率を向上させるのが好ましい。 The air conditioner is provided with a heat exchanger for cooling the air heated in the data center by heat exchange with cooling water. In order to reduce the power consumption of the air conditioner, it is preferable to improve the heat exchange efficiency in the heat exchanger.
熱交換器及び熱交換器を用いた情報処理システムにおいて、熱交換効率を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to improve heat exchange efficiency in a heat exchanger and an information processing system using the heat exchanger.
以下の開示の一観点によれば、表面が気流に曝される複数のフィンと、前記フィンに接続されたバイメタル部とを有し、前記気流の温度の上昇により、隣り合う前記フィンに接続された前記バイメタル部同士の間隔が狭まる熱交換器が提供される。 According to one aspect of the following disclosure, the surface has a plurality of fins that are exposed to an airflow, and a bimetal portion connected to the fins, and is connected to the adjacent fins by an increase in the temperature of the airflow. In addition, a heat exchanger in which the distance between the bimetal portions is reduced is provided.
また、その開示の他の観点によれば、機器設置エリアに設けられ、情報処理を行う情報処理機器と、熱交換器を有し、前記機器設置エリアの空調を行う空調機とを備え、前記熱交換器が、表面が気流に曝される複数のフィンと、前記フィンに接続されたバイメタル部とを有し、前記気流の温度の上昇により、隣り合う前記フィンに接続された前記バイメタル部同士の間隔が狭まる情報処理システムが提供される。 Further, according to another aspect of the disclosure, the information processing device is provided in a device installation area and performs information processing, and includes an air conditioner that includes a heat exchanger and performs air conditioning of the device installation area. The heat exchanger has a plurality of fins whose surfaces are exposed to an airflow, and a bimetal portion connected to the fins, and the bimetal portions connected to the adjacent fins due to an increase in the temperature of the airflow An information processing system in which the interval is reduced is provided.
以下の開示によれば、気流の温度上昇によってバイメタル部同士の間隔が狭まるため、バイメタル部によって気流が乱れ、フィンと気流との間の熱伝達率が高められ、ひいては熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。 According to the following disclosure, since the space between the bimetal parts is narrowed due to the temperature rise of the airflow, the airflow is disturbed by the bimetal part, the heat transfer coefficient between the fin and the airflow is increased, and thus the heat exchange efficiency of the heat exchanger Can be improved.
本実施形態の説明に先立ち、本実施形態の基礎となる予備的事項について説明する。 Prior to the description of the present embodiment, preliminary matters serving as the basis of the present embodiment will be described.
サーバラックに高密度に搭載された計算機はデータセンタ内に設置された空調機で冷却され、それにより各計算機の情報処理能力が熱で低下するのが防止される。 Computers mounted on the server rack with high density are cooled by an air conditioner installed in the data center, thereby preventing the information processing capability of each computer from being reduced by heat.
図１は、そのデータセンタで使用される空調機１の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
この空調機１は、熱交換器２と、筐体３と、ファンユニット４とを有する。熱交換器２とファンユニット４は、いずれも筐体３内に収められており、データセンタ内の空気を冷却するのに使用される。
The
また、ファンユニット４は、気流Aを生成するための複数のファン５を有する。
Further, the
図２は、熱交換器２の要部拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the
図２に示すように、熱交換器２は、ハウジング８とその中に収められた冷水配管９及びフィン１０を有する。
As shown in FIG. 2, the
このうち、冷水配管９には、不図示のチラー等によって冷却された冷却水が供給される。フィン１０は、上記のファン５によって生成された気流Aを冷却すべく設けられ、冷水配管９と熱的に接続される。フィン１０の材料は特に限定されない。本例では、熱伝導率が高く、気流Aとの間で熱交換を行い易いアルミニウムをフィン１０の材料として使用する。
Among these, the cooling water cooled by a chiller (not shown) or the like is supplied to the cold water pipe 9. The
ここで、気流Aとフィン１０との間の熱交換効率を更に高めるには、フィン１０の表面に複数の凸部１０ａを設けて気流Aを乱すことが考えられる。
Here, in order to further improve the heat exchange efficiency between the airflow A and the
しかし、これでは凸部１０ａによって熱交換器２を通る気流Aの流速が落ちてしまうので、その流速を維持するためにファン５（図１参照）の回転数を増加させなければならず、ファン５の消費電力の分だけ空調機１の消費電力が高くなってしまう。
However, since the flow velocity of the airflow A passing through the
以下、実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described.
（第１実施形態）
図３は、本実施形態に係る情報処理システムの模式図である。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram of the information processing system according to the present embodiment.
この情報処理システム６０は、インターネットデータセンタ（IDC）等のデータセンタ２７において使用されるものであって、空調機２０とサーバラック３０とを有する。
The
空調機２０は、熱交換器２２と、筐体２３と、ファンユニット２４とを有する。熱交換器２２とファンユニット２４は、いずれも筐体２３に収められており、データセンタ２７内の空気を冷却するのに使用される。
The
熱交換器２２には往水ライン３３と還水ライン３４が接続される。往水ライン３３と還水ライン３３はチラー３２に接続されており、チラー３２で生成された冷却水が往水ライン３３を介して熱交換器２２に供給される。そして、熱交換器２２で温められた冷却水は、還水ライン３４を通ってチラー３２に戻り、当該チラー３２において冷却される。
A
また、ファンユニット２４は、気流Bを生成するための複数のファン２５を有する。
Further, the
その気流Bは、データセンタ２７内に区画されたコールドアイル２９を通ってサーバラック３０に供給される。
The airflow B is supplied to the
サーバラック３０は、データセンタ２７内に区画された機器設置エリア２８に設けられており、情報処理を行うためのサーバ等の複数の計算機３１を備える。なお、計算機３１は、情報処理機器の一例である。
The
各計算機３１にはCPU等の発熱部品（不図示）が設けられるが、その発熱部品は、各計算機３１の吸気面３１ａ側から取り込まれた気流Bによって冷却される。そして、発熱部品によって温められた気流Bは、各計算機３１の排気面３１ｂ側からデータセンタ２７内に排気された後、空調機２０において再び冷却される。
Each
図４は、熱交換器２２の要部拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the
図４に示すように、熱交換器２２は、ハウジング４０とその中に収められた冷水配管４１及びフィン４２を有する。
As shown in FIG. 4, the
このうち、冷水配管４１には往水ライン３３（図３参照）から冷却水が供給される。フィン４２は、その表面が気流Bに曝されており、冷水配管４１と熱的に接続される。フィン４２の材料は特に限定されない。本例では、熱伝導率が高く、気流Bとの間で熱交換を行い易いアルミニウムをフィン４２の材料として使用する。
Among these, cooling water is supplied to the
また、フィン４２は、開口４２ａによってその一部が除去される。更に、フィン４２には、バイメタル部４３の端部４３ａが接続される。
A part of the
図４の点線円内に示すように、バイメタル部４３は、低膨張側金属膜４３ｘと、これよりも熱膨張率が高い高膨張側金属膜４３ｙとを張り合わせてなる。
As shown in the dotted circle in FIG. 4, the
低膨張側金属膜４３ｘと高膨張側金属膜４３ｙの材料は特に限定されないが、低膨張側金属膜４３ｘの材料としてはFeとNiを材料とするインバー合金を使用し得る。そして、高膨張側金属膜４３ｙとしては、Fe、Cr、及びNiを材料とするステンレス、又はCu、Mn、及びNiを材料とする銅合金を使用し得る。
The material of the low expansion
なお、低膨張側金属膜４３ｘに代えてアルミナ膜等のセラミックの薄膜を形成してもよい。また、高膨張側金属膜４３ｙに代えて、アルミニウム膜を形成してもよい。
A ceramic thin film such as an alumina film may be formed in place of the low expansion
更に、低膨張側金属膜４３ｘと高膨張側金属膜４３ｙの各々の厚さも特に限定されないが、本実施形態では低膨張側金属膜４３ｘと高膨張側金属膜４３ｙの各々の厚さをいずれも約０．０４mmとする。
Further, the thickness of each of the low expansion
また、バイメタル部４３は、熱伝導率がなるべく小さい接着剤によってその端部４３ａをフィン４２に接続するのが好ましい。そのような接着剤としては、例えば、株式会社サンエイテック製のEMCAST501（熱伝導率0.005W/mk）がある。
Moreover, it is preferable that the
このように熱伝導率が小さい接着剤を使用することで、冷水配管４１によってバイメタル部４３が冷却されるのを防止し、気流Bの温度変化に対してバイメタル部４３の形状が速やかに変化するようになる。
By using an adhesive having a low thermal conductivity in this way, the
なお、上記の図４は、気流Bが室温（２０℃）程度の低温である場合を例示している。この場合は、バイメタル部４３は変形しないため、バイメタル部４３の主面４３ｚが気流Bと平行になると共に、開口４２ａがバイメタル部４３で塞がれた状態となる。
In addition, said FIG. 4 has illustrated the case where the airflow B is low temperature about room temperature (20 degreeC). In this case, since the
また、ハウジング４０を設けたことで、ハウジング４０の内側に気流Bが閉じ込められ、気流Bとフィン４２との間の熱交換が促進される。
Further, since the
図５は、上記したフィン４２とバイメタル部４３とを冷水配管４１の延在方向から見た図である。
FIG. 5 is a view of the
図５に示すように、開口４２ａの平面形状は円形であり、バイメタル部４３はその開口４２ａを覆う大きさの長方形状の平面形状を有する。なお、開口４２ａの平面形状はこれに限定されず、矩形状等の多角形状に開口４２ａを形成してもよい。
As shown in FIG. 5, the planar shape of the
次に、この熱交換器２２の動作について説明する。
Next, the operation of the
図６は、データセンタ２７内の気温が高くなり、図４におけるよりも気流Bの温度が上昇した場合の熱交換器２２の要部拡大断面図である。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the
図６に示すように、気流Bの温度が高くなると、バイメタル部４３が反って開口４２ａから離れ、気流Bが開口４２ａを流通するようになる。その結果、ハウジング４０内で気流Bが乱され、気流Bからフィン４２への熱伝達率が向上し、ひいては熱交換器２２の熱交換効率を高めることができる。
As shown in FIG. 6, when the temperature of the airflow B increases, the
更に、上記のように反ることで、隣り合うフィン４２に接続されたバイメタル部４３の先端同士の間隔Dが狭まるので、気流Bの流れを効率的に阻害して、気流Bからフィン４２への熱伝達率が一層向上する。
Furthermore, since the distance D between the tips of the
特に、バイメタル部４３の両端のうち、気流Bの下流側の端部４３ａを固定して上流側の先端４３ｗを可動にしたことで、温度上昇時に先端４３ｗが気流Bに対して逆らうようになり、気流Bを更に効率的に乱すことができる。
In particular, among the two ends of the
本願発明者が流体解析により計算をしたところ、フィン４２に開口４２ａとバイメタル部４３とを設けないストレートフィン構造と比較して、本実施形態ではバイメタル部４３が反ったときのフィン４２の熱伝達率を約１．３倍にできることが明らかとなった。
As a result of fluid analysis performed by the inventor of the present application, heat transfer of the
また、上記のストレートフィン構造と比べて、本実施形態ではバイメタル部４３が反ったときの圧力損失が約１．１倍になることも明らかとなった。なお、圧力損失とは、熱交換器２２内における気流Bの圧力の最大値と最小値との差をいう。
In addition, it has been clarified that the pressure loss when the
その圧力損失は、一つのフィン４２に設けるバイメタル部４３の個数を増やすことで、さらに増大すると考えられる。
It is considered that the pressure loss is further increased by increasing the number of
更に、本実施形態では、対向する二つのフィン４２の中線Lに対してその両脇のバイメタル部４３が左右対称に変形する。そのため、気流Bの流れの方向が中線Lに対して左右どちらかに偏るのを防ぐこともできる。
Furthermore, in this embodiment, the
以上説明した本実施形態によれば、図４に示したように、気流Bの温度が低く、熱交換器２２に高い熱交換率が要求されない場合には、バイメタル部４３が気流Bに沿うようになるので、気流Bの流速を落とすことなくファン２５の回転数を低減することができる。
According to this embodiment described above, as shown in FIG. 4, when the temperature of the airflow B is low and a high heat exchange rate is not required for the
そのため、図２のように気流Aの温度の如何によらず凸部１０ａで常に気流を乱す場合と比較して、本実施形態ではファン２５の消費電力を低減することができ、ひいては空調機２０の省エネルギ化を実現することができる。
Therefore, compared to the case where the airflow is always disturbed by the
しかも、図６に示したように、気流Bの温度が高くなるとバイメタル部４３が反って気流Bの流れを乱すようになるので、フィン４２と気流Bとの間の熱伝達率が高められ、熱交換器２２の熱交換効率を向上させることができる。
In addition, as shown in FIG. 6, when the temperature of the airflow B increases, the
（第２実施形態）
図７は、本実施形態に係る熱交換器２２の要部拡大断面図である。なお、図７において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the
図７に示すように、本実施形態におけるバイメタル部４３は、フィン４２の先端４２ｇに固定された第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８とを有する。
As shown in FIG. 7, the
図７の点線円内に示すように、第１のバイメタル４７は、第１の低膨張側金属膜４７ｘと、これよりも熱膨張率が高い第１の高膨張側金属膜４７ｙとを張り合わせてなる。
As shown in the dotted circle in FIG. 7, the first bimetal 47 is formed by laminating the first low expansion
一方、第２のバイメタル４８は、第２の低膨張側金属膜４８ｘと、これよりも熱膨張率が高い第２の高膨張側金属膜４８ｙとを張り合わせてなる。
On the other hand, the second bimetal 48 is formed by laminating a second low expansion
これら第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８の材料は特に限定されない。本実施形態では、第１の低膨張側金属膜４７ｘ及び第２の低膨張側金属膜４８ｘの材料として、FeとNiを材料とするインバー合金を使用する。
The materials of the first bimetal 47 and the second bimetal 48 are not particularly limited. In this embodiment, an Invar alloy made of Fe and Ni is used as the material of the first low expansion
一方、第１の高膨張側金属膜４７ｙ及び第２の高膨張側金属膜４８ｙの材料としては、Fe、Cr、及びNiを材料とするステンレス、又はCu、Mn、及びNiを材料とする銅合金を使用し得る。
On the other hand, the material of the first high expansion
更に、第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８の厚さは、いずれも約０．０８mm程度とされる。 Furthermore, the thicknesses of the first bimetal 47 and the second bimetal 48 are both about 0.08 mm.
なお、必要に応じてフィン４２の全体をバイメタル部４３としてもよい。
The
また、上記の図７は、気流Bが室温（２０℃）程度の低温の場合を例示している。この場合は、バイメタル部４３は変形せず、第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８の各々の主面４７ａ、４８ａは気流Bと平行になる。
Moreover, said FIG. 7 has illustrated the case where the airflow B is low temperature about room temperature (20 degreeC). In this case, the
次に、この熱交換器２２の動作について説明する。
Next, the operation of the
図８は、データセンタ２７内の気温が高くなり、図７におけるよりも気流Bの温度が上昇した場合の熱交換器２２の要部拡大断面図である。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the
図８に示すように、気流Bの温度が高くなると、第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８が互いに反対の方向に反り、バイメタル部４３の表面積が増大する。
As shown in FIG. 8, when the temperature of the airflow B increases, the first bimetal 47 and the second bimetal 48 warp in opposite directions, and the surface area of the
例えば、図８の例では、気流Bに曝される部分のフィン４２とバイメタル部４３の総表面積は、フィン４２の長さL1とバイメタル部４３の長さL2の長さが等しいとき、バイメタル部４３が反る前と比較して１．５倍程度に増える。
For example, in the example of FIG. 8, when the total surface area of the
そして、そのような表面積の増大により気流Bが乱されるため、気流Bからバイメタル部４３への熱伝達率が向上し、ひいては熱交換器２２の熱交換効率を高めることができる。
And since the airflow B is disturbed by such an increase in surface area, the heat transfer rate from the airflow B to the
本願発明者が計算したところ、バイメタル部４３に通常の金属膜を使用するストレートフィンと比較して、本実施形態のバイメタル部４３の熱伝導率は約１．６倍になり、その圧力損失は約１．４倍となった。
As calculated by the inventors of the present application, the thermal conductivity of the
また、熱交換器２２への熱負荷が１００％のときに図８のようにバイメタル部４３が反り、熱負荷が３０％のときに図７のようにバイメタル部４３が平坦に戻ると場合に、気流Bの流速を同一に保つのに要するファン２５の電力を以下のように求めた。
When the heat load on the
図９は、圧力損失（静圧）とファン２５の消費電力との関係を調査して得られたグラフである。なお、このグラフの作成に際してはファン２５のP（静圧）−Q（風量）曲線を利用した。図９に示されるように、圧力損失と消費電力は略線形の関係にある。
FIG. 9 is a graph obtained by investigating the relationship between the pressure loss (static pressure) and the power consumption of the
その結果、気流Bの流速を２２００m3／hに保とうとする場合、圧力損失（静圧）が５０Paのときの消費電力が２０４Wであったのに対し、圧力損失が３５Paのときには消費電力が１８９Wに低減した。データセンタ内では複数のファン２５が運用されるため、ファン２５の台数に比例して電力の削減効果を大きくすることができる。
As a result, when the flow velocity of the airflow B is to be maintained at 2200 m 3 / h, the power consumption is 204 W when the pressure loss (static pressure) is 50 Pa, whereas the power consumption is 189 W when the pressure loss is 35 Pa. Reduced to Since a plurality of
これにより、図７のようにバイメタル部４３が平坦な場合では、図８のようにバイメタル部４３が反っている場合と比較して、ファン２５の消費電力を約１０％低減することができる。
Thereby, when the
次に、この熱交換器２２の熱伝達率と圧力損失のシミュレーション結果について説明する。
Next, a simulation result of the heat transfer coefficient and pressure loss of the
図１０（ａ）、（ｂ）は、熱伝達率のシミュレーション結果を示す図である。 FIGS. 10A and 10B are diagrams showing simulation results of the heat transfer coefficient.
これらのうち、図１０（ａ）は、バイメタル部４３に代えて熱変形しない通常の金属からなるストレートフィンを使用した場合の計算結果を示す図である。そのストレートフィンは、気流の温度が約２０℃と低温で反りが発生していないバイメタル部４３と同視できる。
Among these, FIG. 10A is a diagram showing a calculation result when a straight fin made of a normal metal that is not thermally deformed is used instead of the
一方、図１０（ｂ）は、本実施形態に係る熱交換器２２についての計算結果を示す図である。なお、第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８の各々の平面形状は長辺が２０mmで短辺が８mmの長方形とし、それらの厚さは０．０８mmとした。また、第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８の各々の湾曲係数は２０．５×１０-6／℃とし、気流の温度は４０℃とした。
On the other hand, FIG.10 (b) is a figure which shows the calculation result about the
図１０（ａ）に示すように、ストレートフィンの熱伝達率は約４００〜６００W／m2K程度である。 As shown in FIG. 10A, the heat transfer coefficient of the straight fin is about 400 to 600 W / m 2 K.
一方、図１０（ｂ）に示すように、本実施形態では約７５０〜９００W／m2Kの熱伝導率が得られ、ストレートフィン（図１０（ａ））と比較して熱伝導率を約１．５〜１．９倍に高めることができる。この値に基づいて熱交換器２２全体の交換熱量を計算すると、ストレートフィンよりも本実施形態では約２．３〜２．９倍の交換熱量が得られることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 10 (b), in this embodiment, a thermal conductivity of about 750 to 900 W / m 2 K is obtained, and the thermal conductivity is about compared with that of the straight fin (FIG. 10 (a)). It can be increased 1.5 to 1.9 times. When the exchange heat amount of the
また、本実施形態では第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８が熱により変形する。その変形により、第１のバイメタル４７と第２のバイメタル４８の各々は、変形していない場合と比較してそれらの先端が約２mm程度反る。 In the present embodiment, the first bimetal 47 and the second bimetal 48 are deformed by heat. Due to the deformation, the tips of the first bimetal 47 and the second bimetal 48 are warped by about 2 mm as compared with the case where they are not deformed.
実使用下においては、低温時と高温時の気流の温度差や約５〜１５℃程度であるため、バイメタル部４３の反りの量は上記よりも小さくなる。そのため、隣り合うバイメタル部４３同士の間隔を２〜３mm程度とすれば、隣り合うバイメタル部４３同士が接触することはなく、十分実用に耐え得る。
Under actual use, since the temperature difference between the air flow at the low temperature and the high temperature is about 5 to 15 ° C., the amount of warp of the
図１１（ａ）、（ｂ）は、圧力損失の計算結果を示す図である。 FIGS. 11A and 11B are diagrams showing calculation results of pressure loss.
これらのうち、図１１（ａ）は、バイメタル部４３に代えて熱変形しない通常の金属からなるストレートフィンを使用した場合の計算結果を示す図である。そして、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）におけるのと同様に、本実施形態に係る熱交換器２２についての計算結果を示す図である。
Among these, FIG. 11A is a diagram showing a calculation result when a straight fin made of a normal metal that is not thermally deformed is used instead of the
圧力損失は、熱交換器２２内における気流の圧力の最大値と最小値との差で定義される。
The pressure loss is defined as the difference between the maximum value and the minimum value of the airflow pressure in the
図１１（ａ）に示すように、ストレートフィンの場合には、圧力損失は約３６．６Pa（３６．６Pa−０Pa）となる。 As shown in FIG. 11A, in the case of a straight fin, the pressure loss is about 36.6 Pa (36.6 Pa-0 Pa).
一方、図１１（ｂ）に示すように、本実施形態では、温度上昇で変形したバイメタル部４３により熱交換器２２内の気流が乱されるため、圧力損失は約５０．３Pa（約５０．３Pa−０Pa）となり、ストレートフィンよりも高くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 11 (b), in this embodiment, the air loss in the
このことから、ストレートフィンを使用した場合（図１１（ａ））の圧力損失は、本実施形態における圧力損失よりも２７％低減できることになる。 For this reason, the pressure loss when straight fins are used (FIG. 11A) can be reduced by 27% compared to the pressure loss in the present embodiment.
ここで、図７を参照して説明したように、気流Bの温度が低いときは、本実施形態でもバイメタル部４３に反りが発生しないため、バイメタル部４３をストレートフィンとみなすことができる。
Here, as described with reference to FIG. 7, when the temperature of the airflow B is low, the
そのため、本実施形態でも、気流Bの温度が低くバイメタル部４３に反りが発生していない場合には、バイメタル部４３に反りが発生している場合と比較して圧力損失を約２７％抑制することができる。
Therefore, also in this embodiment, when the temperature of the airflow B is low and the
図９に示したように、圧力損失が小さくなると気流Bを同一に保つのに要するファン２５の消費電力を抑制できるので、本実施形態でもファン２５の消費電力を低減することが可能となる。
As shown in FIG. 9, when the pressure loss is reduced, the power consumption of the
（第３実施形態）
図１２は、本実施形態に係る熱交換器２２の要部拡大断面図である。なお、図１２において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the
本実施形態では、図１２に示すように、フィン４２の両面にバイメタル４３を設ける。各バイメタル４３は、その端部４３ａがフィン４２に接続されており、フィン４２を基準にして線対称となるようにフィン４２の両面に対となって設けられる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, bimetals 43 are provided on both surfaces of the
次に、この熱交換器２２の動作について説明する。
Next, the operation of the
図１３は、データセンタ２７内の気温が高くなり、図１２におけるよりも気流Bの温度が上昇した場合の熱交換器２２の要部拡大断面図である。
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the
図１３に示すように、気流Bの温度が高くなると、端部４３ａを支点にしてバイメタル部４３が反り、気流Bが乱されるようになる。そのため、気流Bからフィン４２への熱伝達率が向上し、熱交換器２２の熱交換効率を高めることができる。
As shown in FIG. 13, when the temperature of the airflow B increases, the
しかも、第１実施形態と同様に、このように反ることで隣り合うフィン４２に接続されたバイメタル部４３の先端同士の間隔Dが狭まり、気流Bの流れを効率的に阻害することができる。
Moreover, as in the first embodiment, the warp in this way narrows the distance D between the tips of the
また、気流Bの上流側の先端４３ｘを可動にしたため、温度上昇時に先端４３ｘが気流Bに対して逆らうようになり、気流Bを更に効率的に乱して熱交換器２２の熱交換効率を更に向上させることができる。
In addition, since the
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態で説明した空調機２０のファンの回転数の制御方法について説明する。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, a method for controlling the rotational speed of the fan of the
図１４は、本実施形態に係る情報処理システムの模式図である。なお、図１４において、図３で説明したのと同じ要素には図３におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 FIG. 14 is a schematic diagram of an information processing system according to the present embodiment. In FIG. 14, the same elements as those described in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3, and description thereof will be omitted below.
図１４に示すように、この情報処理システム７０は、第１の温度測定部５１、第２の温度測定部５２、及び制御部５３を有する。
As illustrated in FIG. 14, the
このうち、第１の温度測定部５１は計算機３１の吸気面３１ａ側の温度T1を測定し、第２の温度測定部５２は排気面３１ｂ側の第２の温度T2を測定する。このように測定された第１の温度T1と第２の温度T2は、それぞれ第１の温度監視信号ST1と第２の温度監視信号ST2として制御部５３に出力される。
Among these, the first
そして、制御部５３は、各々のファン２５に対してその回転数を制御する制御信号Srを出力する。また、ファン２５には不図示のエンコーダが設けられており、そのエンコーダから制御部５３にファン２５の回転数を示す回転数信号Smが出力される。
Then, the
次に、この制御部５３によるファン２５の回転数の制御方法について説明する。
Next, a method for controlling the rotational speed of the
図１５は、制御部５３の処理内容について説明するためのフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart for explaining the processing contents of the
最初のステップP1では、回転数信号Smに基づいて、制御部５３がファン２５の回転数をモニタする。
In a first step P1, on the basis of the speed signal S m, the
続いて、ステップP2に移り、第１の温度監視信号ST1と第２の温度監視信号ST2に基づいて、制御部５３が、吸気面３１ａ側の気流Bの第１の温度T1と、排気面３１ｂ側の気流Bの第２の温度T2をモニタする。
Subsequently, the process proceeds to Step P2, and based on the first temperature monitoring signal S T1 and the second temperature monitoring signal S T2 , the
次に、ステップP3に移る。本ステップでは、制御部５３が、第１の温度T1が基準温度T0よりも高いか否かを判断する。
Next, the process proceeds to step P3. In this step, the
また、これと共に、制御部５３が、第２の温度T2と第１の温度T1との温度差（T2−T1）が所定温度差ΔTよりも低いか否かを判断する。
At the same time, the
ここで、第１の温度T1が基準温度T0よりも高くない（NO）と判断された場合には、気流Bが空調機２０で過剰に冷却されており、空調機２０の消費電力を削減する余地がある。
Here, when it is determined that the first temperature T 1 is not higher than the reference temperature T 0 (NO), the air flow B is excessively cooled by the
よって、この場合は、ステップP4に移り、制御部５３の制御下でファン２５の回転数を遅くする。
Therefore, in this case, the process proceeds to Step P4, and the rotation speed of the
また、ステップP3で温度差（T2−T1）が所定温度差ΔTよりも低くない（NO）と判断された場合は、各計算機３１の発熱量が多く、それが原因で第２の温度T2が高温になっていると考えられる。
Further, if it is determined in step P3 that the temperature difference (T 2 −T 1 ) is not lower than the predetermined temperature difference ΔT (NO), the calorific value of each
よって、この場合は、ステップP4に移り、制御部５３の制御下でファン２５の回転数を上げ、各計算機３１に供給される気流Bの流量を多くする。
Therefore, in this case, the process proceeds to Step P4, where the rotational speed of the
一方、ステップP3において、第１の温度T1が基準温度T0よりも高く、かつ、温度差（T2−T1）が所定温度差ΔTよりも低い場合（YES）には、制御部５３の制御下でファン２５の回転数が維持される。
On the other hand, when the first temperature T 1 is higher than the reference temperature T 0 and the temperature difference (T 2 −T 1 ) is lower than the predetermined temperature difference ΔT in step P3 (YES), the
この後は、ステップP1に再び戻り、上記した各ステップP1〜P4を繰り返す。 Thereafter, the process returns to step P1 again, and the above steps P1 to P4 are repeated.
以上説明した本実施形態によれば、ステップP3において第１の温度T1が基準温度T0以下であると判断された場合に、ステップP4でファン２５の回転数を遅くするので、ファン２５における消費電力を低減できる。
According to the embodiment described above, when the first temperature T 1 is determined to be a reference temperature T is 0 or less at step P3, so to slow the rotational speed of the
また、ステップP3において温度差（T2−T1）が所定温度差ΔT以上であると判断された場合に限り、ステップP4でファン２５の回転数を速くするので、ファン２５における消費電力が必要以上に増大するのを防止できる。
Further, only when it is determined in step P3 that the temperature difference (T 2 −T 1 ) is equal to or greater than the predetermined temperature difference ΔT, the rotational speed of the
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.
（付記１） 表面が気流に曝される複数のフィンと、
前記フィンに接続されたバイメタル部とを有し、
前記気流の温度の上昇により、隣り合う前記フィンに接続された前記バイメタル部同士の間隔が狭まることを特徴とする熱交換器。
(Supplementary Note 1) A plurality of fins whose surface is exposed to airflow;
A bimetal portion connected to the fin,
The space | interval of the said bimetal part connected to the said adjacent fin narrows by the raise of the temperature of the said air flow, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
（付記２） 複数の前記フィンの各々の一部が除去され、前記気流の温度の低下により前記一部が前記バイメタル部によって塞がれ、
前記気流の温度の上昇により、前記フィンの前記一部から前記バイメタル部が離れ、前記気流が前記一部を流通するようになることを特徴とする付記１に記載の熱交換器。
(Supplementary Note 2) A part of each of the plurality of fins is removed, and the part is blocked by the bimetal part due to a decrease in the temperature of the airflow,
The heat exchanger according to
（付記３） 前記バイメタル部は、第１のバイメタルと第２のバイメタルとを備え、
前記気流の温度の上昇により、前記第１のバイメタルと前記第２のバイメタルが互いに反対の方向に反ることを特徴とする付記１に記載の熱交換器。
(Supplementary Note 3) The bimetal portion includes a first bimetal and a second bimetal,
The heat exchanger according to
（付記４） 前記第１のバイメタルと前記第２のバイメタルは、前記フィンの端部に固定されていることを特徴とする付記３に記載の熱交換器。
(Additional remark 4) The said 1st bimetal and the said 2nd bimetal are being fixed to the edge part of the said fin, The heat exchanger of
（付記５） 前記フィンと前記バイメタル部とを収容するハウジングを更に有することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の熱交換器。 (Additional remark 5) The heat exchanger in any one of Additional remark 1-4 characterized by further having a housing which accommodates the said fin and the said bimetal part.
（付記６） 前記バイメタル部の端部が前記フィンに固定され、前記端部とは反対側の前記バイメタル部の先端が可動であることを特徴とする付記１に記載の熱交換器。
(Additional remark 6) The end part of the said bimetal part is fixed to the said fin, and the front-end | tip of the said bimetal part on the opposite side to the said end part is movable, The heat exchanger of
（付記７） 前記先端は、前記端部よりも前記気流の上流側にあることを特徴とする付記６に記載の熱交換器。
(Additional remark 7) The said front-end | tip exists in the upstream of the said airflow rather than the said edge part, The heat exchanger of
（付記８） 機器設置エリアに設けられ、情報処理を行う情報処理機器と、
熱交換器を有し、前記機器設置エリアの空調を行う空調機とを備え、
前記熱交換器が、表面が気流に曝される複数のフィンと、前記フィンに接続されたバイメタル部とを有し、
前記気流の温度の上昇により、隣り合う前記フィンに接続された前記バイメタル部同士の間隔が狭まることを特徴とする情報処理システム。
(Appendix 8) An information processing device that is provided in the device installation area and performs information processing;
An air conditioner having a heat exchanger and performing air conditioning of the equipment installation area,
The heat exchanger has a plurality of fins whose surfaces are exposed to an air stream, and a bimetal portion connected to the fins,
An interval between the bimetal portions connected to the adjacent fins is narrowed by an increase in temperature of the airflow.
（付記９） 前記計算機が吸気面と排気面とを有すると共に、
前記気流を生成するファンと、
前記吸気面側の前記気流の第１の温度を測定する第１の温度測定部と、
前記第１の温度が基準温度以下になったときに、前記ファンの回転数を下げる制御部とを更に有することを特徴とする付記８に記載の情報処理システム。
(Supplementary Note 9) The computer has an intake surface and an exhaust surface,
A fan that generates the airflow;
A first temperature measuring unit for measuring a first temperature of the airflow on the intake surface side;
The information processing system according to
（付記１０） 前記排気面側の前記気流の第２の温度を測定する第２の温度測定部を更に有し、
前記制御部が、前記第２の温度と前記第１の温度との差が所定温度差以上になったときに、前記ファンの回転数を増大させることを特徴とする付記９に記載の情報処理システム。
(Additional remark 10) It further has a 2nd temperature measurement part which measures 2nd temperature of the said airflow by the side of the said exhaust surface,
The information processing according to appendix 9, wherein the control unit increases the rotational speed of the fan when the difference between the second temperature and the first temperature is equal to or greater than a predetermined temperature difference. system.
１、２０…空調機、２、２２…熱交換器、３、２３…筐体、４、２４…ファンユニット、５、２５…ファン、９…冷水配管、１０…フィン、１０ａ…凸部、２７…データセンタ、２８…機器設置エリア、２９…コールドアイル、３０…サーバラック、３１…計算機、３１ａ…吸気面、３１ｂ…排気面、３２…チラー、３３…往水ライン、３４…還水ライン、４０…ハウジング、４１…冷水配管、４２…フィン、４２ａ…開口、４３…バイメタル部、４３ａ…端部、４３ｘ…低膨張側金属膜、４３ｙ…高膨張側金属膜、４７…第１のバイメタル、４８…第２のバイメタル、５１…第１の温度測定部、５２…第２の温度測定部、５３…制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記フィンに接続されたバイメタル部とを有し、
前記気流の温度の上昇により、隣り合う前記フィンに接続された前記バイメタル部同士の間隔が狭まることを特徴とする熱交換器。 A plurality of fins whose surfaces are exposed to airflow;
A bimetal portion connected to the fin,
The space | interval of the said bimetal part connected to the said adjacent fin narrows by the raise of the temperature of the said air flow, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
前記気流の温度の上昇により、前記フィンの前記一部から前記バイメタル部が離れ、前記気流が前記一部を流通するようになることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。 A part of each of the plurality of fins is removed, and the part is blocked by the bimetal part due to a decrease in the temperature of the airflow,
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the bimetal portion is separated from the part of the fin due to an increase in the temperature of the airflow, and the airflow flows through the part.
前記気流の温度の上昇により、前記第１のバイメタルと前記第２のバイメタルが互いに反対の方向に反ることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。 The bimetal portion includes a first bimetal and a second bimetal that are partially fixed to each other,
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the first bimetal and the second bimetal are warped in opposite directions due to an increase in temperature of the airflow.
熱交換器を有し、前記機器設置エリアの空調を行う空調機とを備え、
前記熱交換器が、表面が気流に曝される複数のフィンと、前記フィンに接続されたバイメタル部とを有し、
前記気流の温度の上昇により、隣り合う前記フィンに接続された前記バイメタル部同士の間隔が狭まることを特徴とする情報処理システム。 An information processing device for information processing provided in the device installation area;
An air conditioner having a heat exchanger and performing air conditioning of the equipment installation area,
The heat exchanger has a plurality of fins whose surfaces are exposed to an air stream, and a bimetal portion connected to the fins,
An interval between the bimetal portions connected to the adjacent fins is narrowed by an increase in temperature of the airflow.
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